ГЕОТЕКТОНИКА, 2008, № 1, с. 27-37
УДК 551.243(261/264)
СИНХРОННОСТЬ СЖАТИЯ В ЛИТОСФЕРЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АТЛАНТИКИ И ЗАПАДНОГО ТЕТИСА НА ГРАНИЦЕ ТОРТОН-МЕССИНИЙ
© 2008 г. А. Л. Книппер, Ю. Н. Разницин
Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7 Поступила в редакцию 15.05.2007 г.
Рассматривается строение аномально поднятых участков поперечных хребтов трансформных разломов Вима, Сан-Паулу и Романш. Сделаны выводы о том, что их формирование и окончательное становление в современной структуре дна Центральной Атлантики происходило в два этапа. Первый включает в себя выведение глубинных пород в верхнюю часть литосферы по надвигам с движением масс в меридиональном направлении, с юга на север, вдоль оси Срединно-Атлантического хребта, и занимает очень короткий промежуток времени, соответствующий рубежу 10 млн. лет (граница тортон-мессиний). Второй - характеризуется контрастными крупноамплитудными вертикальными движениями в интервале времени 10-3 млн. лет.
Впервые ставится вопрос о том, что субмеридиональное сжатие в обрамлении Западного Тетиса в конце тортона-начале мессиния находит свое отражение в деформациях верхней части литосферы в зонах наиболее крупных трансформных разломов Центральной Атлантики. В более общем плане эти деформации на рубеже 10 млн. лет являются отражением глобальной эпохи неотектонического развития Земли.
ВВЕДЕНИЕ
История формирования океанов атлантического типа подразумевает, что их возникновение связано с процессом непрерывного и длительного растяжения (около 170 млн. лет), в результате которого на месте существовавшей ранее литосферы континентального типа возникает литосфера океанического типа. Этот процесс приводит к формированию континентальных окраин и сопровождается вдоль них кратковременными эпохами сжатия и, в конце концов, заканчивается столкновением континентов (коллизией) и формированием покровно-складчатых сооружений. Такое будущее ожидает и Атлантический океан, который в настоящее время находится в начальной стадии цикла Вилсона.
Казалось бы, что отсутствие эпох деформаций в Атлантическом океане на протяжении последних 170 млн. лет существенно отличает историю его формирования от истории палеоокеана Те-тис, в которой эпохи сжатия за последние 200 млн. лет отмечались неоднократно.
Ниже на основании сравнения строения и геологической истории трансформных разломов Вима, Сан-Паулу и Романш в Центральной Атлантике и рассмотрения материалов по тектонике западной части Альпийской складчатой области будет показано, что тектонические движения внутри последней находят отражение в Атлантическом океане.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Срединно-Атлантический хребет (САХ) в Центральной Атлантике рассечен большим количеством трансформных разломов. Именно эти разломы определяют облик этой сложнейшей тектонической зоны, что прекрасно видно на приведенной гравиметрической карте центральной части Атлантического океана, составленной по данным спутниковой альтиметрии (рис. 1). Разломы Вима, Сан-Паулу и Романш - самые крупные, и именно в них отмечаются наиболее значительные топографические аномалии, приуроченные к поперечным хребтам этих разломных зон.
Разлом Вима
Разлом Вима пересекает САХ на широте приблизительно 10°50' с.ш., смещая его ось на 320 км. Разломная долина с севера и с юга обрамляется поперечными (трансверсивными) хребтами.
Южный поперечный хребет представляет собой аномально поднятый узкий (25-30 км) блок океанической литосферы протяженностью более 320 км, с превышением над днищем разломной долины 4.5 км (рис. 2). Самая приподнятая часть хребта (глубина < 600 м) находится в 70 км к западу от западного интерсекта (зоны сочленения рифт-разлом), в пассивной части разлома. Хребет резко выделяется среди структур подобного типа значительной амплитудой рельефа: его гребневая часть располагается на глубинах 450-
60° з.д. 50° 40° 30° 20° 10° 0° в.д. 10°
20° с.ш.
10°
0°
10° ю.ш.
Рис. 1. Альтиметрия центральной части Атлантического океана, по [42]
Цифрами обозначены разломы: 1 - Кейн, 2 - Зеленого Мыса, 3 - Марафон и Меркурий, 4 - Вима, 5 - Архангельского и Долдрамс, 6 - Богданова, 7 - Страхова, 8 - Сан-Паулу, 9 - Романш, 10 - Чейн
Восток
Рифтовая долина Срединно-Атлантического хребта
Южный поперечный хребет Запад
Рис. 2. Карта теневого рельефа дна района разлома Вима, по [7] Картографическая основа - спутниковая альтиметрия [42]
Рис. 3. Схематический геологический профиль южного поперечного хребта зоны разлома Вима (а) и геологический разрез (б), по [12]
1 - базальты; 2 - дайковый комплекс; 3 - амфиболиты; 4 - габбро; 5 - ультрамафиты; 6 - неоавтохтон: известняки (верхний миоцен); 7 - надвиги
Цифрами показаны значения абсолютного возраста пород (млн. лет)
2000 м, более чем на 3 км превышая уровень, соответствующий модели термальной контракции [25].
