научная статья по теме НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ПОДВОДНОГО ВУЛКАНИЗМА ВОСТОЧНОЙ ОКРАИНЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АТЛАНТИКИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗУЧЕНИЯ ЩЕЛОЧНЫХ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ПОРОД ГОРЫ КАРТЕРА (ГОРЫ ГРИМАЛЬДИ) Геология

Текст научной статьи на тему «НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ПОДВОДНОГО ВУЛКАНИЗМА ВОСТОЧНОЙ ОКРАИНЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АТЛАНТИКИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗУЧЕНИЯ ЩЕЛОЧНЫХ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ПОРОД ГОРЫ КАРТЕРА (ГОРЫ ГРИМАЛЬДИ)»

ПЕТРОЛОГИЯ, 2012, том 20, № 1, с. 66-94

УДК 551.242.2(261/264)

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ПОДВОДНОГО ВУЛКАНИЗМА ВОСТОЧНОЙ ОКРАИНЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АТЛАНТИКИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗУЧЕНИЯ ЩЕЛОЧНЫХ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ПОРОД ПОДВОДНОЙ ГОРЫ КАРТЕРА (ГОРЫ ГРИМАЛЬДИ)

© 2012 г. С. Г. Сколотнев, В. В. Петрова, А. А. Пейве

Геологический институт РАН Пыжевский пер., 7, Москва, 119017, Россия; e-mail: skol@ginras.ru Поступила в редакцию 16.02.2011 г Получена после доработки 19.03.2011 г.

В работе рассматриваются: вещественный состав, геохимия, изотопия и возраст пород горы Картера, входящей в группу гор Гримальди, расположенную на восточной окраине Центральной Атлантики. Установлено, что она имеет возраст 57—58 млн. лет и что совместно с другими горами Гримальди и горой Надир составляет "горячую линию", сопряженную с Гвинейским трансформным разломом, возникшую во время позднепалеоценовой вспышки вулканизма. Гора Картера сложена оливиновыми мелилититами, анкарамитами, анальцимсодержащими нефелиновыми тефритами, которые представляют собой дифференцированные разности, возникшие в ходе процессов фракционной кристаллизации расплавов, близких к ультраосновной щелочной магме. Вулканиты содержат ксенолиты, захваченные расплавом на разных уровнях: из мантии, из 3-го слоя океанической коры, сформировавшегося 113—115 млн. лет назад, и из более ранних магматических камер. Породы преобразованы под воздействием низкотемпературных гидротермальных растворов. Первичные расплавы вулканитов горы Картера зарождались при очень низких степенях частичного плавления мантийного субстрата в поле стабильности гранатового лерцолита на глубинах не менее 105 км. Аномально высокие концентрации Th, Nb, Ta, La в вулканитах свидетельствуют о том, что в формировании их первичных расплавов принимала участие метасоматизированная мантия. Изотопия стронция, свинца и неодима изученных пород показывает, что состав мантии, подвергшейся плавлению, находится на линии смешения двух крайних по составу мантийных источников. Один из них представляет собой смесь преобладающего компонента HIMU и деплетированной мантии; другой — обогащенный мантийный источник EM2. Эти данные позволяют предположить, что вулканиты горы Картера образовались при декомпрессионном плавлении, обусловленном растяжением в зоне Гвинейского разлома, либо (1) вещества плюма горячей глубинной мантии (компонент HIMU), подвергшегося карбонатному метасоматозу, либо (2) (альтернативно) карбонатизирован-ных включений основного состава (эклогитов), повсеместно распространенных в астеносфере, изотопные характеристики которых соответствуют компонентам HIMU и EM2. В первом случае предполагается, что расплавы при подъеме ассимилировали вещество метасоматизированной субконтинентальной мантии (компонент EM2), которое было внедрено в океаническую литосферную мантию в ходе рифтинга и раскола континента Пангея.

