ГЕОХИМИЯ, 2009, № 1, с. 3-20
ЭВОЛЮЦИЯ ГЛУБИННОГО ПЛЮМА КАРУ-МОД В АНТАРКТИКЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА МАГМАТИЗМ РАННИХ СТАДИЙ РАСКРЫТИЯ
ИНДИЙСКОГО ОКЕАНА
© 2009 г. Н. М. Сущевская*, Б. В. Беляцкий**, Г. Л. Лейченков**, А. А. Лайба***
*Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского, РАН, 119991, Москваул. Косыгина, 19, e-mail:nadyas@geokhi.ru **Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов мирового океана
"ВНИИОкеангеология", Санкт-Петербург, 190121, Английский пр., 1, e-mail-.bbelyatsky@mail.ru, german_l@mail.ru ***Полярная морская геолого-разведочная экспедиция, Санкт-Петербург, 189510, ул. Победы, 24, Ломоносов, e-mail:laibageo@peterlink.ru
Поступила в редакцию 06.09.2007 г.
Новые результаты петро-геохимического изучения долеритов оазиса Ширмахера позволили уточнить картину развития плюма Кару-Мод в Антарктиде. Петрологически базальты и долериты идентичны ранее изученным породам западной части Земли Королевы Мод (ЗКМ), отождествляемых с проявлением в пределах Антарктиды плюма Кару-Мод. Пространственное положение изученных даек свидетельствует о распространении плюмового вещества на восток вплоть до оазиса Ширмахера, в течение как минимум 10 млн. лет. Геохимические особенности магм оазиса Ширмахера отражают процесс коровой контаминации, происходившей как при подъеме плюма, так и в ходе его распространения. При этом наиболее зараженными коровым компонентом являлись магмы начальной стадии активности плюма (район западной части ЗКМ).
Выявленная идентичность геохимических характеристик мезозойских магм оазиса Ширмахера и обогащенных толеитов поднятий Афанасия Никитина и центральной части плато Кергелен (скв. 749) указывает, что причина их обогащения - древний субстрат Гондванского материка. Это обусловлено процессом раскрытия Индийского океана, предопределенного влиянием плюма Кару-Мод, происходившего специфически - в присутствии неспрединговых блоков различной мощности, подобных банке Элан в центральной части плато Кергелен, а также с образованием внутриплитных вулканических поднятий, фиксируемых в рельефе дна морей окружающих Антарктиду. Геохимические характеристики магматических пород образовавшихся поднятий (Афанасий Никитин, Кергелен, Натуралист, Восточно-Индийский хребет) отражают процессы, связанные с коровой ассимиляцией. Магматизм, проявившийся спустя 40 млн. лет после основной фазы вулканизма Кару-Мод на окраинах близрасположенных материков Австралии (базальты Банбери) и Индии (траппы Раджмахал), мог быть инициирован распространяющимся вдоль образующейся спрединговой зоны плюмом Кару-Мод, который впоследствии переместился и локализовался в районе плато Кергелен, где и остается до настоящего времени действующей горячей точкой.
ВВЕДЕНИЕ
По существующим представлениям [1-3] отличительной особенностью формирования океанической коры Южной Атлантики и Индийского океана является то, что этот процесс происходил под влиянием крупных мантийных плюмов, таких как плюм Кару-Мод, Кергелен и Парана-Этендека. Внедрение плюма Кару-Мод в верхние горизонты литосферы произошло около 180 млн. лет назад и затронуло южную оконечность Африки и западную часть Восточной Антарктиды и во многом предопределило последующий раскол суперконтинента Гондваны [4-7]. Позднее, около 130 млн. лет назад, вблизи спрединговой зоны открывающегося Индийского океана произошло внедрение Кер-
гелен-плюма [8-12], которое не только существенно повлияло на характер океанического магматизма и привело к образованию многочисленных вулканических поднятий (Восточно-Индийский хребет, поднятие Афанасия Никитина, плато Натуралист, возможно, поднятие Конрад) [13-15], но также затронуло и континентальные окраины Индии (траппы провинции Раджмахал) и Австралии (базальты Банбери) [16-19]. Плюмо-вый магматизм, проявленный в южной Америке и центральной Африке, связывают с деятельностью еще одного мантийного плюма - Парана-Этендека, который обусловил 130-90 млн. лет назад формирование в пределах южной Атлантики цепи подводных гор - хребта Китовый [20, 21]. Очевидно, что взаимодействие плюмового и океа-
нического магматизма затрагивает многие важные проблемы геологии океана, и, в первую очередь, эволюции собственно океанической литосферы. Кроме того это позволяет подойти к расшифровке пространственно-временного распространения вещества плюмов в литосфере, определить длительность существования плюмов и их эволюцию в условиях литосферы, а также оценить их влияние на процессы дезинтеграции литосферных плит. С этой точки зрения, одним из интересных объектов плюмового магматизма является юрский магматизм Антарктики, изучению которого в последние годы посвящены многочисленные работы [22-36; и другие]. Предполагается, что распространение мезозойского плюмового магматизма в пределах Антарктиды происходило вдоль ослабленных зон земной коры на окраинах Восточной Антарктиды: вдоль Трансантарктических гор и индоокеанского побережья [25, 34, 37]. Крайние западные проявления этого магматизма представлены базальтами и долеритами западной части Земли Королевы Мод (ЗКМ), и по составу относятся к толеитовому типу магматизма разной степени геохимического обогащения [22, 28, 29]. Формирование магматических комплексов ЗКМ (горы Вестфьелла, Хеймифронтфьелла и Кир-ванвегген, плато Альманрюген) происходило в узком временном диапазоне от 183 до 175 млн. лет назад с пиком магматической активности около 178 млн. лет назад [24, 32, 33]. В настоящей статье мы рассматриваем результаты детального геохимического исследования мезозойских долеритов оазиса Ширмахера (рис. 1), расположенного восточнее ранее изученных проявлений траппового магматизма западной части ЗКМ, чей возраст и состав, тем не менее, позволяет связывать их с деятельностью мантийного плюма [36], что дает возможность уточнить границу распространения плюма Кару-Мод в пределах Антарктиды.
