ПРОИСХОЖДЕНИЕ И СТРОЕНИЕ НИЖНЕЙ КОРЫ ОКЕАНОВ И ЗАДУГОВЫХ МОРЕЙ: СВИДЕТЕЛЬСТВА ПО ВПАДИНЕ МАРКОВА (СРЕДИННО-АТЛАНТИЧЕСКИЙ ХРЕБЕТ) И ВОЙКАРСКОЙ ОФИОЛИТОВОЙ АССОЦИАЦИИ (ПОЛЯРНЫЙ УРАЛ)

На примере впадины Маркова (осевая часть медленно-спредингового Срединно-Атлантического хребта, 6° с.ш., внутренний океанический комплекс Сьерра-Леоне) и палеозойской Войкарской офиолитовой ассоциации (Полярный Урал), формировавшейся в условиях задугового моря, показано, что в обоих случаях нижняя кора имеет сходное строение и формировалась на фундаменте, сложенном деплетированными перидотитами древней литосферной мантии. Согласно имеющимся данным, ведущую роль в составе нижней коры океанов и задуговых морей играют расслоенные мафит-ультрамафитовые интрузивы, произошедшие из расплавов типа MORB, что предполагает сходный астеносферный источник магм. Вторым элементом строения нижней океанической коры являются силлы и дайки, образовавшиеся за счет других источников магм. В случае океана они сложены преимущественно феррогабброидами, произошедшими за счет специфических расплавов с участием OIB, а в задуговом море – габбро-норитами надсубдукционной известково-щелочной серии. Верхняя кора в обоих случаях образована более поздними излияниями базальтов, связанными с новыми эпизодами развития этих тектонических структур. Как было показано ранее [Sharkov, 2012], развитие медленно-спрединговых хребтов происходит дискретными пульсами и не одновременно по всей их длине. При этом внутренние океанические комплексы (ВОК) в их осевых частях как раз и представляют cобой сегменты хребта, где происходит возобновление спрединга. На стадии формирования ВОК новообразованный базальтовый расплав поднимается из зоны генерации магм по трещинам (дайкам) сквозь литосферную мантию и наращивает существующую нижнюю кору в форме силлов, а по мере развития на данном участке зоны спрединга - снизу, путем андерплейтинга в форме крупных расслоенных интрузивов; новообразованные реститы, в свою очередь, наращивают снизу литосферную мантию. Образование нижней коры в задуговых морях, по-видимому, происходило по сходному сценарию, но осложнялось процессами в зоне субдукции.

1. Andres M., Blichert-Toft J., Schilling J.G., 2004. Nature of the depleted upper mantle beneath the Atlantic: evidence from Hf isotopes in normal mid-ocean ridge basalts from 79°N to 55°S. Earth and Planetary Science Letters 225 (1–2), 89–103. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2004.05.041.

2. Aranovich L.Ya., Bortnikov N.S., Serebryakov N.S., Sharkov E.V., 2010. Conditions of the formation of plagiogranite from the Markov Trough, Mid-Atlantic Ridge, 5°52′–6°02′ N. Doklady Earth Sciences 434 (1), 1257–1262. https://doi.org/10.1134/S1028334X10090254.

3. Basaltic Volcanism on the Terrestrial Planets, 1981. Pergamon Press, New York, 1286 p.

4. Богатиков О.А., Коваленко В.И., Шарков Е.В. Магматизм, тектоника, геодинамика Земли. М.: Наука, 2010. 606 с

5. Богданов Н.А. Тектоника глубоководных впадин окраинных морей. М.: Недра, 1988, 221 с.

6. Bortnikov N.S., Sharkov E.V., 2011. Oceanic core complex and newly-formed basalts in axial part of Mid-Atlantic Ridge (5–7°N). In: 2011 AGU Fall Meeting (5–9 December, 2011). San Francisco, California, USA, Paper Number OS11B-1499.

7. Bortnikov N.S., Sharkov E.V., Bogatikov O.A., Zinger T.F., Lepekhina E.N., Antonov A.V., Sergeev S.A., 2008. Finds of young and ancient zircons in gabbroids of the Markov Deep, Mid-Atlantic Ridge, 5°54′–5°02.2′ N (Results of SHRIMP-II U-Pb dating): Implication for deep geodynamics of modern oceans. Doklady Earth Sciences 421 (1), 859–866. https://doi.org/10.1134/S1028334X08050334.

8. Ciazela J., Koepke J., Dick H.J., Muszynski A., 2015. Mantle rock exposures at oceanic core complexes along mid-ocean ridges. Geologos 21 (4), 207–231. https://doi.org/10.1515/logos-2015-0017.