Хребет интересен прежде всего тем, что на его северном склоне французским погружаемым аппаратом "NAUTILE" в районе 42°42' з.д. обнаружено редкое для Мирового океана ненарушенное, хотя и сокращенное по мощности сечение океанической литосферы: верхнемантийные ультрамафиты (1000 м), нижнекоровые габбро (500 м), дайковый комплекс (750-1000м) и базальты (200800 м) [17]. Такое сечение прослеживается вдоль простирания хребта на протяжении по крайней мере 270 км, а предполагаемый возраст этого отрезка при скорости спрединга 16 мм/год составляет не менее 16 млн. лет [29]. Изотопное датирование с помощью Ar/Ar метода базальтов центральной части хребта и габброидов восточной показало, что возраст первых не превышает 17 ± 3.8 млн. лет, вторых - составляет 27 ± 2.4 млн. лет [15].
Анализ подробного описания трасс погружений, приведенный в работе М. Кэннет с соавторами [27], показал, что верхнемантийные и коровые образования в пределах южного поперечного хребта зоны разлома Вима слагают пакет тектонических пластин, полого наклоненный на юг [12] (рис. 3). Движение масс при его формирова-
нии происходило в субмеридиональном направлении, с юга на север. Время формирования чешуй-чато-надвиговой структуры хребта соответствует возрасту 10 ± 2 млн. лет назад. Этот уровень был установлен по абсолютному возрасту (K/Ar и U/He методы) апогаббровых амфиболитов [34], подстилающих пластину габброидов.
Мелководные известняки, перекрывающие образования дайкового комплекса в пассивной части разлома и габброиды в районе полигона "NAUTILE", по комплексу органических остатков датированы как поздний миоцен-средний плиоцен (интервал 10-4.1 млн. лет) [16, 22] и могут рассматриваться в качестве неоавтохтона по отношению к пакету тектонических пластин [12].
Еще одной особенностью южного поперечного хребта является широкое развитие метаморфических амфиболовых ультрамафитов1 в зоне контакта ультрамафитов и габбро, сформированных в условиях метаморфизма амфиболитовой фации и пространственно ассоциирующих с зона-
1 В Мировом океане известно всего несколько мест, где имеются аналогичные породы. Это о-в Забаргад в Красном море, Иберийская окраина в Восточной Атлантике и о-ва Св. Петра и Павла в зоне разломов Сан-Паулу в Центральной Атлантике.
30 з.д.
33° 30° 27°
рованием южного поперечного хребта разлома Вима в результате меридионального сжатия.
Рис. 4. Карта теневого рельефа дна района западного сочленения разломной зоны Сан-Паулу с рифтовой долиной
Картографическая основа - спутниковая альтиметрия [42]
Цифры на рис.: 1 - рифтовая долина, 2 - разломная зона Сан-Паулу
Звездочкой обозначены скалы Св. Петра и Павла
ми интенсивных деформаций на границе кора-мантия [8]. Протолитом для них являлись верхнемантийные (реститовые) ультрамафиты, представленные в основном шпинелевыми, реже плагио-клазсодержащими лерцолитами, бластомилонита-ми по лерцолитам, а также породы переходной серии - дуниты, верлиты, клинопироксениты и плагиоклаз-оливиновые породы (там же).
Существует мнение, что такие специфические породы образовались при формировании рифта и сопутствующего развития сдвиговых деформаций в области пологих разрывов (detachment faults), сопровождавших растаскивание литосферы [6, 8].
Более вероятной представляется иная интерпретация. Возрастной спектр для метаморфического амфибола из метаультрамафитов, драгированных в 15 км к западу от полигона "NAUTILE", соответствует значениям 0 ± 8 млн. лет (40Ar/39Ar исследования) [15]. Нижний предел возраста метаультрамафитов (8 млн. лет) практически совпадает с возрастом апогаббровых амфиболитов (10 ± 2 млн. лет). Формирование тех и других сопровождало вывод мантийных ультрамафитов и габброидов к поверхности дна в условиях амфи-болитовой фации метаморфизма, предполагающей наличие интенсивного дифференциального стресса и максимальных скоростей деформаций. Сами же амфиболиты являются индикаторами надвиговых процессов и представляют собой аналоги так называемых метаморфических подошв (metamorphic sole) в основании офиолитовых аллохтонов складчатых областей континентов. Таким образом, выведение глубинных пород в верхнюю часть литосферы происходило не в процессе спрединга в рифтовой долине, а связано с форми-
Зона разломов Сан-Паулу
Зона разломов Сан-Паулу протягивается от конуса выноса р. Амазонки до побережья Западной Африки между экватором и 2° с.ш. и является составной частью широкой приэкваториальной сдвиговой зоны, в которую входят крупные трансформные разломы Сан-Паулу, Романш и Чейн. Суммарная амплитуда смещения оси САХ по этим разломам составляет почти 2000 км.
Зона разломов Сан-Паулу состоит из четырех параллельных разломных долин глубиной от 3700 до 4200 м и шириной около 10 км, в разной степени заполненных осадками и разделенных межразломными (поперечными) хребтами, с глубинами над ними менее 2000 м [1]. Суммарная амплитуда смещения оси САХ в рассматриваемой разломной зоне составляет около 600 км.
Активная часть разломной зоны между 25 и 30° з.д. имеет сложное строение с элементами тектонической расслоенности литосферы [13]. Прежде всего, это касается самого северного поперечного хребта, выступающего на дневную поверхность в виде небольших островков (самый крупный, площадью 9.1 км2, на 20 м возвышается над у
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.