УДК 550.42(5)
ФАНЕРОЗОЙСКИЙ ВНУТРИПЛАТНЫЙ МАГМАТИЗМ СЕВЕРНОЙ АЗИИ: АБСОЛЮТНЫЕ ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ АФРИКАНСКОЙ НИЗКОСКОРОСТНОЙ МАНТИЙНОЙ ПРОВИНЦИИ
© 2011 г. М. И. Кузьмин*, В. В. Ярмолюк**, В. А. Кравчинский***
* Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, Иркутск 664033, ул. Фаворского, д. 1а ** Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва 119017, Старомонетный пер., д. 35 *** Физический факультет Университета Альберты, г. Эдмонтон, Альберта, T6G 2G7Канада
Поступила в редакцию 20.01.2011 г.
Дан обзор внутриплитного магматизма Сибири и его складчатого обрамления за фанерозойскую историю. Выделены крупные изверженные провинции (LIPs), последовательно возникшие в пределах Сибирского кратона: Алтае-Саянская, действовавшая с периодом наибольшей активности в интервале (400—375 млн. лет), Вилюйская, сформировавшаяся в интервале со среднего девона по ранний карбон включительно; Баргузино-Витимская (305—275 млн. лет); позднепалеозойская рифтовая система Центральной Азии (318—250 млн. лет); Сибирская трапповая и Западно-Сибирская рифтовая система (250—247 млн. лет); Восточно-Монгольская — Западно-Забайкальская (230—195 млн. лет), а также ряд разновозрастных позднемезозойских—кайнозойских рифтовых зон и автономных вулканических областей, сформировавшихся в интервале 160—0 млн. лет. Дан обзор редкоэлементных и изотопных характеристик магматических пород провинций, показано их мантийное происхождение и преобладание в источнике плавления мантии типа PREMA, EM-II и EM-I. Выполнены палеогеографические реконструкции, опирающиеся на палеомагнитные данные, на допущение, что Исландская горячая точка находилась под Сибирскими траппами 250 млн. лет тому назад, а также на представления об относительной стабильности мантийных плюмов и независимости их положения относительно движений литосферных плит. В настоящее время Исландская горячая точка находится вблизи северной границы Африканской низкоскоростной большой мантийной провинции (Large Low Shear Velocity Province — LLSVP). Сделано предположение, что внутри-плитный магматизм Сибири в фанерозое был связан с прохождением континента над горячими точками Африканской LLSVP.
ВВЕДЕНИЕ
Тектоника плит показала, что основная активность геологических процессов приурочена к границам плит [1, 80]. Но еще в 60-х годах появились работы Дж.Т. Вильсона [94, 95] и В.Дж. Моргана [76, 77], обративших внимание на проявления внутриплитного магматизма, который они связали с горячими точками, а вернее с подъемом к поверхности Земли глубинных мантийных плюмов. Такие горячие точки, как, например, Гавайская, остаются на одном месте долгое время, что позволяет по их следам в литосфере восстанавливать абсолютные движения литосферных плит [77,57]. Л.П. Зоненшайн и М.И. Кузьмин [9] впервые показали, что современные горячие точки распределены на поверхности Земли не беспорядочно, а группируются в определенных регионах, которые они назвали горячими полями мантии.
Развитие сейсмотомографии показало существование в мантии низкоскоростных (горячих) и высокоскоростных (холодных) областей, прослеживающихся от подошвы литосферы до самого ядра [58—60, 74]. Две большие низкоскоростные
провинции локализуются — одна под Африкой и окружающими ее территориями, другая под Тихим океаном и совпадают с горячими полями мантии Л.П. Зоненшайна и М.И. Кузьмина. Эти большие низкоскоростные мантийные провинции обычно называют Африканской и Тихоокеанской LLSVP (Large Low Shear Velocity Province) или суперплюмами [84, 97]. В поверхности геоида им отвечают поднятия или суперсвеллы [56, 62, 71, 78]; с ними, как уже отмечалось, сопряжены современные проявления вулканизма горячих точек [55] (рис. 1) и формирование ряда мезозойских и кайнозойских крупных изверженных провинций LIPs [51, 52].
Предполагается, что мантийные плюмы могут зарождаться на границе верхней и нижней мантии, где накапливается большая часть субдуциро-ванного литосферного материала, а также на границе ядро—мантия в слое D", расположенном между твердой силикатной мантией с жидким железо-никелевым ядром. Данные сейсмической томографии показали, что субдуцированные плиты после первой стагнации в переходной зоне
А
???
3500
3000
Кенорленд
2500
2000
Колумбия
1500
Родиния
Пангея
1000
500
н р ен
н
15
н
о
м
и £
О
Б
"■V .....4 ,♦****.
лч | ■ \ .1 |К
у^ Я1 ■ *"* I - г.л Л Ц N111 дли ГШ *«
3500 3000 2500 2000 1500
Время (млн. лет назад)
1000
500
^ Л
8.0 2 5«
4.0
о к
Е я
2 я
ли с « ои лт ёЙ X
иби №0 н о
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 [70]
0
0
(400—600 км) могут опускаться до границы ядро-мантия [61, 97, 98]. Этот процесс соответствует общемантийной конвекции: "холодное" субду-цированное вещество в виде нисходящих потоков погружается вглубь мантии Земли, восходящий подъем горячей мантии происходит в виде мантийных плюмов.
