научная статья по теме АБСОЛЮТНЫЕ ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ СИБИРСКОГО КОНТИНЕНТА В ФАНЕРОЗОЕ: К ПРОБЛЕМЕ ОЦЕНКИ ВРЕМЕНИ СУЩЕСТВОВАНИЯ СУПЕРПЛЮМОВ Математика

Текст научной статьи на тему «АБСОЛЮТНЫЕ ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ СИБИРСКОГО КОНТИНЕНТА В ФАНЕРОЗОЕ: К ПРОБЛЕМЕ ОЦЕНКИ ВРЕМЕНИ СУЩЕСТВОВАНИЯ СУПЕРПЛЮМОВ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2011, том 437, № 1, с. 68-73

= ГЕОЛОГИЯ =

УДК 551.2

АБСОЛЮТНЫЕ ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ СИБИРСКОГО КОНТИНЕНТА В ФАНЕРОЗОЕ: К ПРОБЛЕМЕ ОЦЕНКИ ВРЕМЕНИ СУЩЕСТВОВАНИЯ СУПЕРПЛЮМОВ

© 2011 г. Академик М. И. Кузьмин, член-корреспондент РАН В. В. Ярмолюк,

В. А. Кравчинский

Поступило 12.10.2010 г.

Разработка концепции тектоники плит в 1960-х годах убедительно показала, что основная эндогенная активность геологических процессов приурочена к границам плит. Но уже в те же годы Дж. Вилсон [1] обратил внимание на проявление внутриплитного магматизма, не связанного с границами плит. Он назвал такие магматические комплексы продуктами горячих точек мантии, положение которых определяется подъемом к поверхности глубинных мантийных плюмов. В 1983 г. Л.П. Зоненшайн и М.И. Кузьмин показали [2], что позднекайнозойские (0—5 млн лет) горячие точки распределяются на поверхности Земли не беспорядочно, а группируются в определенных регионах, которые выделены ими как горячие поля мантии Земли. Развитие сейсмотомографии полностью подтвердило наличие на Земле как горячих, так и холодных мантийных областей [3, 4]. Горячие области связаны с зонами пониженных скоростей сейсмических волн, которые могут прослеживаться от подошвы литосферы до самого ядра, а холодные отвечают областям мантии, характеризующимся высокими скоростями таких волн. К числу последних относятся области погружения (субдукции) литосферных плит. Большие скопления низкоскоростных зон, установленные в основании двух крупнейших горячих полей мантии (Африканского и Тихоокеанского суперплюмов), были выделены как соответствующие крупные низкоскоростные мантийные провинции (Large Low Shear Velocity Province или LLSVP) (рис. 1).

В геологической истории Земли образование и функционирование LLSVP связывается с образованием и распадом суперконтинентов [3—5]. Так, установлено, что в процессе эволюции Земли

Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук, Москва

континентальные ее массы периодически объединялись в суперконтиненты [3, 7]. Образование последних сопровождалось зарождением или активизацией суперплюмов под ними, что в дальнейшем приводило к распаду суперконтинентов и центробежному разбеганию отдельных составляющих их континентов. На рис. 2 на фоне временной шкалы показаны циклы возникновения различных континентов и их раскалывания под действием суперплюмов на отдельные континентальные массивы. В настоящее время хорошо изучена история формирования и распада двух последних суперконтинентов — Родинии и Пан-геи [3], тогда как природа разрушивших их суперплюмов, а именно время их зарождения, длительность и характер функционирования, остается практически не изученной. В настоящей работе на основе, во-первых, анализа проявлений горячих точек мантии в структуре Сибирского континента и, во-вторых, предположения о длительном существовании, по крайней мере, Исландской горячей точки, выполнены абсолютные палеогеографические реконструкции Сибири и показано, что Африканский суперплюм, ответственный за распад Пангеи, существовал, по меньшей мере, на протяжении фанерозоя

Суперконтинент Родиния сформировался около 1 млрд лет назад (л.н.) и распался около 750 млн л.н. под воздействием расположенного под ним Родинийского суперплюма [3, 4]. Предполагается, что одновременно с Родинийским существовал антиподальный ему суперплюм, расположенный в океане в противостоящем Родинии секторе Земли. З. Ли и С. Шонг [3] использовали аналогию с Пангеей, распад которой произошел под влиянием Африканского суперплюма. Анти-подальным по отношению к нему суперплюмом является современный Тихоокеанский. В соответствии с этой аналогией, размещение суперплюма, антиподального Родинийскому (Пра-Тихоокеан-скому [4]), следовало бы ожидать в противоположном Родинии полушарии Земли. После распада Родинии составляющие ее континенты, в том числе и Сибирь, могли переместиться в соот-

Рис. 1. Распределение горячих точек относительно горячих полей мантии, по [6]. Исл — Исландская горячая точка. ЦАВП — Центрально-Азиатская внутриплитная вулканическая провинция [9]. 1 — горячие точки мантии, 2 — зоны спрединга, 3 — зоны субдукции, 4 — крупные низкоскоростные мантийные провинции (ЬЬ8УР), 5 — районы развития прочей мантии.

(а)

Кенорленд

Колумбия

???

Родиния

Пангея

(б)

3_

х

-АМ

УЬН

д|

я

8 з

б о

о

е

4 а

о м

2

л

ОС

я и н е л

я

о р

С

X

и

3500 3000 2500 2000 1500

Время, млн л.н.

