 | Мезозойский Арктический плюм и его геодинамические следствия |
C Н.И. Филатова (Геологический институт РАН, e-mail: filatova@ilran.ru, Москва). Мезозойский Арктический плюм и его геодинамические следствия. Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии Москва,cc.269-273 16–20 ноября 2009, cc.269-272 г.http://rogov.zwz.ru/Marine%20geology%202009_t_5.pdf
Двум глобальным мезозойско-раннекайнозойским нижнемантийным суперплюмaм(“горячим полям”) – Тихоокеанскомy и Атланто-Африканскомy [1,2] соответствуют определенные сейсмотомографические аномалии и обширные магматические провинции [LIPs] со специфическими базальтами ( бимодальными асоциациями) внутриплитного (WPB) типа. Поскольку в последние годы в арктическом регионе обнаружены многочисленные дискретные проявления мезозойского магматизма подобного рода [З-8 и др.],
встает вопрос о генетической принадлежности этих проявлений и об их связи с событиями на литосферном уровне.
Синтез геологических, магнитометрических, геохронологических данных и сейсмопрофилирования позволил объединить эти проявления в Aрктическую магматическую провинцию [9], которая формировалась начиная со средней юры и до начала позднего мела (189-95 млн. лет) при пике накопления пород в диапазоне 144-115 млн. лет (баррем-апт). Юрско-меловые магматические породы в совокупности занимают обширную площадь в пределах Арктики. Они установлены по всему континентальному периметру Амеразийского бассейна.
В западной Арктике юрско-меловые породы WPB типа распространены в Гренландии, архипелаге Шпицберген, а также на шельфах Баренцева и Карского морей [3-6 и др.], где они трассируют систему мезозойских грабенов.Доминирующими являются щелочные Fe-Ti-базальты, обогащенные редкоземельными элементами [3,4,6 и др.]. Установлено изотопно-геохимическое сходство с базальтами островов (OIB) и поднятий Тихого, Индийского и Атлантического океанов [6 и др.].
Восточную часть Арктической магматической провинции слагают юрско-меловые породы WPB типа, вскрывающиеся на островах Восточно-Сибирского, Чукотского, Бофорта морей, а также в Свердрупском бассейне, т. е. по всему континентальному обрамлению Канадского бассейна – Евразиатскому и Североамериканскому. На шельфе Восточно-Сибирского моря эти породы образуют обширный магматический купол Де Лонга, в пределах которого (на о-ве Беннетта) обнаружены апт-альбские (124-106 млн. лет) щелочные базальтоиды [7], по изотопно-геохимическим свойствам близкие к базальтам архипелага Земля Франца-Иосифа. Мезозойский внутриплитный магматизм предполагается также на подводных поднятиях Амеразийского бассейна (хребтах Ломоносова, Альфа-Менделеева, Чукотском, Нортвинд), что доказывается данными сейсмопрофилирования [10], магнитометрии [11], донного опробования [8]. Этoмy обрамлeнию Канадскoй котловины соответствует однотипный – мозаичный, дуговой и эллиптически-кольцевой – рисунок магнитного поля, отличный от сублинейного характера Канадской котловины и свойственный полям пород WPB. В композитной пробе, драгированной с хр. Альфа, обнаружены сколки обогащенных толеитов и щелочных базальтов [8].
Изотопно-геохимический состав пород Арктической магматической провинции носит обогащенный характер, типичный для вулканитов океанических островов и поднятий, соответствующих областям аномальной мантии, возникших под воздействием нижнемантийного апвеллинга ( в частности Тихоокеанского суперплюма). Это дает возможность предположить действие в мезозое Арктического плюма, проекцией которого на поверхности и является Арктическая магматическая провинция. Продуктивность плюма, возрастала от ранней юры к среднему мелу, достигнув максимума в конце апта, что привело к увеличению площади магматической провинции.
