ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 462, № 4, с. 452-455
= ГЕОЛОГИЯ =
УДК 550.8,551.2.05,551.462:551.35
ВНУТРИПЛАТНЫЕ ВУЛКАНОГЕННО-ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ЗОНЫ КЛАРИОН-КЛИППЕРТОН ТИХОГО ОКЕАНА
© 2015 г. В. М. Юбко, Т. И. Лыгина
Представлено академиком РАН Д.В. Рундквистом 11.12.2013 г. Поступило 11.12.2013 г.
БО1: 10.7868/80869565215160240
Свидетельства о проявлениях в зоне Кларион— Клиппертон (ЗКК) Тихого океана внутриплитно-го вулканизма известны с 80-х годов XX в. [1, 2]. Хотя предположения о возможной связи с данным вулканизмом гидротермальной активности высказывались и ранее [2—6], достаточно убедительные доказательства этому были получены лишь в 2011— 2012 гг. в ходе экспедиционных исследований. Российского разведочного района (РРР) — участка дна ЗКК в 75 тыс. км2 (рис. 1). Исследования проведены ГНЦ ФГУГП "Южморгеология" в рамках контракта с Международным органом по морскому дну (МОМД).
Наиболее серьезное из упомянутых доказательств — обнаружение здесь структурных элементов к настоящему времени разрушившейся системы гидротермальной циркуляции во внут-
ренней части одной из специфических морфо-структур дна — воронкообразного вреза ("воронки") в толще осадочного чехла. Эти элементы представляют собой субвертикально ориентированные трубчатые каналы (рис. 2) диаметром от первых сантиметров до 0.5 м в досреднемиоцено-вых карбонатных отложениях, заполненные нерудными и рудными продуктами разгрузки гидротерм, последовательно сменяющими друг друга в направлении от внешних стенок каналов к их центральным частям.
Помимо зональности в распределении, указанием на гидротермальную природу продуктов заполнения каналов служит практически полная аналогия их состава соответствующим образованиям, известным в классическом примере низкотемпературного гидротермального поля Холми-
20° с.ш.
15° 10°
5°
160° з.д. 155°
150°
145°
140°
1 л "'60
135° 130° 2
125°
120°
10 3
115°
110°
Рис. 1. Схема расположения РРР в ЗКК.
1 — площадь РРР; 2 — изохроны возраста (млн лет) коренного ложа ([7, 8] с изменениями); 3 — точки расположения внутриплатных вулканитов с оцененным абсолютным возрастом (номера точек соответствуют таковым табл. 1)
Южное научно-производственное объединение по морским геологоразведочным работам, Геленджик Краснодарского края E-mail: yubko@ymg.ru
ВНУТРИПЛИТНЫЕ ВУЛКАНОГЕННО-ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
453
Рис. 2. Глубоководная фотография участка поверхности дна в 2.1 х 1.6 м во внутренней части "воронки" у 13°08' 1 с.ш., 134°10' 1 з.д., глубина 4700 м. Стрелки показывают субвертикальные трубчатые каналы со следами растворения вмещающих карбонатных отложений в приустьевых частях.
Рис. 3. Образцы нонтронитовых глин с трубчатыми каналами гидротермальной циркуляции. Стрелки показывают рудные (1) и нерудные (2) гидротермальные корки на внутренних поверхностях каналов.
стое Галапагосской рифтовой зоны [9, 10]. Так, литолого-минералогические исследования мелковалунных (10—30 см) фрагментов нерудной компоненты этого материала (рис. 3), поднятого в составе донной пробы из центральной части одной из "воронок", показали, что он представляет
собой нонтронитовые глины с высокопористой основной массой, интенсивно насыщенной рассеянной железомарганцевой минерализацией. В случаях неполного заполнения каналов их внутренние стенки практически всегда "бронируются" рудными железомарганцевыми (рис. 3, 1), реже —
Рис. 4. Сонограмма (вверху) и профилограмма (внизу) дна в районе субвулканического штока в "воронке" у 13°23 '2 с.ш., 133°03'7 з.д.
