Особенности вулканизма и геодинамика области тройного сочленения Буве - (реферат)
p>К основным факторам, определяющим разнообразие состава вулканитов в районе тройного сочленения Буве, относятся: плюмовая активность, сложная геодинамика района тройного сочленения, приведшая к многообразию форм взаимодействия плюмового магматизма с рифтовым магматизмом и веществом литосферы, а также, возможно, геологическая предыстория данного района. Плюм глубинной мантии в районе ТСБ поднимается по двум главным каналам, поверхностным проявлением которых являются вулканические постройки Буве и Шписс. Видимо, эти каналы питаются на глубине из одного источника, имеющего форму близкую к эллипсоиду, вытянутому к северо-западу, связанную с перемещением материала в этом направлении. Под островом Буве канал более крупный и горячий, что приводит к формированию в этом районе более мощной литосферы и долго живущих промежуточных камер, в которых осуществляется более глубокая кристаллизационная дифференциация расплавов. Плюмы продуцируют расплавы, обогащенные литофильными элементами и радиогенными изотопами. Проявление плюмовой активности в данном регионе началось не ранее 2-2, 5 млн лет назад. В районе хребта Шписс плюм локализован под осевой частью спрединга, что приводит к смешению его выплавок с расплавами истощенных толеитов. Но взаимодействие двух мантийных источников не ограничивается лишь процессами смешения, которые сами по себе довольно сложны. Происходит изменение условий частичного плавления в них, одним из следствий которого может быть вовлечение в процесс плавления метасоматизированной мантии, фрагменты которой могли сохраниться с момента раннего рифтогенеза. Плюм, локализованный под хребтом Шписс, охватывает своим влиянием и рифтовый вулканизм близко расположенного САХ. Однако в данном случае процесс смешения носит иной характер. Обогащенные разности распространены дискретно среди деплетированных базальтов, при этом компоненты деплетированного источника доминируют в них над компонентами плюмового источника. В районе острова Буве плюм локализован в стороне от осевой части спрединга, тем не менее, его влияние на рифтовый вулканизм значительно. Во-первых, в рифтовой долине наблюдается излияние базальтов, производных от расплавов, генерированных при частичном плавлении непосредственно вещества плюма. Во-вторых, практически отсутствуют деплетированные разности, но преобладают обогащенные толеиты, представляющие собой продукт смешения деплетированных и плюмовых расплавов. Доля плюмового компонента в обогащенных базальтах велика. От этих двух основных каналов происходит подлитосферное растекание плюмового вещества, обогащенного флюидной фазой и элементами, обладающими большим сродством к ней, в частности, калием и фосфором. Эти флюидонасыщенные плюмовые дериваты также могут продуцировать расплавы, которые будут обогащены калием, фосфором и др. При этом вследствие повышенной флюидонасыщенности эти расплавы взаимодействуют с окружающим субстратом, по-видимому, на уровне промежуточных очагов в верхней мантии. В результате этого может происходить неравномерное обогащение расплавов хромом. Излияния базальтов, производных от таких расплавов, наблюдаются на участках растяжения литосферы как на границах плит, в частности, в рифтовой долине АфАХ, так и внутри плит. В случае, если зоны магмогенерации, связанные с флюидонасыщенными дериватами плюмов, возникают в условиях сжатия, то в ходе эволюции этой локальной магматической системы формируются закрытые промежуточные камеры, вероятно, на уровне истощенной верхней мантии, где происходят процессы активной ассимиляции субстрата с участием флюидов и интенсивная флюидо-магматическая дифференциация, приводящая к формированию вулканической серии пород схожей с известково-щелочной. Такой процесс, очевидно, мог иметь место и при формировании горы Шона, но только в более раннее геологическое время. С другой стороны