ВВЕДЕНИЕ

Восточная окраина Центральной Атлантики, характеризующаяся широким развитием тектоно-вулканических поднятий (Мадейра, Зеленого Мыса, Канарское, Сьерра-Леоне и др.), представляет собой сегмент океанической окраины, в пределах которого имели место интенсивные разновозрастные тектонические и вулканические процессы (Ма-зарович, 1998, 2000; Сколотнев и др., 2009). В отличие от островов о геологии и характере вулканизма подводного поднятия Сьерра-Леоне (рис. 1) и пространственно связанных с ним структур известно сравнительно мало. В работе (Kumar, Embley, 1977) предполагается, что поднятие Сьерра-Леоне возникло в результате интенсивной вулканической де-

ятельности в позднем мелу, вызванной изменением направления движения плит в Атлантике около 80 млн. лет назад. В вершинной части этого поднятия имеется ряд подводных гор, возможно, также вулканического происхождения. При глубоководном бурении нескольких таких гор не удалось дойти до фундамента. В забое наиболее глубокой скважины 366 (DSDP) (Lancelot et al., 1978) (рис. 1) достигнуты породы маастрихтского горизонта, при этом вскрыт непрерывный позднемеловой—кайнозой-ский пелагический разрез осадочного чехла. Вблизи этой скважины были драгированы сильно измененные вулканические породы (Hekinian et al., 1978), которые, по-видимому, соответствуют породам вулканической части разреза поднятия Сьерра-Леоне, находящейся ниже осадочной толщи. По данным

сейсмических исследований в основании поднятия Сьерра-Леоне можно ожидать присутствия палеозойских отложений, близких таковым на Гвинейской континентальной окраине Африки (Панаев, Митулов, 1993).

На северо-западе поднятие Сьерра-Леоне надстраивается вулканическими горами Батиметри-стов юго-западного простирания (рис. 1). По данным (Харин, 1988) на горе Нефрит (рис. 1), относящейся к рассматриваемой горной системе, обнаружены олигоценовые трахиты, трахиандези-ты и их туфы. В работах (Morgan, 1981, Schilling et al., 1994) происхождение поднятия Сьерра-Леоне и гор Батиметристов связывается с горячей точкой Сьерра-Леоне.

На севере поднятие Сьерра-Леоне окаймляют горы Гримальди восточно—юго-восточного простирания (рис. 1). Судя по данным спутниковой альтиметрии (Sandwell, Smith, 1997) и батиметрии (GEBCO, 2004), эти горы структурно не связаны с поднятием Сьерра-Леоне. Детальные геологические работы в районе горы Картера — крайней западной структуры гор Гримальди показали, что эта гора структурно сопряжена с хребтом Кабо Верде (Сколотнев и др., 2009), входящим в систему структур Гвинейского разлома (Jones, 1987). Разлом разделяет участки дна с различными структурными рисунками и простирается до южного эскарпа Гвинейского плато (рис. 1). Помимо гор Гримальди, в состав которых входят также горы Энэн и Краузе, к крайнему восточному отрезку Гвинейского разлома структурно приурочены отдельно стоящие горы, в том числе гора Надир на южном склоне Гвинейского плато. На горе Краузе описаны лампрофиры и анкарамиты раннеэоценового возраста (Jones et al, 1991). По данным ГС. Харина (Харин, 1988), на горах Энэн и Краузе развиты позднеэоценовые трахи-базальты и их туфы.

В районе поднятия Сьерра-Леоне и гор Гримальди структура аномального магнитного поля не изучена. Севернее, непосредственно к югу от островов Зеленого Мыса установлена мезозойская последовательность линейных магнитных аномалий (М2— М25) (Hayes, Rabinowitz, 1975) (рис. 1). Если экстраполировать эти магнитные аномалии в район горы Картера с учетом смещения более южных участков океанического дна в этом районе к востоку примерно на 300 км вдоль трансформных разломов, то получится, что гора Картера располагается в зоне аномалии М2, указывающей на возраст океанической коры в 113 млн. лет.

