| ||
| ||
1
Геологический институт (ГИН) РАН, Москва, Россия
|
Северо-запад о-ва Шпицберген и юго-восток Австралии относятся к числу немногих известных районов пассивных континентальных окраин, в маломощной шпинель-перидотитовой литосферной мантии которых настолько часты жилы гранатовых пироксенитов, что их фрагменты обнаружены в ксенолитах, вынесенных щелочно-базальтовыми магмами. К началу вулканизма пироксениты были термически уравновешены с вмещающими перидотитами. Поэтому температуры и давления равновесий минералов пироксенитов так же, как и минералов перидотитов, в низкотемпературных ксенолитах характеризуют тепловой режим литосферы (стационарный или возмущённый), а в высокотемпературных - нагрев ксенолитсодержащими магмами пород стенок каналов, по которым эти магмы продвигались сравнительно медленно от основания литосферы до глубины их извержения - быстрого подъёма к поверхности Земли.
Температуры и давления в литосферной мантии на северо-западе о-ва
Шпицберген измерены по равновесию гранат-ортопироксен-клинопироксен в
низкотемпературных ксенолитах пироксенитов из щелочных базальтоидных
магм плиоцен-четвертичных вулканов Сигурдфьеллет, Халвданпигген и
Сверрефьеллет [Amundsen
et
al.,
1987; Копылова и др., 1996],
построенному пятью двупироксеновыми термометрами и
гранат-ортопироксеновым барометром. Аппроксимация их уравнением
стационарной кондуктивной геотермы даёт высокие значения поверхностного
и радиогенного корового тепловых потоков (qs = 90 и qc
= 56 мВт/м2, соответственно), а также астеносферного теплового
потока (qa
= 34 мВт/м2) через основание
литосферы. Глубина основания литосферы (HL =
Аналогичные процессы на юго-востоке Австралии, в палеозойском Лакланском
складчатом поясе, связаны с субдукцией Тихоокеанской плиты, начавшейся в
раннем кембрии, после образования Гондваны, и продолжавшейся в девоне. В
результате литосфера пояса тонкая
(HL
=
Восходящий горячий поток, отклоняющийся от толстой к тонкой
континентальной литосфере, содержит меньше воды, чем океанический
астеносферный поток, перемещающий литосферные плиты. Поэтому на рисунке
кривая б для континентальной литосферы умеренной мощности, на
которой лежат точки Северо-Западного Шпицбергена и Юго-Восточной
Австралии, выше кривой а,
рассчитанной по термобарометрии ксенолитов для Тихоокеанской плиты с
возрастами коры 70-110 млн лет
(НL
= 85-
Материал океанического астеносферного потока, охладившийся в
океанической обстановке, относительно полого погружается под литосферу
пассивной континентальной окраины и её астеносферу, сложенную веществом
восходящего горячего потока. Это вещество гидратируется за счёт
дегидратации нижележащего океанического астеносферного материала.
Дегидратация уменьшается с глубиной погружения и прекращается в
переходной зоне мантии из-за высокой растворимости воды в устойчивых там
полиморфных модификациях оливина - вадслеите и рингвудите. Резкое
увеличение мощности литосферы при переходе от протерозойских мобильных
поясов к архейским кратонам (не менее чем на
Напротив, литосфера вулканического поля Пали-Аике (точка 8),
расположенного в ~200 км к востоку от Андской дуги, продолжает
утоняться, поскольку её современная мощность слишком велика для
рассчитанного qa. К тому же в
задуговой астеносфере больше воды, чем в астеносфере пассивных
континентальных окраин, поэтому в случае равновесия
HL
-
qa
точка 8 должна была бы лежать ниже
кривой б. Нижняя часть литосферы района четвертичного вулкана
Лабаит (точка 17), находящегося на восточной окраине Танзанийского
кратона, нагрета Кенийским плюмом, с которым связано образование
Восточно-Африканской рифтовой системы. При избыточной температуре плюма,
равной 250°С, литосфера на глубинах свыше
Итак, мощная литосфера континентов устойчива к конвективной эрозии
благодаря своей высокой вязкости. Такая вязкость сохраняется из-за
исключительной сухости горячего вещества, поднимающегося к основанию
континентальной литосферы с глубин > 1000-
Литература
1.
Amundsen
H.E.F., 2. Копылова М.Г., Геншафт Ю.С., Дашевская Д.М. Петрология верхнемантийных и нижнекоровых ксенолитов Северо-Западного Шпицбергена // Петрология. 1996. Т. 4, № 5. С. 533-560. 3. Славинский В.В. Динамическая природа океанических внутриплитных поднятий // Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики: В 2 т. М.: ГЕОС, 2008. С. 269-273. (Материалы XLI Тектонич. совещ.; Т. 2).
4.
Paulssen
Н.,
Bukchin
B.G.,
Emelianov
A.P.
et
al.
The NARS-DEEP Project // Tectonophys. 1999. V. 313, № 1/2. P. 1-8. 5. Simons F.J., Zielhuis A., van der Hilst R.D.
The deep structure of the Australian continent from surface wave
tomography // Lithos. 1999. V. 48, № 1/4. P. 17-43. 6. Purss M.B.J., Cull J.
Heat-flow data in western
7. Simons F.J., van der Hilst R.D.
Seismic and mechanical anisotropy and the past and present deformation
of the Australian lithosphere // Earth Planet. Sci. Lett. 2003. V.
211, № 3/4. P. 271-286. 8. King S.D., Ritsema J.
African hot spot volcanism: small-scale convection in the upper mantle
beneath cratons // Science. 2000. V. 290, № 5494. P. 1137-1140. 9. Stankiewicz J., Chevrot S., van der Hilst R.D., de Wit M.J.
Crustal thickness, discontinuity depth, and upper mantle structure
beneath southern Africa: constraints from body wave conversions //
Phys. Earth Planet. Int. 2002. V. 130, № 3/4. P. 235-251. 10. MacDonald R., Rogers N.W., Fitton J.G. et al.
Plume-lithosphere interactions in the generation of the basalts of the
Kenya Rift,
|
Ссылка на статью: Славинский В.В. Тепловой режим литосферы пассивных континентальных
окраин на примерах Северо-Западного Шпицбергена и Юго-Восточной Австралии. Геология полярных областей Земли. Материалы
XLII Тектонического совещания. Том 2, 2009, с. 191-195. |