гора Шона может являться фрагментом древней внутриокеанической островной дуги. Непосредственно вблизи тройного сочленения обнаружены базальты аномально обогащенные фосфором и рядом элементов-примесей (Th, Ba, B, Ce), а также радиогенными изотопами. Они резко отличаются по этим параметрам, а также по характеру дифференциации от остальных базальтов района. Одними из наиболее предпочтительных источников вещества, которое может обеспечить такие изотопные метки в данных базальтах, могут быть континентальная мантия или древняя океаническая кора. В ходе сложной геологической предыстории этого региона блоки континентальной мантии или древней океанической коры могли сохраниться среди более молодой океанской литосферы. В районе тройного сочленения эти блоки могли оказаться в зонах аномального разогрева литосферы, в частности, в момент соединения трех спрединговых хребтов в одной точке и быть частично подплавлены.Выводы
Среди вулканитов района тройного сочленения Буве выделяется шесть основных петро-геохимических групп. Наиболее распространенным типом являются базальты N-MORB, производные деплетированного мантийного источника, встреченные на всей изученной территории. Субщелочные вулканиты: гавайиты и муджиериты, - сильно обогащенные литофильными элементами и радиогенными изотопами, слагающие вулканическое поднятие Буве, и близкие к ним базальты и андезито-базальты хребта Шписс, генерированные в обогащенной более глубинной мантии. Относительно слабо обогащенные базальты (T-MORB), являющиеся продуктами смешения расплавов двух первых типов, распространены в приосевых частях САХ, АфАХ и АмАХ. Базальты близкие по степени обогащения литофильными элементами-примесями вулканитам хребта Шписс и острова Буве, но более богатые в сравнении с ними калием, фосфором, титаном, хромом. Они развиты в пределах структур растяжения: рифтовая долина АфАХ, грабены Восточной области дислокаций, линейное поднятие между хребтом Шписс и вулканом Буве. Их исходные расплавы, вероятно, формировались из вещества плюмов, растекавшегося от основных каналов и претерпевшего мантийную флюидно-магматическую дифференциацию. Вулканическая серия от базальтов до липаритов, характеризующаяся низкими содержаниями литофильных элементов и особенно низкой концентрацией титана, распространенная на горе Шона и на других структурах сжатия в пределах Антарктической и Южно-Американской плит вблизи ТСБ. В отличие от четырех предыдущих типов, имеющих толеитовый тренд дифференциации, характеризуется известково-щелочным трендом. Их родоначальные расплавы могли быть также связаны с веществом плюмов, но в дальнейшем испытали интенсивную флюидо-магматическую дифференциацию и ассимиляцию субстрата в условиях закрытых магматических камер на уровне верхней мантии. С другой стороны гора Шона может быть фрагментом древней внутриокеанической островной дуги. Обогащенные базальты, отличающиеся от других обогащенных типов очень высокими концентрациями фосфора и радиогенных изотопов, слагают тектоническое поднятие вблизи сочленения трех рифтов. Вероятно, на состав их первичных расплавов оказало влияние подплавление блоков вещества, сильно обогащенного радиогенными изотопами (континентальная мантия? древняя океаническая кора? ) на участках аномального разогрева литосферы. Таким образом, основными факторами, определяющими разнообразие составов вулканитов в данном районе, являются гетерогенность мантийных источников, плюмовая активность, сложная геодинамика района тройного сочленения, вызывающая напряженные состояния в прилегающих участках плит и геологическая предыстория региона. Низкая скорость спрединга и, следовательно, недостаточно эффективное перемешивание неоднородного мантийного материала обуславливает сильные пространственные вариации составов базальтов.
Литература
