ГЕОТЕКТОНИКА, 2007, № 6, с. 78-94
УДК 551.242.23:552.3
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И СОСТАВА ОКЕАНИЧЕСКОЙ ЛИТОСФЕРЫ, ФОРМИРОВАВШЕЙСЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СКОРОСТЯХ СПРЕДИНГА
© 2007 г. С. А. Паланджян
Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 Поступила в редакцию 07.07.2006 г.
В статье приведена характеристика некоторых индикаторных особенностей геологического строения литосферы океанического типа, петрографии, минерального состава, петрохимических вариаций изверженных пород и реститов, указывающих на ее формирование в условиях различных скоростей спрединга - от крайне медленной до быстрой. Эти данные могут быть использованы и для решения обратной задачи - оценки (хотя бы качественной) скорости палеоспрединга по особенностям строения и состава пород офиолитовой ассоциации. Рассмотрены ограничения возможностей приложения к офиолитам петрохимических данных как критериев оценки палеоспрединга, а также аномальные особенности состава и строения коры океанического типа, не обусловленные величиной скорости спрединга. Приведены примеры хорошо изученных офиолитов, интерпретированных как фрагменты древней литосферы океанического типа, формировавшейся в обстановке быстрого или медленного (крайне медленного) спрединга. Сделан предварительный вывод о том, что быстрый спрединг характерен для офиолитов, обдуцированных на комплексы пассивных окраин (Пери-аравийский, Уральский, Аппалачско-Каледонский пояса) и представляющих собой фрагменты эн-симатических супрасубдукционных бассейнов, формировавшихся на заключительных стадиях существования отмиравших палеоокеанов (Тетиса, Япетуса). Офиолиты медленно-спредингового типа чаще локализованы в аккреционных (субдукционных) орогенах современных и древних активных окраин.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из наиболее важных источников информации о строении и составе пород древней литосферы океанического типа (ЛОТ), петрогенети-ческих процессов, протекавших в центрах спрединга геологического прошлого, являются офиолиты. Коровые и мантийные комплексы офиолитовой ассоциации, в той или иной степени деформированные, тектонически расчлененные и метамор-физованные, могут служить показателями тектонической обстановки образования и условий пет-рогенезиса литосферы океанического типа, ее деструкции и причленения к активным или пассивным окраинам. Однако решение этих важных задач геодинамики осложнено гетерогенностью офиолитов, разнообразием их геологического строения, вещественного состава пород, взаимоотношений с комплексами пород континентальных окраин.
Выделение и идентификация двух главных классов офиолитов - образовавшихся в срединно-океанических хребтах (MOR-тип) и в супрасубдукционных тектонических ансамблях (SSZ-тип) -позволяет в общих чертах восстановить геодинамическую обстановку (ГДО) формирования древней ЛОТ, но не дает объяснения причин значительных вариаций мощности магматической
коры, ее строения, противоречивых взаимоотношений вулканических, гипабиссальных, плутонических комплексов между собой и с мантийными перидотитами.
Большинство исследователей в качестве одного из главных факторов, определяющих разнообразие строения и состава ЛОТ, рассматривают те или иные параметры динамики центров спрединга, и в первую очередь скорость спрединга. Различия в строении литосферы, в вариациях химического состава пород срединно-океанических хребтов (СОХ) с быстрым и медленным спредингом установлены многими исследователями [3, 6, 30, 34, 53, 62]. Очевидно, что глобальная неоднородность ЛОТ отражает фундаментальные различия в механизмах и петрогенетических процессах формирования литосферы, с одной стороны, внутренних океанов - Атлантического, Индийского, Арктического (в пределах которых преобладает медленный спрединг), с другой - внешнего Тихого океана, предполагаемого реликта Панта-лассы (с преобладанием быстрого спрединга). Гораздо реже рассматривается вопрос о скорости спрединга при формировании литосферы задуго-вых и иных окраинных бассейнов, что долгое время было обусловлено ограниченностью данных по строению и составу пород ЛОТ супрасубдукционных ансамблей. Однако в последнее время пуб-
0°
-1 -3 ........4 ---5
Рис. 1. Схема локализации срединно-океанических хребтов с быстрым (1), умеренным (2), медленным (3) и крайне медленным (4) спредингом. Показаны также зоны прерванного спрединга (5) в Атлантике, по [11, 20]
ликуется все больше геофизической, геологической и петрологической информации о коре океанического типа, формирующейся в центрах спрединга задуговых, междуговых, внутридуго-вых бассейнов, являющихся, как сейчас признано большинством исследователей, тектонотипами обстановок формирования многих офиолитовых ассоциаций.
Настоящее исследование представляет собой попытку определения некоторых характеристик состава и строения океанической коры, указывающих на ее формирование в различных по скорости центрах спрединга - от крайне медленного до быстрого. Эти характеристики могут быть использованы и для решения обратной задачи -оценки (хотя бы качественной) скорости палео-спрединга по особенностям строения и состава пород офиолитовой ассоциации.