1000

500

Рис. 2. Графики, иллюстрирующие время возникновения суперконтинентов (а) и распределения больших магматических провинций в истории Земли (б); синусоидная кривая — возможные циклы проявления суперплюмов, разрушающих суперконтиненты, по [3].

ветствующие области позднерифейского океана. Многочисленные проявления продуктов океанических горячих точек в складчатых поясах Сибирского континента и внутриплатных магматических образований в пределах самого кратона [9, 10] указывают на высокую внутриплитную активность в тех секторах Земли, через которые Сибирь

перемещалась после распада Родинии на протяжении фанерозоя. Отмечаются два коротких перерыва (паузы) этой деятельности: ~350—320 и ~190—160 млн лет. Кроме того, малоактивная магматическая деятельность проявилась в интервале 100—25 млн лет, в то время как после 25 млн лет произошла новая активизация магматизма,

180°

270°

90°

+ 1*2 О 3 045 б □ 7 ЦЗ 8

Рис. 3. Схема следа Исландской горячей точки в Арктическом бассейне, по [12]. 1—3 — след Исландской горячей точки: 1 — в пределах Баргузино-Витимской провинции [15], 2 — после образования Сибирских траппов [13, 14], 3 — после образования срединно-океанического хребта [12]; 4 — след Монгольской горячей точки; 5 — траппы; 6 — Сибирская платформа; 7 — срединно-океанический хребет; 8 — возраст в млн лет, по [12, 14].

о

0

охватившая всю территорию Центральной и Восточной Азии [10] и приведшая к образованию современной Центрально-Азиатской внутриплит-ной вулканической провинции (ЦАВП, рис. 1).

Следует заметить, что в составе источников мантийных внутриплитных базальтов в течение всего палеозоя и мезозоя участвовали примитивная мантия (PREMA) и обогащенная мантия EM2, а кайнозойские базальты формировались при участии PREMA и обогащенной мантии EM1. Эти данные позволяют предполагать, что Сибирский континент после распада Родинии дрейфовал над мантийным суперплюмом. Мы полагаем, что это был Африканский суперплюм. Это не противоречит существующим представлениям [4, 11], в соответствии с которыми считается, что продолжительность жизни суперплюма может быть длительной и определяется активностью различных и разновозрастных плюмов (или горячих точек). В подтверждение этих представлений нами выполнены палеореконструкции, которые позволили определить в пределах LLSVP

положение отдельных плюмов, действовавших в течение разных отрезков времени.

Для наших построений ключевое значение имеет Исландская горячая точка, которая, как считают многие исследователи, сохраняет свою позицию в отношении абсолютных географических координат в течение долгого времени. Более того, в соответствии с представлениями Г.С. Ха-рина, Л. Лауера и Р. Мюллера, Е. Ландина и А. Доре [12—14] предполагается, что Сибирские траппы обязаны своим происхождением Исландской горячей точке. Эта позиция отражена на рис. 3, где показана миграция Исландской горячей точки за последние 250 млн лет.

Представлениям о связи траппов Сибири с Исландской горячей точкой не противоречат, прежде всего, параметры их пермо-триасовой па-леошироты (62° ± 7°), которые согласуются с современным положением Исландии. Кроме того, этим представлениям соответствуют данные по составу траппов Сибири, базальтов Западно-Сибирской рифтовой системы, мезозойских траппов Арктического бассейна, базальтов Восточной

Рис. 4. Палеогеографические реконструкции Сибирского континента в интервале времени 570—0 млн лет, по [15], связывающие перемещения континента с прохождением его над Африканской ЬЬ8УР. 1—3 — мантийные плюмы: 1 — Ал-тае-Саянский, 2 — Вилюйский, 3 — Исландский (Сибирский трапповый); 4 — направления перемещений континента; 5 — возраст континента в млн лет, отвечающий тому или иному его положению.

1 ^ 2 О 3 У 4 480 5

Гренландии, последовательное формирование которых связывается с отражением в литосфере следа Исландской горячей точки. Имеющиеся данные свидетельствуют об изотопно-геохимических связях этих разновозрастных проявлений мантийного магматизма [15]. Так, изотопные составы всех этих базальтов, относимых к Исландской горячей точке и охватывающих интервал времени от 250 млн л.н. до современности, в координатах еш—878г/868г образуют единый тренд, расположенный между составами мантийных источников типа РЯЕМЛ и ЕМ2 [15].

Все эти аргументы позволяют говорить о том, что раз Исландская горячая точка возникла не менее 250 млн лет назад, то соответственно такое же время существует северная граница Африканской ЬЬ8УР, которая фиксируется этой горячей точкой. Более раннюю страницу в истории ЬЬ8УР, или суперплюма, осветили Т. Торсвик с коллегами [11], показавшие, что большая провинция Скагеррак, охватывающая огромную территорию Англии, Северного моря, Германии, Норвегии и Швеции с центром в Скагерракском грабене (Северное море), существовала 297 ± 4 млн л.н. Ее центр располагался в краевой части Африканской ЬЬ8УР, вблизи ее экваториальной зоны. В соответствии с этими данными Африканская ЬЬ8УР существует как минимум 300 млн лет и ее контуры были близки к современным. Следует допускать,

что Африканский суперплюм, разрушивший Пангею, развивался в границах, близких к современным. Стабильность Исландской горячей точки за последние 250 млн лет позволяет рассматривать ее в качестве долготного репера перемещения Сибири в фанерозое. Соответственно, согласно долготному положению Африканского горячего поля: 330°—70° в.д., можно принять эти координаты за рамки, в пределах которых Сибирь перемещалась в фанерозое, в т

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Математика»