Горячая мантия суперплюмов поднимается через нижнюю мантию, распадаясь на ряд изолированных плюмов, которые проявлены в структурах поверхности Земли скоплениями горячих точек [60, 75]. Сопряженность восходящих и нисходящих потоков в мантии позволила ряду исследователей [52, 55, 57, 66, 85] предполагать тесную связь между процессами глубинной геодинамики, которым отвечают мантийные плюмы, и тектоникой плит. Эта точка зрения была высказана в противоположность более ранним представлениям, в которых предполагалось, что мантийные плюмы действуют независимо от плейт-тектони-ческих процессов [63].
Наиболее убедительным аргументом связи тектоники плит и тектоники плюмов является взаимосвязь процессов образования суперконтинентов и суперплюмов в единых суперконтинентальных циклах [19, 20, 51, 52, 66, 70, 75]. В настоящее время установлено, что в процессе эволюции Земли возникали суперконтиненты, объединяющие воедино практически все континентальные массы Земли [19, 20, 32, 33, 70]. В дальнейшем они разрушались под действием су-перплюмов, и движения отдельных континентов становились центробежными. На рис. 2 на фоне временной шкалы показаны циклы возникновения суперконтинентов и их раскалывания под
действием суперплюмов на отдельные континентальные блоки.
В настоящее время наиболее хорошо изучена история формирования и распада двух суперконтинентов: Родинии и Пангеи [64, 69, 70, 87]. Родиния сформировалась около 1 млрд. лет тому назад и распалась около 700 млн. лет под воздействием расположенного под ней Родинийского суперплюма [75, 96]. Предполагается, что одновременно с Родинийским суперплюмом существовал антиподальный ему суперплюм [70] (рис. 3). После распада Родинии составляющие ее континенты, в том числе и Сибирь, могли переместиться в соответствующие области позднерифейского океана. В этом случае продукты внутриплитного магматизма океанического типа, фиксирующие активность антиподального суперплюма, должны были проявиться в позднерифейских и раннепа-леозойских структурах Сибири и ее складчатого обрамления. И действительно, в орогенических поясах обрамляющих Сибирскую платформу широко распространены породы, отвечающие фрагментам океанических островов и лавовых плато соответствующего возраста [39, 40]. Более того, в пределах Сибирского континента на протяжении фанерозоя был сформирован целый ряд крупных изверженных провинций (ЫРб) в результате взаимодействия континента с горячими точками мантии [38, 39, 96].
В настоящей статье мы покажем, что Сибирь большую часть фанерозоя дрейфовала в зоне влияния суперплюма, антиподального Родинийско-му. Последний сопоставляется с современным Тихоокеанским суперплюмом [75, 96], поэтому антиподальный ему плюм может быть сопоставлен с современным Африканским суперплюмом,
который для рассматриваемых нами интервалов времени может быть выделен как Пра-Африкан-ский суперплюм.
В наших построениях мы отводим основную роль Исландской горячей точке мантии, которая фиксирует северную границу Африканской ЬЬ8УР. Время существования этой провинции Т. Торсвик с коллегами [89, 90] прослеживают, по крайней мере, до 300 млн. лет назад. Многие исследователи отмечают уникальность Исландской горячей точки, считая, что она сохраняет свою позицию в системе абсолютных географических координат длительное время. Убедительно ее история прослеживается до 150 млн. лет [68, 73], ряд исследователей связывают с этой точкой формирование Сибирских траппов. Исходя из этого представления, предполагающего, что Сибирская трапповая провинция 250 млн. лет назад располагалась над Исландским плюмом, мы в этой статье попытались провести абсолютные реконструкции Сибири в более широком интервале времени. Наши реконструкции охватывают промежуток более 500 млн. лет и опираются на анализ закономерностей проявления разновозрастных фанерозой-ских горячих точек внутри континента. Более ранние абсолютные реконструкции, выполненные совместно с Л.П. Зоненшайном [10], относились, к сожалению, к отдельным достаточно коротким и разрозненным интервалам времени фа-нерозойской истории Северной Азии и не давали общей связанной картины.
В наших построениях под Сибирским континентом мы понимаем континентальный блок, который после распада Родинии ограничивался размерами Сибирской платформы, но в ходе последующей геологической истории разрастался за счет аккреции к нему террейнов с более молодой корой: каледонской, герцинской и индосиний-ской. Автономное развитие континента завершилось в результате коллизии с Северо-Китайским кратоном.
ВНУТРИПЛИТНЫЙ МАГМАТИЗМ В ФАНЕРОЗОЙСКОЙ ИСТОРИИ СИБИРИ И ЕЕ СКЛАДЧАТОГО ОБРАМЛЕНИЯ
Как известно [22—24, 54], продукты внутип-литного магматизма характеризуются ассоциациями пород повышенной щелочности, а именно, щелочными базальтами, щелочными габброида-ми, фонолитами, трахитами, комендитами, пан-теллеритами, щелочными гранитами и другими. Они типичны для обстановок континентальных рифтов и внутриконтинентальных областей.
Показателем интенсивной внутри
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.