ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 428, № 2, с. 215-219
= ГЕОЛОГИЯ =
УДК 552.11(551.24)
ОСОБЕННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АРЕАЛОВ КАЙНОЗОЙСКОГО МАГМАТИЗМА ЦЕНТРАЛЬНО-АЗИАТСКОЙ ВНУТРИПЛИТНОЙ ВУЛКАНИЧЕСКОЙ ПРОВИНЦИИ, СВЯЗЬ С КИНЕМАТИКОЙ ЕВРАЗИИ
© 2009 г. Д. В. Коваленко
Представлено академиком Н.С. Бортниковым 05.02.2009 г. Поступило 13.02.2009 г.
Позднемезозойско-кайнозойские внутрип-литные магматические образования, сосредоточенные между Сибирской и Северо-Китайской платформами, объединяются в Центрально-Азиатскую внутриплитную вулканическую провинцию (ЦАВВП) [1]. Ее формирование связывается с действием области разуплотненной мантии ("горячего поля мантии", по [1]), выделяемой в разных районах на глубинах 50—200 или 200—350 км [2]. В пределах вулканической провинции выделяется ряд вулканических областей — Центрально-Алданская, Западно-Забайкальская, Южно-Байкальская, Южно-Хангайская, Восточно-Монгольская и Даригангская (рис. 1) [1]. Магматизм в провинции продолжался в течение последних 150 млн. лет, но наиболее мощные вспышки были в начале раннего мела и миоцене [1]. Синхронность этапов магматизма в вулканических областях свидетельствует о едином глубинном процессе, ответственном за формирование большинства вулканогенных комплексов провинции. Исследования геохимического и изотопного состава кайнозойских магматических пород показали, что они выплавлялись из мантийных источников типа OIB, а их изотопный состав менялся от PREMA до EM1 [3— 6]. В то же время ксенолиты гранатовых и шпине-левых перидотитов из кайнозойских лав характеризуются ультрадеплетированным изотопным составом (sNd(T) большинства ксенолитов от +8 до +16 [5]). Следовательно, источники кайнозойских магматических расплавов находились глубже участков деплетированной мантии, из которых были захвачены ксенолиты. Возможно, ксенолиты представляют литосферную деплетированную мантию, а магматические расплавы были сформированы глубже, в астеносфере. Существуют разные модели, объясняющие особенности магматизма Центрально-Азиатской вулканической про-
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук, Москва
винции. В работе [1] магматизм провинции связывается с действием нижнемантийного плю-ма. Авторы же работы [7] считают, что магматизм возник из-за "стагнирования" субдуцированной океанической плиты на границе верхней и нижней мантии. В обеих моделях предполагаются подлитосферные источники магматических расплавов. Если это так, то их воздействие на литосферу может быть схожим с действием "горячих точек" мантии — если мантийные источники расплавов стационарны, то пространственное распределение ареалов магматизма должно увязываться с кинематикой Евразийской литосферной плиты. В данной работе мы с помощью палеомаг-нитного метода установили, какие области кайнозойского (0—50 млн. лет) магматизма Центрально-Азиатской вулканической провинции могут рассматриваться как "след" от горячей точки мантии, с какими особенностями строения литосферы эти "следы" связаны, как менялись положение в пространстве и геометрия области разуплотненной мантии в течение кайнозоя.
В пределах Центрально-Азиатской внутрип-литной вулканической провинции есть две вулканические области, магматизм в которых был активен в течение всего кайнозоя — Западно-Забайкальская и Южно-Хангайская [1, 3, 4], Ареалы магматизма Южно-Хангайской вулканической области на площади вытянуты в отчетливую цепочку север-северо-западного простирания. Возраст пород ареалов закономерно омолаживается в север-северо-западном направлении [3]. Кайнозойские ареалы магматизма Западно-Забайкальской зоны не образуют явно выраженных цепочек и, по крайней мере в двух грабенах, залегают в единой стратиграфической последовательности [4]. Если магматизм в этих областях проявлялся по типу стационарной "горячей точки", то должны выполняться два условия:
1. Палеошироты формирования разновозрастных ареалов магматизма в вулканических областях должны совпадать с современной широтой наиболее молодого ареала.
120° в-Д-
4
Рис. 1. Современное положение вулканических областей Центрально-Азиатской провинции внутриплатного магматизма [1]. 1 — вулканические области: Ц-А — Центрально-Алданская, Ю-Б — Южно-Байкальская, З-З — Западно-Забайкальская, Ю-Х — Южно-Хангайская, В-М — Восточно-Монгольская, Д — Даригангская; 2 — простирание кайнозойских вулканических ареалов в пределах вулканических областей, стрелка указывает направление омолаживания ареалов; 3 — расчетные "следы" от горячих точек за период 50—0 млн. лет, размер значков уменьшается в сторону омоложения пород; 4 — расчетная траектория перемещения за период 50—0 млн. лет; 5 — изолинии толщины литосферы по [8]; 6 — государственные границы.
2. Пространственное распределение ареалов кайнозойского магматизма ("следа" от горячей точки) в вулканических областях и сегмента кривой миграции палеомагнитного полюса для того же интервала времени должно описываться вращением Евразии вокруг одного и того же полюса вращения.