9. Conference Outline, 2010. In: Detachments in oceanic lithosphere: deformation, magmatism, fluid flow, and ecosystems. AGU Chapman Conference. Agros, Cyprus, 8–15 May, 2010. Conference Report, p. 20–21.

10. Crawford A.J., Fallon T.J., Green D.H., 1989. Classification, petrogenesis and tectonic setting of boninites. In: A.J. Crawford (Ed.), Boninites and related rocks. Unwin Hyman, London, p. 2–44.

11. Dick H.J.B., Robinson P.T., Meyers P.S., 1992. The plutonic foundation of a low-spreading ridge. In: R.A. Duncan, D.K. Rea, R.B. Kidd, U. von Rad, J.K. Weissel (Eds.), Synthesis of results from scientific drilling in the Indian ocean. Geophysical Monograph Series, vol. 70, р. 1–39. https://doi.org/10.1029/GM070p0001.

12. Dick H.J.B., Tivey M.A., Tucholke B.E., 2008. Plutonic foundation of a slow-spreading ridge segment: Oceanic core complex at Kane Megamullion, 23°30′N, 45°20′W. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 9 (5), Q05014. https://doi.org/10.1029/2007GC001645.

13. Dilek Y., Furnes H., 2011. Ophiolite genesis and global tectonics: Geochemical and tectonic fingerprinting of ancient oceanic lithosphere. Geological Society of America Bulletin 123 (3–4), 387–411. https://doi.org/10.1130/B30446.1.

14. Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г., Кирдяшкин А.А. Глубинная геодинамика. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2001. 407 с.

15. Dunn R.A., Arai R., Eason D.E., Canales J.P., Sohn R.A., 2016. 3-D seismic imaging of lithospheric fault-block structures, core complex, alteration fronts, and hydrothermal system along the Mid-Atlantic Ridge, Rainbow area. In: AGU Fall Meeting (12–18 December, 2016). San Francisco, California, USA, Paper Number T32A-08.

16. Dunn R.A., Lekić V., Detrick R.S., Toomey D.R., 2005. Three-dimensional seismic structure of the Mid-Atlantic Ridge (35°N): Evidence for focused melt supply and lower crustal dike injection. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 110 (B9), B09101. https://doi.org/10.1029/2004JB003473.

17. Ernst R.E., 2014. Large Igneous Provinces. Cambridge University Press, Cambridge, 653 p.

18. Escartín J., Smith D.K., Cann J., Schouten H., Langmuir C.H., Escrig S., 2008. Central role of detachment faults in accretion of slow-spreading oceanic lithosphere. Nature 455 (7214), 790–795. https://doi.org/10.1038/nature07333.

19. Estrada S., Henjes-Kunst F., Burgath K.P., Roland N.W., Schäfer F., Khain E.V., Remizov D.N., 2012. Insights into the magmatic and geotectonic history of the Voikar Massif, Polar Urals. Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften 163 (1), 9–41. https://doi.org/10.1127/1860-1804/2012/0163-0009.

20. Girnis A.V., 2003. Olivine-orthopyroxene-melt equilibrium as a thermobarometer for mantle-derived magmas. Petrology 11 (2), 101–113.

21. Ildefonse B., Blackman D.K., John B.E., Ohara Y., Miller D.J., MacLeod C.J., 2007. Oceanic core complexes and crustal accretion at slow-spreading ridges. Geology 35 (7), 623–626. https://doi.org/10.1130/G23531A.1.

22. Kirdyashkin A.A., Kirdyashkin A.G., 2013. Experimental and theoretical simulation of the thermal and hydrodynamic structure of a subducting plate. Geotectonics 47 (3), 156–166. https://doi.org/10.1134/S0016852113030047.

23. Knipper A.L., Sharaskin A.Y., Savelieva G.N., 2001. Geodynamic factors responsible for origin of diverse ophiolite sequences. Geotectonics 35 (4), 247–264.

24. Куренков С.А., Диденко А.Н., Симонов В.А. Геодинамика палеоспрединга. М.: ГЕОС, 2002. 294 с.

25. Langmuir C.H.L., Forsyth D.W., 2007. Mantle melting beneath mid-ocean ridges. Oceanography 20 (1), 78–89. https://doi.org/10.5670/oceanog.2007.82.

26. Лазько Е.Е., Гладков Н.Г. Ультрабазиты и габброиды впадины Айпод (разлом Яп, Филиппинское море) // Известия АН СССР, серия геологическая. 1991. № 6. С. 47–65.

27. MacLeod C.J., Searle R.C., Murton B.J., Casey J.F., Mallows C., Unsworth S.C., Achenbach K.L., Harris M., 2009. Life cycle of oceanic core complexes. Earth and Planetary Science Letters 287 (3–4), 333–344. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2009.08.016.