СКОРОСТЬ СПРЕДИНГА СОВРЕМЕННЫХ БАССЕЙНОВ
Подразделение величин скоростей спрединга.
Уже в начале 60-х гг., когда были опубликованы первые работы по основам тектоники плит, был установлен очень значительный диапазон полных скоростей спрединга, т.е. суммарного раздви-жения в обе стороны от осевой линии - от 1 до 10 см/год (в настоящее время известны величины до 18 см/год), минимальные значения были определены для Срединно-Атлантического хребта
(САХ). Дальнейшие исследования показали, что отдельные крупные отрезки мировой системы СОХ, выделяющиеся как морфоструктурные единицы и разделенные геодинамическими реперами (крупноамплитудными трансформными разломами, тройными сочленениями), характеризуются лишь сравнительно небольшими вариациями скорости спрединга, обусловленными главным образом степенью удаленности от центра раскрытия. Такие хребты обобщенно называют быстро-, медленно-, крайне медленно-спрединго-выми, тогда как численное выражение скорости спрединга характеризует конкретные их сегменты между трансформными разломами. Статистическое обоснование группировки скоростей спрединга отсутствует; изучение двух-трех десятков публикаций показывает, что в качестве нижней границы быстрого спрединга различными исследователями принимаются величины от 5 до 11 см/год; средний (умеренный) спрединг оценивается в интервале 3-7 см/год; оценки скорости медленного спрединга варьируют в пределах 2.57 см/год, крайне медленного - 1-2 см/год. В дальнейшем изложении мы придерживаемся следующей группировки величин скорости полного спрединга: быстрый - более 8 см/год, средний (умеренный) - 5-8 см/год, медленный - 2-5 см/год, крайне медленный - менее 2 см/год.
Спрединг океанических бассейнов. На рис. 1
приведена схема распределения СОХ с различной скоростью спрединга, отражающая давно извест-
ную закономерность, согласно которой хребты с медленным и крайне медленным спредингом расположены в пределах Арктического, Атлантического и западной части Индоокеанского бассейнов, образовавшихся при распаде Пангеи, т.е. в пределах выделенного Ю.М. Пущаровским [14] Индо-Атлантического сегмента Земли. На востоке Индийского океана хребты, продолжающие "мантийное течение" Тихоокеанского сегмента в среднем кайнозое на запад [20], относятся уже к средне (умеренно)-спрединговым. Задолго до разработки концепции суперконтинентального цикла и противопоставления внутренних океанов внешнему эта закономерность отмечена Дж. Хейрцлером и др. [46], указавшими, что океаническая кора в местах, где она толкает континенты, имеет относительно меньшую скорость движения. Изучение более древних участков океанической коры за пределами СОХ показывает, что порядок величины спрединга сохранялся в течение разных стадий развития океанического бассейна внутреннего типа. Медленный и крайне медленный спрединг, с пульсациями и структурными перестройками, характерен для всей геологической истории Центральной Атлантики, начиная с юрского времени [15, 20]; так, крайне медленный спрединг установлен для ранних стадий раскрытия Атлантики (абиссальные равнины Иберийская - 1.3 см/год, Поркьюпайн - 1.1 см/год, Тагус - 1.4 см/год) и для бассейнов с прерванным спредингом (море Лабрадор - 0.7 см/год, Баффинов залив - 0.5 см/год) [30].
В противоположность этому, в пределах Тихоокеанского бассейна (более древнего [14], внешнего по отношению к Пангее) отсутствуют более или менее протяженные центры медленного и крайне медленного спрединга. Вдоль всего Восточно-Тихоокеанского поднятия (ВТП) установлена высокая скорость спрединга. Для спрединго-вых центров мелового времени и кайнозоя Паци-фики также реконструирован режим быстрого спрединга [17]. Умеренным (в редких случаях и медленным) спредингом характеризуются более молодые и менее протяженные структуры расширения Тихоокеанского бассейна, динамически взаимосвязанные с континентальными окраинами - хребты Хуан-де Фука, Горда, Галапагосское поднятие, устье Калифорнийского залива [11, 62], в развитии которых значительную роль играют явления перескока и пропагации зоны спрединга.
Таким образом, распределение величин скорости спрединга в пределах мировой системы СОХ подчинено глобальным закономерностям, обусловленным предысторией и ГДО ранних стадий формирования спредингового хребта - раскрытием его во "внутриконтинентальной" обстановке (при распаде Индо-Атлантического сегмента Земли) или развитием центров спрединга в пределах уже длительно функционирующего внешнего океанического бассейна (Тихоокеанского сегмента).
Спрединг задуговых бассейнов. В отличие от системы СОХ, спрединг окраинных бассейнов обусловлен динамикой конвергентной границы и субдукцией литосферы океана (а в некоторых случаях - более древнего окраинного бассейна), ее интенсивностью и пульсациями [21]. Современные данные, основанные на геофизических и геодезических (GPS) наблюдениях, свидетельствуют о развитии в задуговых бассейнах энсима-тического заложения центров спрединга, скорости которого варьируют от мед
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.