Тектоника пассивных окраин южного океана в регионе Африки – Восточной Антарктиды
- Авторы: Меланхолина Е.Н.1, Сущевская Н.М.2
-
Учреждения:
- Геологический институт РАН
- Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН
- Выпуск: № 4 (2019)
- Страницы: 25-42
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/0016-853X/article/view/15646
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0016-853X2019325-42
- ID: 15646
Цитировать
Полный текст



Аннотация
На основе рассмотрения геолого-геофизических данных по сопряженным окраинам Африки – Восточной Антарктиды проведено обсуждение особенностей подготовки континентального раскола в центральной части суперконтинента Гондваны. При использовании исторического подхода показана значительная унаследованность в развитии средне-позднеюрских растяжений литосферы и магматизма от предшествовавшего времени. Прослежена приуроченность тектоно-магматической активности в первую очередь к древним ослабленным зонам на проксимальной окраине, ее последующая миграция и локализация в пределах дистальных окраин, с дальнейшим океаническим раскрытием. Обсуждаются геохимические особенности магм региона и их источники. Приведены доказательства определяющего влияния плюма Кару-Мод на развитие магматизма. Рассматривается одна из важных особенностей проявления плюма – присутствие высокомагнезиальных железистых пикритов, связанных с плавлением специфического по составу пироксенитового источника, приуроченное к центральной части плюма и соответствующее наиболее ранним излияниям. Показано, что источником магматизма начального этапа могло являться вещество поднимающегося плюма, а магмы поступали на поверхность по существующим трещинам без взаимодействия с литосферой. В ходе эволюции примесь пироксенитов в источнике уменьшалась и расплавы приобретали особенности подплавляющейся литосферной мантии, что отражалось в изотопных характеристиках расплавов с преобладанием обогащенного компонента EM II. Дано сравнение структуры и магматизма на окраинах Южного океана и юга Атлантики. Обсуждается расположение мезозойских плюмов Кару-Мод и Тристан, как и зоны последующего раскола Гондваны, над краевой частью Африканского суперплюма, указывающее на связь поверхностных и глубинных событий.
Ключевые слова
Полный текст

Об авторах
Е. Н. Меланхолина
Геологический институт РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: e.melanh@gmail.com
Россия, Москва, 119017, Пыжевский пер., д. 7
Н. М. Сущевская
Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН
Email: e.melanh@gmail.com
Россия, Москва, 119995, ул. Косыгина, д. 19
Список литературы
- Беляцкий Б.В., Прасолов Э.М., Сущевская Н.М., Михальский Е.В., Луттенен А.В. Особенности изотопного состава юрских магм Антарктиды (Земля Королевы Мод) // Докл. РАН. 2002. Т. 386. № 4. С. 529–532.
- Дубинин Е.П. Геодинамические обстановки образования микроконтинентов, погруженных плато и невулканических островов в пределах континентальных окраин // Океанология. 2018. Т. 58. № 3. С. 463–475.
- 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. 1999. Т. 1. № 5. С. 423–443.
- Лейченков Г.Л., Гусева Ю.Б., Гандюхин В.В., Иванов С.В. Строение земной коры и история геологического развития осадочных бассейнов Индоокеанской акватории Антарктики / СПб.: ВНИИОкеангеология, ПМГРЭ, 2015. 199 c.
- Лейченков Г.Л., Сущевская Н.М., Беляцкий Б.В. Геодинамика атлантического и индийского секторов Южного океана // Докл. РАН. 2003. Вып. 391. № 5. С. 675–678.
- Меланхолина Е.Н., Сущевская Н.М. Развитие континентальных окраин Атлантического океана и последовательный раскол суперконтинента Пангея-3 // Геотектоника. 2017. № 2. С. 44–58.
- Меланхолина Е.Н., Сущевская Н.М. Тектоно-магматическое развитие континентальных окраин Южной Атлантики и раскрытие океана // Геотектоника. 2018. № 2. С. 20–41.