Обрисовывается площадь 14 млн. кв. км воздействия мезозойского Арктического плюма на континентальной Пангеe. Тектоно-геодинамическим следствием явилось раскрытие первого (Канадского) бассейна Северного Ледовитого океана, а также орогенические события в пределах смежных континентальных областей. Начальному мезозойскому нижнемантийному апвеллингу соответствовал ранне-среднеюрский континентальный рифтогенез в циркумполярном регионе Пангеи, который сменился
позднеюрским спредингом в Канадском бассейне с максимумом наращивания в нем океанической коры на рубеже апта-альба. Смещение во времени наиболее обширных полей внутриплитных пород к евразиатским шельфам полярных морей (от Баренцевского до Чукотского) вызывает предположение об отклонении от вертикали поднимающегося Арктического плюма. Предложена модель, согласно
которой смещающаяся к Евразии "голова" Арктического плюма обусловила обособление и вовлекла во вращательное перемещение Чукотско-Аляскинскую микроплиту, что согласно ротационному механизму [12] стало причиной раскрытия Канадского бассейна. Поскольку по магнито- и гравиметрическим данным, ось палеоспрединга Канадского бассейна ограничивается системой хребтов Альфа-Менделеева, реальной представляется ситуация [5, 9], согласно которой эта система хребтов (входивших в мезозое в Евразию) и составляла континентальное обрамление бассейна трансформного характера.
Тектоно-геодинамические следствия Арктического плюма через раскрытие Канадского бассейна, отразились на Евразиатском континенте в оформлении коллизионной Верхояно-Чукотской тектонической области. Этапы ее формирования, как и Канадского бассейна, подчинены геодинамике Арктического плюма и внутриплитного магматизма с нарастанием интенсивности орогенических событий от поздней юры к апту. Начало спрединга в Канадском бассейне совпадает с завершением аналогичного процесса в Алазейско-Южно-Анюйском-Ангаючам океане (заливе Пацифика) и началом здесь коллизионных событий с оформлением Верхояно-Чукотского орогена. Нараставший в раннем мелу режим компрессии привел к поэтапному формированию наползнево-надвиговых дислокаций, способствовавших утолщению континентальной коры и возникновению соответствующих фаций метаморфизма.
Последняя фаза среднемеловой компрессии реализовалась в виде систем левосторонних сдвигов, нарушивших структуры Верхояно-Чукотского орогена, включая и коллизионный шов. Это обусловило, в частности, торцовое сочленение сегментов сутуры Колымской петли и Южно-Анюйский, в связи с чем офиолиты последнего выдвинуты по левостороннему сдвигу далеко на северо-запад, а с северо-западным продолжением этого сдвига связаны среднемеловые дислокации п-ова Таймыр. Пик режима компрессии, индуцированного максимумом внутриплитного магматизма Центрально-Арктической магматической провинции и наращивания океанической коры в Канадском бассейне, сменился в растущем орогене обстановкой коллапса и адиабатического растяжения с явлениями гранито-гнейсового купольного тектогенеза. Формирование Верхояно-Чукотского орогена закончилось в конце апта-альбе, что совпадает с завершением спрединга в Канадском бассейне и накопления внутриплитных базальтов, т.е. с затуханием мезозойской активности Арктического плюма.
С общетеоретических позиций важно выяснить, являлась ли высокоширотная область мезозойского WPB магматизма изолированным объектом, связанным с обособленным Арктическим плюмом, или последний закономерным образом входил в систему мезозойских нижнемантийных плюмов Земли.
На позднеюрско-меловом этапе Земли активными являлись два суперплюма – Тихоокеанский и Атланто-Африканский, которые, обусловив диссимметрию Земли на литосферном уровне, отражали неоднородность всех оболочек Земли, а также внешнего и внутреннего ядра. Морфологические и динамические различия двух суперплюмов отразились в конструкции соответствующих им океанов. Так, Тихоокеанский суперплюм обладал изометричной в плане формой, что корреспондируется с соответствующей конфигурацией Пацифика.
