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.