- В.Н. Пучков. Взаимосвязь плитотектонических и плюмовых процессов // Геотектоника. 2016. № 4. С. 88–104.
- Соболев А.В., Криволуцкая Н.А., Кузьмин Д.В. Петрология родоначальных расплавов и мантийных источников магм Сибирской трапповой провинции // Петрология. 2009. Т. 17. № 3. С. 276–310.
- Сущевская Н.М., Беляцкий Б.В., Лейченков Г.Л., Батанова В.Г., Соболев А.В. Изотопная характеристика юрского плюмового магматизма в провинции Альманрригген (Земля Королевы Мод, Восточная Антарктида) // Докл. РАН. 2019. В печати.
- Allen R., Tucholke B. Petrography and implications of continental rocks from the Agulhas Plateau, southwest Indian Ocean // Geology. 1981. Vol. 9. Р. 463–468.
- Armienti P., Longo P. Three-dimensional representation of geochemical data from a multidimensional compositional space // Int. J. Geosciences. 2011. No. 2. P. 231–239.
- Basov I.A., Ciesielski P.F., Krasheninnikov V.A., Weaver F.M., Wise S.W. Jr. Biostratigraphic and paleontologic synthesis: Deep Sea Drilling Project Leg 71, Falkland Plateau and Argentine Basin // Ed. by W.J. Ludwig, V.A. Krasheninikov, et al. / Washington: U.S. Government Print. Office. Init. Rep. DSDP. 1983. Vol. LXXI. Part.1. Р. 445–460.
- Bayer B., Geissler W.H., Eckstaller A., Jokat W. Seismic imaging of the crust beneath Dronning Maud Land, East Antarctica // Geophys. J. Int. 2009. Vol. 178. P. 860–876.
- Becker T.W., L. Boschi. A comparison of tomographic and geodynamic mantle models // Geochem. Geophys. Geosyst. 2002. Vol. 3. No. 1. P.1003. doi:10.129/2001GC000168.
- Ben-Avraham Z., Hartnady C.J.H., Kitchin K.A. Structure and tectonics of the Agulhas-Falkland fracture zone // Tectonophysics. 1997. Vol. 282. No. 3. Р. 83–98.
- Ben-Avraham Z., Hartnady C.J.H., le Roex A.P. Neotectonic activity on continental fragments in the Southwest Indian Ocean: Agulhas Plateau and Mozambique Ridge // J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100. No. B4. P. 6199–6211.
- Beniest A. From continental rifting to conjugate margins: Insights from analogue and numerical modelling. Dr. Thesis. Paris: University of Pierre et Marie Curie, 2017. 211 р.
- Burke K., Dewey J.F. Plume-generated triple junctions: key indicators in applying plate tectonics to old rocks // J. Geol. 1973. Vol. 81. Р. 406–433.
- Campbell I.H., Griffiths R.W. Implications of mantle plume structure for the evolution of flood basalts // Earth Planet. Sci. Lett. 1990. Vol. 99. P. 79–93.
- Catuneanu O., Wopfner H., Eriksson P.G., Cairncross B., Rubidge B.S., Smith R.M.H., Hancox P.J. The Karoo basins of South-Central Africa // J. African Earth Sci. 2005. Vol. 43. Р. 211–253.
- Cox K.G. The Karoo Province // Continental flood basalts / Ed. by J.D. MacDougall. Dordrecht: Kluwer Academic, 1988. P. 239–271.
- Elburg M., Goldberg A. Age and geochemistry of Karoo dolerite dykes from northeast Botswana // J. African Earth Sci. 2000. Vol. 31. No. 3-4. 2000. P. 539–554.
- Ellam R.M., Cox K.G. A Proterozoic lithospheric source for Karoo magmatism: evidence from the Nuanetsi picrites // Earth Planet. Sci. Lett. 1989. Vol. 92. No. 2. Р. 207–218.