Характерной чертой Атлантического океана явилось дискретное возникновение отдельных его сегментов, незакономерно "включавшихся" в пространстве и во времени (со средней юры до начала кайнозоя) в ходе
распада позднепалеозойской Пангеи. Канадская котловина представляет крайнее северное окончание Атлантического океана – этой сложной, скачкообразно во времени и пространстве развивавшейся структуры, расколовшей в мезозое позднепалеозойскую Пангею. По времени образования Канадская котловина синхронна начальным стадиям спрединга Центральной Атлантики, которые в совокупности наметили общий линейный тренд системы мезозойско-кайнозойских спрединговых хребтов Атлантики, нарушивших суперконтинент. Причиной дискретно-пунктирного разновременного возникновения спрединговых хребтов Атлантики явилась эпизодичность проявления во времени и пространстве системы нижнемантийных плюмов, генетически связанных с Атланто-Африканским суперплюмом (или "горячим полем" Земли). Раскрытие Канадского бассейна связано с входившим в эту систему Арктическим плюмом, вызвавшим формирование соответствующей высокоширотной Арктической магматической провинции.
Высокая скорость спрединга в Тихом океане сопровождалась интенсивным процессом субдукции по его периферии. Менее продуктивному Атланто-Африканскому суперплюму (и значительно меньшему объему магматизма) соответствовал медленный и ультрамедленный спрединг Атлантического океана и пассивный характер его границ с континентальными плитами. Такой же пассивный тип границ свойственен и Канадскому бассейну, что является одним из доказательств генетической его связи с Атлантическим океаном.
.
1. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И. Внутриплитовый магматизм и его значение для понимания процессов в мантии Земли // Геотектоника. 1983.№ 1. С. 28-45.
2. Maruyama S., Santosh M., Zhao D. Superplume, supercontinent, and postperovskite:Mantle dynamics and anti-plate tectonics on the Core-Mantle Boundary // Gondwana Research. 2007. Vol. 11. P. 7-37.
3. Грачев А.Ф. Новый взгляд на природу магматизма Земли Франца-Иосифа // Физика Земли. 2001. № 9. С. 49-61
4. Карякин Ю.В., Шипилов Э.В. Геохимическая характеристика и 40Ar/39Ar возраст магматических пород архипелага Земля Франца-Иосифа //Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики: Матер. XLI
Тект. совещ. М.: ГЕОС. 2008. С. 389-391.
5. Шипилов Э.В. Генерации спрединговых впадин и стадии распада Вегенеровской Пангеи в геодинамической эволюции Арктического океана //Геотектоника. 2008. № 2. С. 32-54.
6. Левский Л.К., Столбов Н.М., Богомолов Е.С. и др. Sr-Nd-Pb изотопные системы базальтов архипелага Земля Франца-Иосифа // Геохимия. 2006. №4. С. 365-376.
7. Silantiev S.A., Bogdanovskii O.G., Fedorov P.I. et al. Intraplate magmatism of the De Long Islands: a response to the propagation of the ultraslow-spreding Gakkel Ridge into the passive continental margin in the Laptev Sea // Rus. J.Earth Sci. 2004. Vol. 6. N 3. P. 39-47.
8. Williamson M.-C., Larsen L.M. Geochemistry of volcanic rocks recovered during the 1983 Canadian experiment to study the Alpha Ridge, Arctic Ocean //Abstracts and Proceedings. Soc. Norway. Oslo, 2007. P. ISP-081.
9. Филатова Н.И., Хаин В.Е. Структуры Центральной Арктики и их связь с мезозойским Арктическим плюмом // Геотектоника. 2009. № 5. С. 36-54.
10. Lebedeva-Ivanova N.N., Zamansky Yu.Ya., Langinen A.E., Sorokin M.Yu.Seismic profiling across the Mendeleev Ridge at 82ºN: evidence of continental crust //Geophys. J. Int. 2006. Vol. 165. P. 527-544.
11. Verhoef V., Macnab R., Roest W. et al. Arctic and North Atlantic Oceans and adjacent land areas magnetic anomalies. Sheets 1: 10000000 scale // Geol. Soc. Canada. 1996.
12. Зоненшайн Л.П.,КузьминМ.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. Кн. 2. М.: Недра, 1990. 332 с.