На рис. 2б показаны палеошироты формирования магматических пород кайнозойских ареалов магматизма Южно-Хангайской вулканической области, рассчитанные из палеомагнитных полюсов для Евразии [8]. Видно, что палеоширо-
ты всех ареалов совпадают в пределах их доверительных интервалов с палеоширотной наиболее молодого ареала и современной широтой одного из астеносферных выступов аномальной мантии Монголии - 45°—51° с.ш.
На рис. 2а показана кривая кажущейся миграции палеомагнитного полюса Евразии для последних 200 млн. лет [8]. Распределение кайнозойских палеомагнитных полюсов, соответствующих периоду формирования ареалов магматизма Южно-Хангайской вулканической области (50-0 млн. лет), хорошо увязывается в пределах кругов доверия с
(б)
Палеоширота (°с.ш.)
90°
Южно-Хангайская горячая точка
180°
60
50
40
Ф ф □ А
® 11-4
4 Ф
0 50 млн. лет
Рис. 2. Распределения палеомагнитных полюсов с кругами доверия (а) и палеошироты формирования магматических комплексов ЦАВВП (б). 1 — палеомагнитные полюса с кругами доверия; 2 — расчетная кривая миграции палеомагнит-ного полюса; 3 — расчетный "след" от горячих точек; 4, 5 — палеошироты с доверительными интервалами для магматических комплексов Южно-Хангайской (4) и Западно-Забайкальской (5) областей; 6 — широты современного магматизма.
2
расчетной кривой миграции палеомагнитного полюса при повороте Евразии на 10°—15° вокруг полюса вращения в районе южного Тибета (27°М, 79°Е). При таком вращении Евразии "след" от горячей точки в районе Монголии должен характеризоваться приблизительно север-северо-западным простиранием (рис. 2а). Именно так и простираются ареалы кайнозойского магматизма Южно-Хангайской вулканической области Монголии (рис. 1, 3).
Палеошироты кайнозойских ареалов магматизма Западно-Забайкальской вулканической области не различаются статистически, но в целом магматические породы эоцен-олигоценовых ареа-
лов формировались на более северных палеоши-ротах, чем наиболее молодые позднекайнозойские толщи Витимского плато (рис. 2б). Пространственное распределение ареалов магматизма резко не соответствует расчетному "следу" от стационарной горячей точки (рис. 1), современное положение которой предполагалось в районе Витимского плато.
Таким образом, палеомагнитные данные показывают, что кайнозойские ареалы магматизма Южно-Хангайской вулканической области Монголии могут быть "следом" от прохождения лито-сферной плиты Евразии над горячей точкой мантии Земли, расположенной сейчас под северной
48°
46°
44°
42°
98°
100°
102°
104°
106° в.д.
48° с.ш.
46°
44°
42°
98°
100°
102°
104°
106°
3
5
1 \ 6 7 31-37 8
Рис. 3. Схема миграции центров вулканизма в пределах Южно-Хангайской вулканической области в кайнозое. 1—4 — площади распространения одновозрастных магматических пород: 1 — палеоцен-раннеэоценовых, 2 — раннеолигоце-новых, 3 — позднеолигоценовых—раннемиоценовых, 4 — среднемиоценовых—голоценовых; 5 — границы одновозрастных вулканических ареалов; 6 — проекции выступов аномальной мантии [8]; 7 — реальная траектория миграции вулканических ареалов, стрелка указывает направление омоложения пород; 8 — возрастной диапазон вулканизма; 9 — расчетный "след" от горячей точки, цифры — угол вращения Евразии.
частью Монголии. Формирование же вулканических ареалов Западно-Забайкальской области не увязывается с действием стационарной горячей точки. Источники магм, с которыми был связан вулканизм этой области, располагались в разных
точках мантии, в частности раннекайнозойские ареалы вулканизма, по-видимому, судя по палео-широтам, формировались севернее, чем поздне-кайнозойские ареалы. В работе [4] показано, что в Хилокском и Удино-Витимском грабенах кай-
нозойские магматические комплексы Западно-Забайкальской области залегают в единой стратиграфической последовательности. Магматизм протекал в одних и тех же структурных условиях, центры магматизма незначительно мигрировали друг относительно друга. То есть, пространственное положение ареалов магматизма практически не зависит от перемещения Евразии. По-видимому, мантийные источники магматизма перемещались вместе с литосферной плитой или в мантии существовала достаточно обширная активная область, над которой перемещалась Западно-Забайкальская часть литосферной плиты Евразии в кайнозое, а мантийные магматические расплавы в течение кайнозоя поступали на поверхности по одним и тем же выводящим каналам Западно-Забайкальской области. На рис. 1 показана траектория вращения центра Западно-Забайкальской вулканической области в кайнозое вместе с Евразийской плитой. Видно, что в начале кайнозоя (50 млн. лет) Западно-Забайкальская область была севернее. Как видно на рис. 1, магматизм был приурочен к маломощным участкам лито-сферной плиты.
Можно предположить следующую последовательность развития магматизма Центрально-Азиатской внутриплитной вулканической провинции в кайнозое. В период от 50 млн. лет назад до современного времени Евразия испытывала медленное вращение по часовой стрелке вокруг полюса вращения
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.