- Elliot D.H., Fleming T.H. Weddell triple junction: The principal focus of Ferrar and Karoo magmatism during initial breakup of Gondwana // Geology. Vol. 28. No. 6. P. 539–542.
- Encarnación J., Fleming T.H., Elliot D.H., Eales H.V. Synchronous emplacement of Ferrar and Karoo dolerites and the early breakup of Gondwana // Geology. 1996. Vol. 24. No. 6. P. 535–538.
- Erlank A.J., Duncan A.R., Marsh J.S., Sweeney R.J., Hawkesworth C.J., Milner S.C., Miller R.M., Rogers N.W. A laterally extensive geochemical discontinuity in the subcontinental Gondwana lithosphere // Geochemical Evolution of the Continental Crust Conference 11-16 July, 1988, Pocos de Caldes, Brazil / Int. Assoc. of Geochem. Cosmochem. Abstr. 1988. Р. 1–10.
- Ernst R.E., Buchan K.L. Giant radiating dyke swarms: Their use in identifying pre-Mesozoic large igneous provinces and mantle plumes // Large igneous provinces: Continental, oceanic, and planetary flood volcanism / Ed. by J.J. Mahoney, M.F. Coffin. AGU: Geophys. Monogr. 1997. Vol. 100. P. 297–333.
- Ferraccioli F., Jones P.C., Curtis M.L., Leat P.T., Riley T.R. Tectonic and magmatic patterns in the Jutulstraumen rift (?) region, East Antarctica, as imaged by high-resolution aeromagnetic data // Earth Planets Space. 2005. Vol. 57. Р. 767–780.
- Fouch M.J., James D.E., VanDecar J.C., Van der Lee S., Kaapvaal Seismic Group. Mantle seismic structure beneath the Kaapvaal and Zimbabwe Cratons // Geol. Soc. of South Africa. 2004. Vol. 107. No. 1–2. Р. 33–44.
- Gaina С., Torsvik T.H., Douwe J., van Hinsbergen J., Medvedev S., Werner S.C., Labails C. The African Plate: A history of oceanic crust accretion and subduction since the Jurassic // Tectonophysics. 2013. Vol. 604. Р. 4–25.
- Gibson S.A. Major element heterogeneity in Archean to Recent mantle plume starting-heads // Earth Planet. Sci. Lett. 2002. Vol. 195. No. 1-2. P. 59–74.
- Gohl K. Antarctica’s continent-ocean transitions: consequences for tectonic reconstructions // Antarctica: A Keystone in a Changing World / Ed. by A.K. Cooper, P.J. Barrett, H. Stagg, B. Storey, E. Stump, W. Wise and the 10th ISAES editorial team. Proc.10th Int. Symp. on Antarctic Earth Sci. Washington, DC: National Acad. Press. 2008. Р. 29–38. doi: 10.3133/of2007-1047.kp04.
- Gohl K., Uenzelmann-Neben G. The crustal role of the Agulhas Plateau, southwest Indian Ocean: evidence from seismic profiling // Geophys. J. Int. 2001. Vol. 144. No 3. P. 632–646.
- Gohl K., Uenzelmann-Neben G., Grobys N. Growth and dispersal of a Southeast African Large Igneous Province // South Afr. J. Geol. 2011. Vol. 114. No 3-4. P. 379–386.
- Grand S.P., van der Hilst R.D., Widiyantoro S. Global seismic tomography: a snapshot of convection in the Earth // GSA Today. 1997. Vol. 7. No 4. P. 2–7.
- Grantham G.H, Macey P.H., Ingram B.A., Roberts M.P., Armstrong R.A., HokadaT., Shiraishi K., C. Jackson, Bisnath A., Manhica V. Terrane Correlation between Antarctica, Mozambique and Sri Lanka; Comparisons of Geochronology, Lithology, Structure and Metamorphism and possible implications for the geology of southern Africa and Antarctica // Geol. Soc London, Spec. Publ. 2008. Vol. 308. Р. 91–119.