В ходе 23-го рейса НИС "Академик Николай Страхов" были проведены драгировочные работы на склонах горы Картера (рис. 1). Эта гора высотой около 3500 м является потухшим вулканом, на выровненной вершине которого в среднем эоцене сформировалась карбонатная банка (Сколотнев и др., 2007). Каменный материал был отобран на двух

станциях: нижней 82303 (координаты 9°13.1' с.ш. х х 21°15.7' з.д., глубина 2300-2400 м) и верхней 82304 (9° 12.9' с.ш. х 21°16.8' з.д., 1700-2100 м). Он представлен обломками (размером 5-50 см) туфобрек-чий (40-45 об. %), туфопесчаников (35 об. %), известняков (15 об. %) и вулканитов (10 об. %).

В настоящей работе рассматриваются результаты исследования вещественного состава, геохимия, изотопия и возраст пород горы Картера. Цель исследований - получение дополнительной информации о происхождении внутриплитных вулканических структур, формирующихся в пределах океанических окраин.

ПЕТРОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Вследствие сильного вторичного изменения пород, однозначная их классификация затруднена. Предлагаемые ниже названия пород присваивались, исходя из их минерального состава, и с учетом их валового химического состава.

Оливиновыемелилититы (обр. 82303/1-3,31,32) -порфировые породы, вкрапленники которых представлены частично или полностью измененным оливином (0.1-0.5 мм, до 5 мм) в количестве 812 об. %, клинопироксеном (0.1-0.2 мм, до 2 мм) в количестве 2-5 об. % и фенокристами брусковид-ной формы (0.1-0.2 мм) в количестве 4-7 об. %, последние полностью замещенны глинистыми минералами (рис. 2а, 2б). Псевдоморфозы брусковидной формы в этих разностях пород характерны для ме-лилита, который редко сохраняется в породе в неизмененном виде (Магматические..., 1983). Основная масса имеет микролитовую структуру и состоит из зерен клинопироксена (40-50 об. %), титаномагне-тита (3-5 об. %) и чешуйчатых образований (2530 об. %), залегающих в интерстициях между пи-роксенами. В чешуйчатых образованиях иногда "просвечивает" первичная микролитовая структура, при этом в некоторых случаях отчетливо видны псевдоморфозы, соразмерные общей массе микролитов и похожие на брусковидные субфенокристы. Чешуйчатые образования сложены глинистыми минералами, тонкими иголками титаномагнетита и реже цеолитом. Акцессорные минералы (около 5 об. %) представлены апатитом, шпинелью, флогопитом, цирконом. Округлые поры (10-15 об. %) диаметром 0.5-3 мм чаще пустые, иногда на их стенках нарастает глинистый минерал, а некоторые заполнены кальцитом, цеолитом, редко баритом. Образцы 82303/31,32 представляют собой изверженные вулканические бомбы, захороненные в горячем состоянии в карбонатном илу.

Анкарамит (обр. 82304/1) - порфировая порода, количество вкрапленников до 10 об. % (рис. 2в, 2г). Главным образом, они представлены клинопирок-сеном, но также оливином и титаномагнетитом. В основной массе микролиты клинопироксена (око-

24

I 4 » 5

6

9°20.4'

9°14.4'

9°08.4'

с.ш.

16°

21°26.4'

21°20.4'

21°14.4'

14°-

Впадина Гамбия

21

12°-

18

I

10°-

22

23

24

. И

V

367

* ■ ^ /

<

К

к

Рч

е

<

8°-

6°-

25°

23°

21°

19°

17°

з.д.

4

Рис. 1. Схема строения океанического дна в районе горы Картера, выполненная на основе карты оттененного рельефа по данным спутниковой альтиметрии (Sandwell, Smith, 1997) и карты ГЕБКО (GEBCO, 2004).

На врезке — батиметрическая карта горы Картера, построенная Турко Н.Н., Барамыковым Ю.Е. и Пономаревым А.С. по результатам батиметрической съемки в ходе 23-го рейса НИС

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