ГЕОТЕКТОНИКА, 2013, № 6, с. 18-27
УДК 552.3(263)
ЦЕНТРАЛЬНО-АТЛАНТИЧЕСКАЯ МАГМАТИЧЕСКАЯ ПРОВИНЦИЯ: ПРИЧИНЫ И МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ
© 2013 г. А. А. Пейве
Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 Поступила в редакцию 15.02.2013 г.
В статье рассматриваются различные аспекты образования Центрально-Атлантической магматической провинции. Так, формирование и излияние огромных объемов основных магм за короткий возрастной интервал (первые миллионы лет) объясняется исходя из этапа накопления тепловой энергии под континентальной литосферой. Тепловая энергия переносилась разогретым веществом или потоками флюидов из нижней мантии по разрозненным каналам или зонам проницаемости и накапливалась под континентальной литосферой Пангеи в течение длительного времени (десятки миллионов лет) на большой площади. При этом большая мощность литосферы препятствовала процессам плавления. При изменении геодинамического режима с началом распада Пангеи возникла обстановка растяжения, что привело к формированию линейных зон проницаемости, локальной декомпрессии и, как следствие, быстрой генерации и подъему больших объемов магм вдоль протяженных линейных тектонически ослабленных зон. Гомогенность составов магматитов объясняется коротким этапом, благоприятным для генерации магм, в течение которого вся накопившаяся тепловая энергия была израсходована.
Б01: 10.7868/80016853X13060040
ВВЕДЕНИЕ
В истории Земли было несколько периодов интенсивной магматической активности проявлявшихся в излияниях больших объемов лав основного состава в пределах блоков континентальной коры. По времени формирования они, как правило, совпадают с этапами крупных перестроек геодинамического режима Земли при глубинной циркуляции вещества, в том числе с расколом континентов и формированием новых бассейнов с океанической корой [1—4, 7, 11, 15 и др.]. Зарождение Атлантического океана не явилось исключением. Расколу Пангеи и Гондваны предшествовали и сопровождали вспышки интенсивного континентального магматизма с формированием обширных трапповых провинций. На юге и севере — это соответственно: провинция Парана— Этендека и Северо-Атлантическая магматическая провинция [15, 18, 19]. Но наиболее широко распространены проявления траппового магматизма в Центральной Атлантике, объединяемые в Центрально-Атлантическую магматическую провинцию (ЦАМП). До настоящего времени нет единой точки зрения по вопросу о том, что являлось причиной таких масштабных событий. В настоящей рабо-
те мы попытаемся рассмотреть причины и механизмы формирование данной провинции.
ЦЕНТРАЛЬНО-АТЛАНТИЧЕСКАЯ МАГМАТИЧЕСКАЯ ПРОВИНЦИЯ -ОБЛАСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
Центрально-Атлантическая магматическая провинция - одна из самых крупных областей распространения базальтового магматизма в фа-нерозое, который проявился в триасе - юре на 4 континентах в Циркум-Атлантических областях Европы, Африки, Южной и Северной Америк. Это разрозненные проявления континентального вулканизма, протягивающиеся более чем на 5000 км. Общая площадь лавовых потоков превышает 107 км2 [30, 33] (рис. 1). Для провинции характерны узкий возрастной интервал подавляющего количества излияний 202-189 млн лет, который непосредственно предшествовал расколу Гондваны и формированию океанической коры в Центральной Атлантике, и близость составов пород [8, 11, 24, 28, 31, 35, 45 и многие другие].
На севере и востоке ЦАМП включает Западную Европу — Иберийский полуостров, Францию и Западную Африку от Марокко до Берега Слоно-
Рис. 1. Схема площадного распределения магматизма ЦАМП (ранняя юра) по [31, 33, 45] 1 — лавовые потоки и силы; 2 — дайки; 3 — предполагаемая граница ЦАМП
вой Кости; на юге — северную часть Южной Америки, включая Гайану и Бразилию, и на западе — восточную окраину Северной Америки от Канады до Флориды. Так как провинция очерчивается по разрозненным проявлениям магматизма, то в
ее пределы разные авторы включают различные объекты с возрастом магматизма близким 200 млн лет, в том числе и районы Западной Африки, вплоть до Фритауна, Сьерра-Леоне. Самые поздние этапы магматизма, которые возможно отно-
2 180 190 200 210 220
т Возраст, млн лет
Рис. 2. Диаграмма 40Лг/39Лг возрастов пород ЦАМП. Показаны только надежные данные [27]
м
о
<ч
о ор
са
о ч
Е *
л о
л X
^ У
♦ Сев. Америка . ^
т Бразилия * '
■ Гвинея |^ | >
* Марокко , 'Д'
Гвиана
№ 1-Й-1
№ 1 1 I
/Л / , V. 1
6
4
2
сится к ЦАМП, проявились в северной Бразилии 159—160 млн лет, на западе Африки в районе трога Бенуэ и либерийской окраины 143 млн лет [45] (рис. 2). Впрочем, в последнем районе магматическая активность продолжилась и в меловое время (49 млн лет), а в структурах Камерунской линии, расположенной в непосредственной близи от трога, магматизм имел место вплоть до настоящего времени [29] и отнесение данных областей к ЦАМП вряд ли возможно.
На востоке Северной Америки породы, относящиеся к ЦАМП с 40Лг/39Лг возрастными датировками 201—203 млн лет протягиваются на севере от Нова Скотия, Канада [23, 37] и Ньюфаундленда до Флориды на юге, располагаясь в пределах ряда осадочных бассейнов Ньюарк, Кулпепер и др. Общая мощность потоков базальтов и андезтобазальтов достигает 450 м [31].