В отличие от плюма Кару-Мод Кергелен-плюм внедрялся в уже раскрывшийся океанический бассейн, что не могло не повлиять на его геохимическую специфику [8, 10, 38, 39]. В статье мы попытались также сравнить геохимический характер плюмового магматизма Земли Королевы Мод и магматизма ранних этапов активности Кергелен-плюма и на основании этого сравнения провести некоторые геодинамические экспликации.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ И СОСТАВ МЕЗОЗОЙСКОГО ДАЙКОВОГО
КОМПЛЕКСА ОАЗИСА ШИРМАХЕРА
Горный оазис Ширмахера расположен в центральной части Земли Королевы Мод и составля-
ет вместе с примыкающими нунатаками наиболее северный обнаженный район в обширной горной цепи, протягивающейся через весь регион (рис. 1). Оазис представляет собой холмистую полосу горных выходов, протягивающуюся в широтном направлении на 20 км при максимальной ширине 4 км. Горные выходы оазиса целиком сложены докембрийскими метаморфическими породами, претерпевшими, как минимум, два этапа метаморфических преобразований - около 1000 и 500-450 млн. лет назад. Наиболее древние образования имеют позднепротерозойский возраст, это аляскитовые метаграниты, метадиориты, ме-тадолериты, метаморфизованные габбро-нори-ты и биотитовые граниты. Раннепалеозойская эпоха гранитообразования проявлена формированием трех вещественных серий пегматитов, даек диоритов и пегматоидных гранитов. Отдельную группу составляют дайки и мелкие тела щелочных лампрофиров силурийского возраста [40-41].
Комплекс мезозойских долеритов (базитов) распространен по всему оазису Ширмахера (рис. 1). Дайки долеритов прорывают все известные метаморфические толщи, метаграниты и метабазиты, жилы пегматитовых серий, а также щелочные лампрофиры развитые в пределах оазиса, свидетельствуя тем самым, что долериты являются наиболее молодыми магматитами района. В простираниях даек преобладают СЗ-ЮВ и СВ-ЮЗ направления, углы падений меняются от 25° до 90°. Мощности тел составляют 0.1-1.7 м, но в единичных случаях достигают и 8 м. Протяженность даек не превышает 250-270 м, но обычно составляет первые десятки метров [42]. По петрографическому составу дайки относятся к оливиновым и безоливиновым долеритам и габбро-долеритам, подвергшимся в различной степени вторичным изменениям. Долериты представляют собой порфировые, а габбро-долериты - равномернозерни-стые породы с микродолеритовой, микрогаббровой или витрофировой структурой основной массы. Порфировые вкрапленники составляют 10-25% объема породы и сложены оливином и клинопи-роксеном. В наиболее мощных дайках отмечаются зоны закалки.
По химическому составу большинство базальтов и долеритов оазиса Ширмахера могут быть отнесены к слабощелочным магнезиальным базальтам с вариациями содержания К20 от 0.6 до 1.6 вес. %, ТЮ2 от 0.7 до 2.0% и Mg0 от 10 до 17%. На рисунке 2 показаны парные ковариационные диаграммы изменения содержания Т1, К, 81 в зависимости от содержания Mg в изученных образцах долеритов, составы которых приведены в таблице 1. Три образца из изученной коллекции
Рис. 1. Схематическая геологическая карта района оазиса Ширмахера с местом отбора образцов.
Градациями светолосерого цвета показано распространение ледникового покрова, темносерого цвета - выходы континентальных пород (гранулитов, гнейсов, плагиогранитов, сланцев и др.) древнего возраста. Белыми крестиками на сером фоне отмечено распространение очковых пироксен-гранатовых гнейсов мон-цонитового состава. Черными линиями показана ориентировка тектонических нарушений и древних даек лампрофиров, долеритов, метагабброидов. Цифрами указаны номера изученных образцов.
(Л
6 5
££ 4 о
сз 3
Е 3
9,2 * 1 0
а1 О 2 +3
о А
▲А
А А * О
Л- .
10
15
60 55 о 50
<3
^ „с
С 45 О
й 40
35
20
10
15 20
МгО мас. %
5
5
Рис. 2. Вариации содержаний главных элементов в долеритах Ширмахера.Условные обозначения: 1 - долериты оазиса Ширмахера (табл.1), 2 - дайки района Мурен (ЗКМ) по данным [28], 3 - древние анортозитовые дайки в районе оазиса Ширмахера [35].
(47240-2, 47235-19, и 47201-4) отличаются повышенным содержанием калия, при этом образец 47240-2 характеризуется также пониженным содержанием кремния и повышенным щелочей и титана и на этом основании может быть отнесен к щелочно
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.