9.2. Внутриплитный магматизм
Внутриплитный магматизм не зависит от границ литосферных плит, что позволяет предполагать его глубинный источник. Типичными представителями этого магматизма являются обогащенные железом и титаном базальты и пикриты нормальной, умеренной и повышенной щелочности, а также различные щелочные породы калиево-натриевого и калиевого типов. Области развития подобного магматизма нередко приурочены к сводовым поднятиям с поперечником до 200-300 км и сопровождаются тепловыми аномалиями. В связи с этим внутриплитный магматизм называют также магматизмом горячих точек.
В настоящее время появление таких областей связывается с подъемом струй разогретого мантийного вещества, формирующих компактные магматические ареалы площадью десятки тысяч квадратных километров. Они характеризуются длительностью проявлений магматических процессов и специфическим (обычно умереннощелочным и щелочным) составом магм.
На ранней стадии развития подобные области отличаются общим геоморфологическим поднятием территории и специфическим трехлучевым строением, обусловленным тройным сочленением грабенов, рифтов или областей активного вулканизма, расходящихся примерно под равными углами от центра горячей точки. На рисунках приведены типичные примеры подобных сочленений – район Южного окончания озера Байкал и рифт Красного моря.
рис. 31, 32
С позднего кайнозоя до настоящего времени на Земле выделяется свыше 120 горячих точек. Их корни располагаются значительно ниже подошвы земной коры (около 400 км) и относительно неподвижны. Во время прохождения литосферных плит над такими точками, на их поверхности образуются специфические вулканические образования – "магматический след", выражающиеся в линейном расположении вулканов в структуре плиты. Непосредственно над областью горячей точки располагаются активные действующие вулканы, а на удалении в направлении движения – потухшие все более древние вулканические образования.
Типичным примером подобной геологической ситуации служат Гавайский подводный хребет и его дальнее продолжение – хребет Эмпириор (рис. 33). В пределах протяженного (около 6000 км) пояса насчитывается 107 вулканов, возраст которых постепенно становится моложе с севера на юг, что хорошо видно на диаграмме рисунка 33. Самые древние извержения в северной части хребта Эмпириор происходили 75-80 млн. лет назад, а на Гавайских островах магматическая деятельность активно существует в настоящее время.
|
Рисунок 33. Вулканический пояс хребта Эмпериор и Гавайского хребта в Тихом океане, по Д.А. Клэгу, 1987 г. Не залитые контуры – древние подводные вулканы, черным – новейшие вулканические постройки. На врезке – зависимость между возрастом вулканических пород и расстоянием от восточного окончания Гавайских островов. |
В настоящее время выделяется три главных типа внутриплитных магматических процессов, пространственно связанных с: 1) областями внутриконтинентального рифтогенеза, 2) с осями океанического спрединга, 3) развитые вне связи с этими структурами.
9.2.1. Магматизм континентальных рифтов.
В эволюции развития континентальных рифтов выделяется две основные стадии, отражающиеся в характере магматической деятельности. Для ранней (предрифтовой) стадии типичен общий подъем территории вследствие воздействия воздымающегося мантийного плюма. В это время непосредственная связь вулканической деятельности со структурной рифта не прослеживается. Для этой стадии характерны излияния слабодифференцированных монотонных лавовых толщ, представленных либо умереннощелочными оливиновыми базальтами, либо фонолитами и щелочными ультраосновными породами.
Вторая (собственно рифтовая) стадия отличается усилением тектонической активности и проявлением обрамляющего горного рельефа и рифтовых впадин, в пределах которых протекают вулканические процессы. Наряду с трещинными излияниями вулканитов повышенной щелочности (в основном представленных базальтами и пикробазальтами) в это время формируются вулканы центрального типа с дифференцированными, часто бимодальными сериями вулканитов от ультраосновных щелочных пород с карбонатитами до кислых щелочных риолитов или нефелинитов.
9.2.2. Магматизм внутриплитных океанических обстановок.
Внутриплитный магматизм проявляется на вулканических островах и подводных возвышенностях Мирового океана. Примерами таких современных объектов служат острова: Канарские, Тринидат и Вознесения в Атлантическом океане; Реюньон, Родригес и Маврикий в Индийском; Таити, Гавайские и Галапагосские в Тихом океане. Для них характерны проявления высокотитанистого базальтоидного магматизма нормальной щелочности, часто отмечены умеренно- и высокощелочные базальтоиды калий-натрового, реже калиевого типа.
Аналогичными породами часто сложены и подводные горы на дне океана. В целом магматические ассоциации океанских островов аналогичны магматическим ассоциациям континентального внутриплитного магматизма, хотя для последнего часто характерны и различные кислые породы.
Базальты горячих внутриплитных океанических обстановок существенно отличаются от базальтов срединно-океанических хребтов повышенными содержаниями TiO2, общего железа, K2O и пониженными содержаниями Al2O3. Эти различия обусловлены разными источниками магм для этих двух групп базальтов.
