Глава VII. Магматизм различных геодинамических обстановок

I. Магматизм современных геодинамических обстановок

Современные проявления магматизма разделяются на две большие группы: I) приуроченные к границам литосферных плит и 2) внутриплитные, с преобладанием первого. Он, в свою очередь, разделяется на магматизм: а) конструктивных или конвергентных границ (т.е. раздвижение плит), б) деструктивных и дивергентных границ (сдвижение плит) и в) магматизм скольжения плит (трансформный). Каждый из выделенных типов подразделяется на более детальные типы магматизма:

Среди геодинамических обстановок конструктивных границ плит выделяют:

1. океанический рифтовый магматизм;

2. континентальный рифтовый магматизм.

Среди геодинамических обстановок конструктивных границ плит выделяют:

1. магматизм внутриокеанических островных дуг;

2. периферийно-океанических островных дуг;

3. активных континентальных окраин;

4. столкновения континентов;

5. столкновение континентов с островными дугами;

6. столкновение островных дуг.

Выделенные геодинамические обстановки относятся к простейшим (элементарным). Обычно геодинамические обстановки более сложные и характеризуются магматизмом двух и более геодинамических обстановок.

Магматизм границ литосферных плит

Магматизм границ литосферных плит как по частоте встречаемости пород, так и по объёму значительно преобладает над внутриплитным. Обычно границы плит выделяют по проявлению здесь повышенной сейсмичности. Подошва литосферных плит совпадает с зоной волновода, которая отличается от литосферы и астеносферы пониженной вязкостью вещества. А причиной движения литосферных плит являются конвективные движения вещества в верхней мантии. Глубина конвекции определяется примерно в 700 км. В общем, схема конвекции выглядит в следующем виде:

Расплавленное вещество верхней мантии поднимается к поверхности в зоны срединно-океанических хребтов (конструктивные обстановки), а возвращается в мантию в виде твердого вещества в зонах субдукции (деструктивные обстановки). Мощность литосферных плит не зависит от мощности земной коры и составляет примерно 100 км, но она резко сокращается до нуля в зонах срединноокеанических хребтов. Количество выделяемых литосферных плит у различных исследователей неоднозначно. Наиболее главные из литосферных плит: Африканская, Евразийская, Американская, Тихоокеанская, Индийская, Антарктическая, Восточной и Юго-Восточной Азии, Наска и Колос в юго-восточной части Тихого океана и ряд более мелких плит и микроплит.

А. Магматизм конструктивных обстановок

I. Магматизм океанических рифтов

К конструктивным геодинамическим обстановкам относят рифтовые зоны, в пределах которых происходит раздвижение (спрединг) плит и наращивание океанической коры. Рифтовые зоны образуют пояса общей протяженностью свыше 60000 км, они тяготеют к срединным частям главнейших океанов, иногда переходят на континенты, где фиксируются в виде континентальных рифтов. Рифтовые зоны на дне океанов представляют собой систему хребтов и срединных долин общей шириной до 200-500 км, имеющих форму линейного поднятия с пологими склонами, высота хребтов – 2000-3000 м над уровнем ложа океанов. Срединно-океанические хребты разбиты поперечными трансформными разломами, которые разделяют участки плит, движущихся с различной скоростью. Под срединно-океаническими хребтами отмечается повышенный тепловой поток, что свидетельствует о наличии здесь восходящих ветвей конвекционных потоков астеносферного вещества. Предполагается, что в процессе спрединга литосферных плит за счет уменьшения литостатического давления вещество астеносферы поднимается вверх и частично плавится (IO-20% объёма). Очаг магмы располагается под осью раздвижения. На дне очага образуются кумулятивные габбро и перидотиты. Поступающая по вертикальным трещинам из этого очага магма формирует комплекс параллельных базальтовых даек, а излившаяся на дно океана магма формирует покровы и подушечные лавы. В центральной части спрединга, за счет поступления снизу магматического материала образуется новая молодая океаническая кора. В настоящее время в пределах срединно-океанических хребтов выделяют два типа магматизма: толеитовый и субщелочной, с преобладанием первого.

2. Магматизм континентальных рифтов

Континентальные рифты связаны переходными структурами с океаническими. Они характеризуются следующими особенностями:

а) морфология в виде грабенов, линейность структур на тысячи км, при ширине 45-70 км, появление осевой зоны с наиболее молодым вулканизмом;

б) наличие специфических осадочных и магматических формаций: большие мощности отложений молассоидного типа, резкие колебания соотношений объёмов вулканогенного' и осадочного материала;

в) секущий, наложенный характер континентальных рифтовых структур относительно структуры их основания;

г) высокая сейсмичность.

Формирование континентальных рифтов объясняется образованием поднимающегося из астеносферы мантийного диапира и связанным с ним сводообразованием, расколом литосферы и раздвигом вдоль этого раскола литосферных плит. Современные континентальные рифтовые зоны, обладая близким строением, существенно отличаются по составу магматических образований. Одни рифтовые зоны (напр., Байкальская) на протяженных участках лишены вулканических продуктов и характеризуются бедным в формационном отношении составом пород. Другие рифтовые зоны (Восточно-Африканская рифтовая система) сопровождаются обильным и разнообразным вулканизмом в основном субщелочного и щелочного характера и представлены ультраосновными, основными, средними и менее кислыми щелочными породами.

Б. Магматизм деструктивных обстановок

Все деструктивные геодинамические обстановки имеют общую характерную особенность – присутствие сеисмофокальных зон, зон Заварицкого-Беньофа, которые играют тектоническую и магматическую роль. Эти сейсмофокальные зоны отвечают кровле, погружающейся в мантию океанической литосферы, начиная от желоба, где она выходит на поверхность. На определенной глубине вещество погружающейся плиты обезвоживается и плавится с последующим внедрением магмы в верхние горизонты коры и излиянием на её поверхность. По мнению многих исследователей с этими зонами в эволюции Земли связано образование магм, ответственных за формирование значительной части земной коры и ассоциирующих с ней полезных ископаемых. Зоны Заварицкого-Беньофа фиксируются под островными дугами, окраинными морями (западная часть Тихого океана), под активными континентальными окраинами (восточная часть Тихого океана), в обстановке континентальной коллизии (Альпы – через Турцию и Иран до Гималаев и юго-восточной Азии), которые составляют единую мировую систему деструктивных границ литосферных плит, по масштабам не уступающую системе океанических и континентальных рифтов. Важнейшей особенностью магматизма деструктивных обстановок является средний андезитовый его состав при широких вариациях SiO₂, щелочей и жидкости.

В. Внутриконтинентальный магматизм

Как отмечалось выше, современная вулканическая деятельность на Земле преимущественно связана с границами литосферных плит. Однако существуют вулканические проявления, приуроченные к внутренним частям литосферных плит, как в океанах, так и на континентах. Такой вулканизм называется внутриплитным. Примером являются Гавайские острова, являющиеся продуктами вулканической деятельности, и изолированные вулканические массивы Африки. Для внутриплитного магматизма характерна локальность его проявления, ограниченная интервалами времени и пространственая обособленность от магматизма других обстановок. Такие области обычно приурочены к сводовым поднятиям, обусловленным изолированными линзами разуплотненной мантии. Поэтому, внутриплитный магматизм часто называют магматизмом горячих точек.

Магматизм внутриплитных участков проявляется в надвулканических островах и подводных возвышенностях. Он характеризуется толеитовым, субщелочным и щелочным составом извергающихся магм. Соотношение толеитовых, субщелочных и щелочных базитов меняется для различных регионов и может включать различные кислые магматические породы.