Стрели показывают: 1 — подошва плиоцен-плейстоценовых кремнисто-глинистых отложений; 2 — кровля фундамента—подошва среднеэоцен-раннемиоценовых карбонатных отложений; 3 — прикупольная часть субвулканического штока базальтов; 4 — внешняя граница "воронки".
454
ЮБКО, ЛЫГИНА
Таблица 1. Возраст внутриплитных базальтов ЗКК
№ п.п. Точки отбора проб Возраст, млн лет
Оригинальный номер с. ш. з. д. Глубина фундамента проб
1 4.08-8599-1 13°13'8 133 °45'8 5068 41.0 14.3 ± 1.1
2 4.08-8600^ 13°29'8 133 °46'2 4555 41.0 20.0 ± 5.0
3 4.08-8632 13 °14'1 133 °58'9 4944 41.0 15.8 + 0.5
4 4.06-12 13°17'8 134 °27'3 4711 42.0 15.8 + 1.5
5 4.07^Я-8506 13 °27'4 134 °14'6 4760 41.5 14.4+ 1.0
6 4.09-8737Тг 13°02'0 133 °38'3 5078 41.0 12.0 + 2.0
7 4.09-8738Тг 13°02'1 133 °38'2 5095 41.0 14.4+ 0.8
8 4.09-8736D 13°02'1 133 °38'4 5045 41.0 12.1 + 1.0
9 4.11-88^г 13°18'9 133 °02'1 4575 40.0 23.6 + 1.3
10 4.11-8822Dr 12°49'5 133 °13'0 4666 40.0 14.5 + 2.0
11 4.11-8823-Шг 13°23'2 133 °03'7 4844 40.0 16.6 + 1.2
12 Б1-79^5 17°16'6 117°06'5 3913 18.0 <1.0
13 Б1-79^3 16°52'6 117°29'9 625 18.0 <1.0
14 5.82-2286 14°25'1 131 °51'5 5240 38.0 <1.0
15 5.83-1563А 13°50'1 134 °58' 0 4600 42.0 <1.0
16 5.85-4277 11°14'5 140 °24'7 4819 51.0 <1.0
17 5.82-17 10°55'8 139 °0' 85 4654 51.0 <1.0
Примечание. Оценки возраста проб № 1—13 получены по результатам абсолютных датировок, № 14—17 — по результатам фотографирования дна, зафиксировавших залегание тонких покровов базальтовых лав на донно-поверхностных осадках; № 111, 14-17 - данные авторов, №№ 12, 13 - [1].
конвекционной циркуляции гидротермальных растворов. Имеется достаточно оснований утверждать, что в ходе эволюции ВГС последовательно имели место этапы формирования трубчатых каналов гидротермальной циркуляции и насыщения гидротермальными растворами порового пространства вмещающих карбонатных отложений, а также отложения внутри трубчатых каналов нерудных и рудных продуктов низкотемпературной разгрузки гидротерм. Тот факт, что на местах ранее функционировавших ВГС сейчас наблюдаются лишь эрозионные "воронки", дает основание заключить, что на завершающем этапе эволюции ВГС гидротермальные растворы приобретали агрессивный характер по отношению к вмещающим карбонатным отложениям, обусловивший, в конечном итоге, растворение этих отложений и деструкцию системы трубчатых каналов.
Судя по данным абсолютных датировок базальтовых эффузивов (табл. 1), слагающих в пределах РРР более 50 небольших (5-10 км в основании и до 1 км в высоту) вулканических сооружений центрального типа, внутриплитный вулканизм, а следовательно и вулканогенно-гидротермальная деятельность наиболее активно проявлялись здесь в раннем-среднем миоцене (23-12 млн лет назад). Вместе с тем известный пример голоценовой вул-
глинистыми (рис. 3, 2) корками толщиной до 5 мм. В ряде случаев в составе глинистых корок присутствует достаточно большое количество барита (до 12% общей массы).