9.2.3. Фанерозойские палеоаналоги внутриплитного магматизма.
К числу типичных проявлений континентального внутриплитного магматизма относятся ареалы, связанные с развитием широко распространенных на территориях древних платформ палеорифтовых структур. Огромные поля континентальных базальтов – траппов, которые практически не имеют аналогов в позднем кайнозое, могут быть сопоставимы с обширными подводными плато на океаническом дне. Более глубинными образованиями являются расслоенные интрузивы основного и ультраосновного составов, приуроченные к стабильным участкам континентальной земной коры – древним кратонам, областям завершенной складчатости и устойчивым блокам в складчатых поясах. Также к числу магматических проявлений на древних платформах относятся крупные щелочные провинции.
Магматизм палеорифтов.
Одним из наиболее изученных примеров древних палеорифтов являются девонская Днепрово-Донецкая впадина (палеорифт), разделяющая Украинский щит и Воронежский кристаллический массив. Ее формирование относится к позднему докембрию и синхронно с формированием долеритовых даек. Главные период развития связан с девонской активизацией и выражается в широком развитии базальтоидных ассоциаций нормального и сущелочного подотрядов, а также нефелинитов, щелочных ультрамафитов, габброидов, карбонатитов и фонолитов. Наиболее щелочные разности закономерно характерны для начальных этапов развития рифтовой зоны.
Континентальные покровные базальты (траппы).
Трапповая ассоциация объединяет колоссальные объемы вулканических и интрузивных пород преимущественно основного состава, сформированные в платформенных обстановках. Ареалы траппового магматизма занимают площади в сотни тысяч и миллионы квадратных километров, а суммарная вертикальная мощность вулканических покровов и интрузивных залежей достигает нескольких километров (соответственно, объем магматического материала достигает миллионов кубических километров). Самые древние из известных траппов были сформированы в палеопротерозое около 2 млрд. лет назад, а максимум развития траппового магматизма приходится на мезокайнозой.
Среди вулканических пород всех трапповых провинций преобладают оливиновые или кварцевые базальты нормальнощелочного подотряда, умереннощелочные базальты и высокощелочные вулканиты занимают значительно меньший объем. Также редко встречаются высокомагнезиальные пикриты и пикробазальты. Общая последовательность формирования вулканических пород трапповой ассоциации циклична: сначала появляются небольшие объемы богатых магнием щелочных пород, затем главный объем низкощелочных и низкомагнезиальных базальтов, и, наконец, небольшое количество поздних пород повышенной щелочности и магнезиальности. В некоторых районах Земли в состав трапповой ассоциации в ограниченном количестве входят поздние кислые дифференциаты – риодациты и риолиты.
Интрузивные породы трапповой ассоциации имеют такой же химический и минеральный составы, что и комагматичные вулканиты. Преобладают гипабиссальные долериты и габбродолериты. Интрузивные тела имеют форму пластовых залежей (силлов) мощностью от нескольких метров до 300-500 метров, которые часто простираются на многие километры, будучи приуроченными к стратиграфическим контактам и поверхностям несогласий.
В современном рельефе трапповые провинции образуют обширные плоскогорья. Покровы прочных базальтов и пластовые залежи долеритов, которые переслаиваются с более рыхлыми туфами и осадочными породами, выступают на склонах долин и останцовых холмов в виде ступеней гигантской лестницы, что и отражено в термине трапп (по-шведски – лестница). Вулканиты трапповой ассоциации часто называют платобазальты, подчеркивая этим их залегание в виде обширных пологих покровов.
Провинции щелочных пород континентов.
К их числу относятся обширные провинции – Маймеча-Котуйская, Карело-Кольская и др., включающие крупные интрузивы щелочных пород типа Хибинского или Ловозерского массивов на Кольском полуострове. Провинции представлены своеобразными концентрически зональными массивами щелочных и ультраосновных пород с карбонатитами, щелочными вулканитами, а также кимберлитами и высокотитанистыми лампроитами. Последние два вида пород занимают небольшие объемы, но чрезвычайно важны для анализа процессов в верхней мантии, фрагменты пород которой они выносят на поверхность в виде обломков.
Большинство щелочных ультраосновных плутонов представляет собой цилиндрические, реже воронкообразные вертикальные или крутопадающие тела, имеющие в сечении округлую или удлиненно-овальную форму и занимающие площадь от первых сотен квадратных метров до первых десятков квадратных километров. В строении ряда тел устанавливается хорошо выраженная концентрическая зональность, обусловленная чередованием пород различного состава. В центральных частях расположены дуниты или оливиниты, окруженные кольцевыми или дугообразными зонами верлитов, клинопироксенитов и разнообразных щелочных пород. Карбонатиты располагаются как в ультрамафитовых ядрах, так и в контактовых зонах.