Данюшевский Л. В. , Соболев А. В. , Дмитриев Л. В. , Ортопироксенсодержащие низкотитанистые толеиты - новый тип толеитов океанических рифтов, Докл. АН СССР, 292, (6), 1449-1453, 1987. Диденко А. Н. , Пейве А. А. , Тихонов Л. В. , Петромагнитные и петрологические вариации вдоль Срединно-Атлантического и Юго-Западно-Индийского хребтов в районе тройного сочленения Буве, Физика Земли, (12), 47-66, 1999. Дубинин Е. П. , Сущевская Н. М. , Грохольский А. Л. , История развития спрединговых хребтов Южной Атлантики и пространственно-временное положение тройного соединения Буве, Российский журнал наук о Земле, 1, (4), 1999. Мазарович А. О. , Пейве А. А. , Зителлини Н. , Перфильев А. С. , Разницин Ю. Н. , Турко Н. Н. , Симонов В. В. , Аверьянов С. Б. , Бортолуци А. , Булычев А. А. , Гасперини Л. , Гилод Д. А. , Гладун В. А. , Евграфов Л. М. , Ефимов В. Н. , Колобов В. Ю. , Лиджи М. , Лодоло Э. , Перцев А. Н. , Соколов С. Ю. , Шуто Ф. , Морфоструктура района острова Буве, Докл. РАН, 342, (3), 354-357, 1995. Пейве А. А. , Зителлини Н. , Перфильев А. С. , Мазарович А. О. , Разницин Ю. Н. , Турко Н. Н. , Симонов В. А. , Аверьянов С. Б. , Бортолуци Д. , Булычев А. А. , Гасперини Л. , Гилод Д. А. , Гладун В. А. , Евграфов Л. М. , Ефимов В. Н. и др. , Строение Срединно-Атлантического хребта в районе тройного сочленения Буве, Докл. РАН, 338, (5), 645-648, 1994. Пейве А. А. , Перфильев А. С. , Пущаровский Ю. М. , Симонов В. А. , Турко Н. Н. , Разницин Ю. Н. , Строение района южного окончания Срединно-Атлантического хребта (тройное сочленение Буве), Геотектоника, (1), 51-68, 1995. Пейве А. А. , Турко Н. Н. , Сколотнев С. Г. , Лиджи М. , Сущевская Н. М. , Фабретти П. , Мазарович А. О. , Соколов С. Ю. , Гилод Д. А. , Тройное сочленение Буве, особенности строения и эволюции, Труды ГИН РАН, Вып. 511, Проблемы геодинамики литосферы, c. 91-109, Наука, Москва, 1999. Пущаровский Ю. М. , Тектоника и геодинамика спрединговых хребтов Южной Атлантики, Геотектоника, (4), 41-52, 1998. Пущаровский Ю. М. , Симонов В. А. , Пейве А. А. , Колобов В. Ю. , Тикунов Ю. В, Мельгунов М. С. , Взаимосвязь геохимических особенностей базальтов с геодинамическими обстановками в районе тройного сочленения Буве (Южная Атлантика), Докл. РАН, 361, (2), 1-4, 1998. Симонов В. А. , Пейве А. А. , Колобов В. Ю. , Тикунов Ю. В. , Геохимия и геодинамика базитов в районе тройного сочленения Буве, Южная Атлантика, Петрология, 8, (1), 38-52, 2000. Сколотнев С. Г. , Вторичные преобразования базальтоидов Ключевской группы вулканов, В сб. : Минеральные преобразования пород океанической коры, 241 c. , Наука, Москва, 1984. Сколотнев С. Г. , Структурные факторы в истории геологического развития тройного сочленения Буве (Южная Атлантика), Геотектоника, 2000. Сущевская Н. М. , Коптев-Дворников Е. В. , Хворов Д. М. , Мигдисова Н. А. , Пейве А. А. , Сколотнев С. Г. , Беляцкий Б. В. , Каменецкий В. С. , Особенности процесса кристаллизации и геохимии толеитовых магм западного окончания Африкано-Антарктического хребта (хребет Шписс) в районе тройного сочленения Буве, Российский журнал наук о Земле, 1, (3), 221-251, 1999. Фролова Т. И. , Бурикова И. А. , Гущин А. В. , Фролов В. Т. , Сывороткин В. Л. , Происхождение вулканических серий островных дуг, 275 c. , Недра, Москва, 1985. Apotria T. G. and Gray N. H. , Absolute motion and evolution of the Bouvet triple junction, Nature, 316, (6029), 623-625, 1985. Apotria T. G. and Gray N. H. , The evolution of the Bouvet triple junction: implications of its absolute motion, Tectonophysics, 148, (3/4), 177-193, 1988. Cande S. C. and Kent D. V. , Revised calibration of geomagnetic polarity time scale for the Late Cretaceous and Cenozoic, J. Geophys. Res. , 100, (B4), 6093-6095, 1995. Carrara G. , Bortoluzzi G. , Zitellini N. , Bonatti E. , Brunelli D. , Cipriani A. , Fabretti P. , Gasperini L. , Ligi M. , Penitenti D. , Sciute F. , Mazarovich A. , Peyve A. , Turko N. , Skolotnev S. and Gilod D. , The Bouvet triple junction region (south Atlantic): a report on two geological