Очевидно, что наличие признаков проявления гидротермальной активности внутри исследованной "воронки" предполагает наличие стимулировавшего ее энергетического источника. Весьма показательно, что пространственно "воронка" ассоциирована с субвулканическим штоком базальтов и своей осевой частью располагается над его куполом (рис. 4). Однозначным подтверждением субвулканической природы штока служит возраст слагающих его базальтов (табл. 1, № 11), определенный по результатам абсолютных датировок (16-18 млн лет), контрастно отличающийся от возраста коренного ложа (около 40 млн лет). По данным акустических исследований большинство из более 50 других "воронок", выявленных на площади РРР, локализованы в сходных геолого-геоморфологических условиях.
В рамках авторской трактовки изложенных сведений представляется достаточно очевидным, что внедрение высокоразогретых базальтовых масс в виде субвулканических штоков в осадочную толщу или фундамент ЗКК служит причиной возникновения в местах таких внедрений вулка-ногенно-гидротермальных систем (ВГС) термо-
ВНУТРИПЛИТНЫЕ ВУЛКАНОГЕННО-ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
455
канической активности подводной горы Шимада [1] иллюстрирует факт возможного возникновения ВГС и на постсреднемиоценовом периоде геологической истории ЗКК.
Специальный интерес — оценка возможной роли ВГС в океанском марганцеворудном процессе. Принципиально, что в составе продуктов гидротермального заполнения каналов доля окисной железомарганцевой минерализации 15— 20%. Следует добавить, что согласно морским полевым фототелевизионным наблюдениям по периферии бывших ВГС — ныне "воронок" — неоднократно фиксировали возрастание количественных параметров конкрециеносности дна вплоть до уровня конкреционных мостовых. Наконец, вряд ли можно считать случайным совпадение периода среднемиоценовой вулканогенно-гидротермальной активизации ЗКК [11] с началом формирования уникального по своим параметрам одноименного конкреционного поля.
Авторы выражают благодарность А.А. Ульянову, М.Ф. Вигасиной, О.М. Дара, В.А. Лебедеву, В.А. Широких, В.Н. Столповской за содействие в аналитических исследованиях и Е.Г. Мирлину за полезное обсуждение.
При подготовке работы использованы геологические материалы, полученные в рамках ГК № 19/01/101-32, 34/01/101-2.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Gardner J.V., Dean W.E., Blakely R.J. Shimada Sea-mount: an Example of Recent Mid-Plate Volcanism // Bull. Geol. Soc. Amer. 1984. V. 95. № 7. P. 855-862.
2. Юбко В.М. Магматические образования северной приэкваториальной области Северо-Восточной котловины (Тихий океан) В кн.: Геологическое
строение Северо-Восточной котловины Тихого океана. Геленджик: НИПИОкеангеофизика, 1988. С. 26-35.
3. Юбко В.М., Стоянов В.В., Горелик И.М. Геологическое строение и рудоносность зоны Кларион-Клиппертон Тихого океана // Сов. геология. 1990. Т. 12. С. 72-80.
4. Лыгина Т.И. Внутриплитная вулканическая и гидротермальная активность в океане — новые факты // Природа. 2010. № 5. С. 36-45.
5. Moore T.C. Jr., Mitchell N.C., Lyle M., Backman J., Palike H. Hydrothermal Pits in the Biogenic Sediments of the Equatorial Pacific Ocean: // Geochem., Geophys., Geosyst. 2006. V 8. D0I:10.1029/ 2006GC001501.
6. Bekins B.A., Spivack A.J., Davis E.E., Mayer L.A. Dissolution of Biogenic ooze over Basement Edifices in the Equatorial Pacific with Implications for Hydrothermal Ventilation of the Oceanic Crust // Geology. 2007. V. 35. № 8. P. 679-682; DOI: 10.1130/G23797A.1
7. Initial Rept. V. 199. Fig. 3. http://www-odp.tamu.edu/ publications/199_IR/chap_01/c1_f3.htm
8. Integrated Ocean Drilling Program
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.