28. Molnar P., Atwater T., 1978. Interarc spreading and Cordilleran tectonics as alternates related to the age of subducted oceanic lithosphere. Earth and Planetary Science Letters 41 (3), 330–340. https://doi.org/10.1016/0012-821X(78)90187-5.

29. Ohara Y., Fujioka K., Ishizuka O., Ishii T., 2002. Peridotites and volcanics from the Yap arc system: implications for tectonics of the southern Philippine Sea Plate. Chemical Geology 189 (1–2), 35–53. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(02)00062-1.

30. Ohara Y., Yoshida T., Kato Y., Kasuga S., 2001. Giant megamullion in the Parece Vela backarc basin. Marine Geophysical Researches 22 (1), 47–61. https://doi.org/10.1023/A:1004818225642.

31. Pearce J., 2002. The oceanic lithosphere. JOIDES Journal 28 (1), 61–66 (Special Issue: Achievements and Opportunities of Scientific Ocean Drilling).

32. Philpotts A., Ague J., 2009. Principles of Igneous and Metamorphic Petrology. Cambridge University Press, Cambridge, 684 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511813429.

33. Пущаровский Ю.М., Сколотнев С.Г., Пейве А.А., Бортников Н.С., Базилевская Е.С., Мазарович А.О. Геология и металлогения СрединноАтлантического хребта: 5–7° с.ш. М.: ГЕОС, 2004. 151 с.

34. Queiroga G., Martins M., Kuznetsov N., Chemale F. Jr., Dussin I., Pedrosa-Soares A.C., Kulikova K., de Castro M.P., 2016. Timing of lower crust generation in The Voykar ophiolite massif, Polar Urals, Russia: U-Pb (LA-ICP-MS) data from plagiogranite zircons. Ofioliti 41 (2), 75–84. https://doi.org/10.4454/ofioliti.v41i2.443.

35. Quick J.E., Denlinger R.P., 1993. Ductile deformation and the origin of layered gabbro in ophiolites. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 98 (B8), 14015–14027. https://doi.org/10.1029/93JB00698.

36. Rudnick R., 1990. Growing from below. Nature 347 (6295), 711–712. https://doi.org/10.1038/347711a0.

37. Savel’eva G.N., Bortnikov N.S., Peyve A.A., Skolotnev S.G., 2006. Ultramafic rocks from the Markov Deep in the rift valley of the Mid-Atlantic Ridge. Geochemistry International 44 (11), 1105–1120. https://doi.org/10.1134/S0016702906110024.

38. Savelieva G.N., Batanova V.G., Berezhnaya N.A., Presnyakov S.L., Sobolev A.V., Skublov S.G., Belousov I.A., 2013. Polychronous formation of mantle complexes in ophiolites. Geotectonics 47 (3), 167–179. https://doi.org/10.1134/S0016852113030060.

39. Savelieva G.N., Sobolev A.V., Batanova V.G., Suslov P.V., Brügmann G., 2008. Structure of melt flow channels in the mantle. Geotectonics 42 (6), 430–447. https://doi.org/10.1134/S0016852108060022.

40. Савельева Г.Н. Габбро-ультрабазитовые комплексы офиолитов Урала и их аналоги в современной океанической коре. М.: Наука, 1987. 246 с.

41. Schilling J.G., Hanan B.B., McCully B., Kingsley R.H., Fontignie D., 1994. Influence of the Sierra Leone mantle plume on the equatorial Mid-Atlantic Ridge: A Nd-Sr-Pb isotopic study. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 99 (B6), 12005–12028. https://doi.org/10.1029/94JB00337.

42. Searle R., 2013. Mid-Oceanic Ridges. Cambridge University Press, Cambridge, 318 p.

43. Шарков Е.В. Формирование расслоенных интрузивов и связанного с ними оруденения. М.: Научный мир, 2006. 364 с.

44. Sharkov E.V., 2012. Cyclic development of axial parts of slow-spreading ridges: evidence from Sierra Leone area, the Mid-Atlantic Ridge, 5–7°N. In: E.V. Sharkov (Ed.), Tectonics, recent advances. InTech, Rijeka, p. 3–36.

45. Sharkov E.V., Abramov S.S., Simonov V.A., Krinov D.I., Skolotnev S.G., Bel’tenev V.E., Bortnikov N.S., 2007. Hydrothermal alteration and sulfide mineralization in gabbroids of the Markov Deep (Mid-Atlantic Ridge, 6° N). Geology of Ore Deposits 49 (6), 467–486. https://doi.org/10.1134/S1075701507060037.