expeditions, Giornale di Geologia, 59, Ser 3a, (1-2), 19-33, 1997. Dick H. J. , Fisher R. L. and Bryan W. B. , Mineralogic variability of the uppermost mantle along mid-ocean ridges, Earth Planet. Sci. Lett. , 69, (1), 88-106, 1984. Dickey J. S. , Frey F. A. , Hart S. R. and Watson E. B. , Geochemistry and petrology of dredged basalts from the Bouvet triple junction, South Atlantic, Geoch. Cosmochim, 41, 1105-1118, 1977. Green D. H. , Hibberson W. D. and Jaques A. L. , The Earth: Its origin, structure and evolution, Acad. Press. London, p. 265-290, 1979. Klein E. M. and Langmuir Ch. H. , Global correlations of ocean ridge basalt chemistry with axial depth and crustal thickness, J. Geophys. Res. , 92, (B8), 8089-8115, 1987. Kleinrock M. C. and Morgan J. P. , Triple Junction reconstruction, J. Geophys. Res. , 93, (B4), 2981-2996, 1988. Kurz M. D. , Le Roex A. P. and Dick H. , Isotope geochemistry of oceanic mantle near the Bouvet triple junction, Geoch. Cosmochim. , 62, (5), 841-852, 1998. La Brecque J. L. and Hayes D. E. , Seafloor spreading history of the Agulhas basin, Earth Planet. Sci. Lett. , 45, 411-428, 1979. Le Roex A. P. and Erlank A. J. , Quantitative evaluation of fractional crystallization in Bouvet island lavas, J. Volcan. Geotherm. Res. , 13, 309-338, 1982. Le Roex A. P. , Dick H. , Erlank A. J. , Reid A. M. , Frey F. A. and Hart S. R. , Geochemistry, mineralogy and petrogenesis of lavas erupted along the Southwest Indian Ridge between the Bouvet Triple Junction and 11 Degrees East. , J. Petrol. , 24, Part 3, 267-318, 1983. Le Roex A. P. , Dick H. , Reid A. M. , Frey F. A. and Erlank A. J. , Petrology and geochemistry of basalts from the American-Antarctic Ridge, Southern Ocean: implications for the westward influence of the Bouvet mantle plume, Contrib. Mineral. Petrol. , 90, 367-380, 1985. Le Roex A. P. , Dick H. , Gulen L. , Reid A. M. and Erlank A. J. , Local and regional heterogeneity in MORB from the Mid-Atlantic Ridge between 54, 5 S and 51 S: Evidence for geochemical enrichment, Geoch. Cosmochim. , 51, 541-555, 1987. Le Roex A. P. , Dick H. J. B. and Watkins R. T. , Petrogenesis of anomalous K-enriched MORB from the Southwest Indian ridge: 11o53 E to 14o38 E, Contrib. Mineral. Petrol. , 110, 253-268, 1992. Ligi M. , Bonatti E. , Bortoluzzi G. , Carrara G. , Fabretti P. , Penitenti D. , Gilod D. , Peyve A. , Skolotnev S. and Turko N. , Death and transfiguration of a triple junction in the South Atlantic, Science, 276, 243-245, 1997. Ligi M. , Bonatti E. , Bortoluzzi G. , Carrara G. , Fabretti P. , Zitellini N. , Gilod D. , Peyve A. , Skolotnev S. and Turko N. , Bouvet triple junction in the South Atlantic: geology and evolution, J. Geophys. Res. , 104, (B12), 29, 365-29, 386, 1999. Mitchell N. C. and Livermore R. A. , Spiess ridge: an axial high on the slow spreading Southwest Indian ridge, J. Geophys. Res. , 103, (B7), 15, 457-15, 471, 1998. McCulloch M. T. and Gamble J. A. , Geochemical and geodynamical constraints on subduction zone magmatism, Earth Planet. Sci. Lett. , 102, 358-374, 1991. Ringwood A. E. , Slab-mantle interactions 3, Petrogenesis of intraplate magmas and structure of the upper mantle, Chem. Geol. , 82, 187-207, 1990. Schilling J. G. , Tompson G. , Kingsley R. and Humphris S. , Hotspot-migrating ridge interaction in the South Atlantic, Nature, 313, (5999), 187-191, 1985. Sclater J. G. , Bowin C. , Hey R. , Haskins H. , Peirce J. , Phillips J. and Tapscott C. , The Bouvet triple junction, J. Geophys. Res. , 81, 1857-1869, 1976. Seyler M. and Bonatti E. , Regional-scale interaction in lherzolitic mantle in the Romanche Fracture zone, Atlantic ocean, Earth Planet. Sci. Lett. , 146, 273-281, 1997. Simonov V. A. , Peyve A. A. , Kolobov V. Yu. , Milosnov A. A. and Kovyazin S. V. , Magmatic and hylrothermal processes in the Bouvet triple junction region (South Atlantic), Terra Nova, 8, 45-424, 1996.