Континентальный толеитовый магматизм Бразилии с 40Лг/39Лг возрастом 199 ± 2.4 млн лет распространен в пределах Южно-Американской платформы вблизи границы между Амазонским кратоном и протерозойским складчатым поясом [11]. В Гвиане долериты и крупнозернистые габбро встречаются преимущественно в виде даек, прорывающих северный и восточный края бразильского щита. Для них характерны север-северо-западные и меридиональные простирания. Протяженность даек достигает нескольких километров, а мощность варьирует от 0.5 м до десятков метров [12]. 40Лг/39Лг возраст находится в интервале 200—201 млн лет, хотя здесь есть и более молодые 194—197 млн лет породы [12].
Позднетриасовый—раннеюрский вулканизм Марокко представлен крупными дайками северо-восточного простирания и связанными с ними силлами, а также лавовыми потоками, широко распространенными в пределах Высокого и Среднего Атласа, а также Месеты, Иберия. В Марокко базальтовые потоки, как правило, переслаиваются с обломочными породами, эвапо-ритами или карбонатными осадками. Лавы и осадки приурочены главным образом к крупным грабенам северо-восточного простирания [7]. Возраст лав 201 млн лет. Самые верхние горизонты несколько моложе (200—196 млн лет) [27, 30, 35, 44, 47]. Таким образом, максимальная продолжительность вулканизма в Марокко не превышала 2 млн лет [27]. Аналогичные породы известны в Армориканском массиве Пиреней, Франции, Южной Португалии, Испании, Алжире и в пределах Африканской континентальной окраины [7].
В Гвинее к ЦАМП относятся различные интрузивные тела основного состава, прорывающие архейский и фанерозойский фундамент вблизи юго-западного края Западно-Африканского кра-тона. Их мощность варьирует от первых метров до 500 м. Возраст лав одинаков — 200—201 млн лет. Данные комплексы находятся в пространственной ассоциации с основными и ультраосновными, от дунитовых до верлитовых кумулятов, расслоенными интрузиями, превышающими по мощности 1 км. Верхние части интрузий, как правило, сложены массивными габбро. Все они приурочены преимущественно к структурам северо-
Океаническая 143МН/144МН кора Атлантики мезозойского возраста
0.5131
0.5129
0.5127
0.5125
0.5123
DM
ШМИ
о. Вознесения
Азорские
о-ва
Гвиана
Бразилия
США
) у/ Иберийский ]
ч ? о. Св. Елены
Либерия Зеленого мыса
о-ва
Канада " /
ЕМ I
ЕМ II
Гвинея
0.5121 0.702
143Ш/144Ш 0.5131
0.5129 -
0.5127 -
0.5125 -
0.5123 -
0.5121
_I_
0.704
0.706
0.708
0.710
Н1Ми
19
Рис. 3. Изотопные составы магматических пород ЦАМП и ряда океанических структур по данным [11, 12, 14, 21, 22, 24 и другие]
восточного простирания. Такое широкое распространение кумулятивных комплексов не характерно для других областей ЦАМП [12].
В более южных областях Западной Африки, в районе Сьерра-Леоне, имеется крупный расслоенный интрузивный комплекс с 40Лг/39Лг возрастом 193—234 млн лет [6]. Комплекс разбит системой основных даек, параллельных береговой линии, образование которых также связывается ЦАМП [6].
ИЗОТОПНЫЕ СОСТАВЫ ПОРОД И ИХ МАНТИЙНЫЕ ИСТОЧНИКИ
Большинство вулканитов ЦАМП, это типичные низкотитанистые континентальные толеи-товые базальты, отличающиеся от базальтов MORB повышенными содержаниями ЛРЗЭ и высокозарядных литофильных элементов [12]. Существенно реже встречаются высокотитанистые базальты.
Для базальтов ЦАМП востока Северной Америки характерны низкие отношения 206РЬ/204РЬ и 143Ш/144Ш, а также высокие - 8^г/8^г (рис. 3). Аналогичные изотопные отношения характерны для пород Западной Африки в Гвинеи, Северной Америки и частично Южной Америки. В марокканских базальтах, судя поданным [32] наблюдается уменьшение вверх по разрезу содержания большинства некогерентных элементов, 8"^г/8<^г отношений и увеличение 14:^д/144Кд. Это может быть связано с вовлечением больших объемов де-плетированного астеносферного материала в отличие от субконтинентального на начальном этапе образования расплавов.
Исходя из соотношений изотопов Nd, Sг и РЬ мантийный источник данных комплексов предполагает большее участие компонента ЕМ II или смесь компонентов ЕМ II и ЕМ I и меньше — деплетированной мантии фМ). Обогащение ЕМ II связывается с мантийным метасоматозом при отделении флюидов в ходе древних субдукционных процессов. Этот источник преобладал при формировании низкотитанистых магм во всех ЦАМП и, скорее всего, представлял вещество континентальной литосферы. Как следует из изотопных соотношений Nd, Sг и РЬ данный источник смешивался с DM. Это отличает рассматриваемую группу пород ЦАМП от источников меловых и более молодых абиссальных базальтов Атлантики, где основную роль играет материал деплетированной мантии. Некоторая контаминация коровым материалом, о которой свидетельствует разброс
изотопных отношений, не сильно повлияла на изменение исходных мантийных меток [12].
Другая группа — толеитовые дайки Либерии, Гвианы и Северной Бразилии существен
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.