46. Sharkov E.V., Bortnikov N.S., Bogatikov O.A., Zinger T.F., Bel’tenev V.E., Chistyakov A.V., 2005. Third Layer of the Oceanic Crust in the Axial Part of the Mid-Atlantic Ridge (Sierra Leone MAR Segment, 6°N). Petrology 13 (6), 540–570.

47. Sharkov E.V., Chistyakov A.V., Laz’ko E.E., 2001. The structure of the layered complex of the voikar ophiolite association (polar urals) as an indicator of mantle processes beneath a back-arc sea. Geochemistry International 39 (9), 831–847.

48. Sharkov E.V., Shatagin K.N., Krassivskaya I.S., Chernyshev I.V., Bortnikov N.S., Chistyakov A.V., Trubkin N.V., Kramchaninov A.Y., 2008. Pillow lavas of the Sierra Leone test site, Mid-Atlantic Ridge, 5°–7°N: Sr-Nd isotope systematics, geochemistry, and petrology. Petrology 16 (4), 335–352. https://doi.org/10.1134/S0869591108040024.

49. Sharkov E.V., Svalova V.B., 2011. Geological-geomechanical simulation of the Late Cenozoic geodynamics in the Alpine-Mediterranean Mobile Belt. In: E.V. Sharkov (Ed.), New Frontiers in Tectonic Research – General Problems, Sedimentary Basins and Island Arcs. InTech, Rijeka, p. 19–38.

50. Sharma M., Hofmann A.W., Wasserburg G.J., 1998. Melt generation beneath ocean ridges: Re-Os isotopic evidence from the Polar Ural ophiolite. Mineralogical Magazine 62A (V.M. Goldschmidt Conference Abstracts, Toulouse, 1998), 1375–1376.

51. Sharma M., Wasserburg G.J., Papanastassiou D.A., Quick J.E., Sharkov E.V., Laz'ko E.E., 1995. High 143Nd/144Nd in extremely depleted mantle rocks. Earth and Planetary Science Letters 135 (1–4), 101–114. https://doi.org/10.1016/0012-821X(95)00150-B.

52. Silantyev S.A., 1998. Origin conditions of the Mid-Atlantic Ridge plutonic complex at 13–17 N. Petrology 6 (4), 351–387.

53. Симонов В.А., Колобов В.Ю., Пейве А.А. Петрология и геохимия геодинамических процессов в Центральной Атлантике. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1999. 226 с.

54. Simonov V.A., Sharkov E.V., Kovyazin S.V., 2009. Petrogenesis of the Fe-Ti intrusive complexes in the Sierra Leone region, Central Atlantic. Petrology 17 (5), 488–502. https://doi.org/10.1134/S086959110905004X.

55. Skolotnev S.G., Bel’tenev V.E., Lepekhina E.N., Ipat’eva I.S., 2010. Younger and older zircons from rocks of the oceanic lithosphere in the Central Atlantic and their geotectonic implications. Geotectonics 44 (6), 462–492. https://doi.org/10.1134/S0016852110060038.

56. Thy P., 2003. Igneous petrology of gabbros from Hole 1105A: oceanic magma chamber processes. In: J.F. Casey, D.J. Miller (Eds.), Hammer Drilling and NERO, Scientific Results. Proceedings of the Ocean Drilling Program, vol. 179, p. 1-76. https://doi.org/10.2973/odp.proc.sr.179.017.2003.

57. Tucholke B.E., 1998. Discovery of “Megamullions” Reveals Gateways Into the Ocean Crust and Upper Mantle. OCEANUS 41 (1), 15–19.

58. Turcotte D.L., Schubert G., 2002. Geodynamics. 2nd edition. Cambridge University Press, Cambridge, 456 р.

59. Vasco D.W., Johnson L.R., Pulliam R.J., Earle P.S., 1994. Robust inversion of IASP91 travel time residuals for mantle P and S velocity structure, earthquake mislocations, and station corrections. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 99 (B7), 13727–13755. https://doi.org/10.1029/93JB02023.

60. Русский перевод: Уэйджер Л., Браун Г. Расслоенные изверженные породы. М.: Мир, 1970. 553 с.

61. Wilson M., 1989. Igneous Petrogenesis, a Global Tectonic Approach. Unvin Hyman, London, 466 p.

62. Zorin Y.A., Sklyarov E.V., Belichenko V.G., Mazukabzov A.M., 2007. Evolution of island arcs and geodynamics of the Eastern Central Asian Foldbelt in the Neogea. Doklady Earth Sciences 412 (1), 39–42. https://doi.org/10.1134/S1028334X07010096.