- Hartnady, C.J.H., Ben-Avraham Z., Rogers J. Deep-ocean basins and submarine rises off the continental margin of southeastern Africa, new geological research developments // Sci. African J. 1992. Vol. 88. Р. 534–539.
- Hastie W.W., Watkeys M.K., Aubourg C. Magma flow in dyke swarms of the Karoo LIP: Implications for the mantle plume hypothesis // Gondwana Research. 2014. Vol. 25. Р. 736–755.
- Hawkesworth C.J., Marsh J.S., Duncan A.R., Erlank A.J., Norry M.J. The role of continental lithosphere in the generation of the Karoo volcanic rocks: evidence fom combined Nd- and Sr-isotopes studies // Geol. Soc. South Afr. Spec. Publ. 1984. Vol. 13. P. 341–354.
- Heinonen J.S., Carlson R.W., Luttinen A.V. Isotopic (Sr, Nd, Pb, and Os) composition of highly magnesian dikes of Vestfjella, western Dronning Maud Land, Antarctica: A key to the origins of the Jurassic Karoo large igneous province? // Chem. Geol. 2010. Vol. 277. Р. 227–244.
- Heinonen J.S., Carlson R.W., Luttinen A.V., Bohrson, W.A. Enriched continental flood basalts from depleted mantle melts: modeling lithospheric contamination of Karoo lavas from Antarctica // Contrib. Mineral. Petrol. 2016. Vol. 171. No. 1. Р. 9.
- Heinonen J.S., Carlson R.W., Riley T.R., Luttinen A.V., Horan M.F. Subduction-modified oceanic crust mixed with a depleted mantle reservoir in the sources of the Karoo continental flood basalt province // Earth Planet. Sci. Lett. 2014. Vol. 394. P. 229–241.
- Heinonen J.S, Luttinen A.V., Riley T.R., Michallik R.M. Mixed pyroxenite–peridotite sources for mafic and ultramafic dikes from the Antarctic segment of the Karoo continental flood basalt province // Lithos. 2013. Vol. 177. Р. 366–380.
- Heinonen J.S., Luttinen A.V., Whitehouse M.J. Enrichment of 18O in the mantle sources of the Antarctic portion of the Karoo large igneous province // Contrib. Mineral. Petrol. 2018. Vol. 173. No. 3. Р. 1–26.
- Hoernle K., Schwindrofska A., Werner R., van den Bogaard P., Hauff F., Uenzelmann-Neben G., Garbe-Schönberg D. Tectonic dissection and displacement of parts of Shona hotspot volcano 3500 km along the Agulhas-Falkland Fracture Zone // Geology. 2016. Vol. 44. No 4. Р. 263–266.
- Jokat W., Ritzmann O., Reichert C., Hinz K. Deep crustal structure of the continental margin off the Explora Escarpment and in the Lazarev Sea, East Antarctica // Marine Geophys. Res. 2004. Vol. 25. No 3-4. Р. 283–304.
- Jourdan F., Bertrand H., Féraud G., Le Gall B., Watkeys M.K. Lithospheric mantle evolution monitored by overlapping large igneous provinces: case study in southern Africa // Lithos. 2009. Vol. 107. P. 257–269.
- Jourdan F., Bertrand H., Sharer U., Blichert-Toft J., Féraud G., Kampunzu A.B., Le Gall B., Watkeys M.K. Major and Trace Element and Sr, Nd, Hf, and Pb Isotope Compositions of the Karoo Large Igneous Province, Botswana-Zimbabwe: Lithosphere vs Mantle Plume Contribution // J. Petrol. 2007. Vol. 48. P. 1043–1077.
- Jourdan F., Féraud G., Bertrand H., Kampunzu A.B., Tshoso G., Le Gall B., Tiercelin J.J., Capiez P. The Karoo triple junction questioned: evidence from 40Ar/39Ar Jurassic and Proterozoic ages and geochemistry of the Okavango dyke swarm (Botswana) // Earth Planet. Sci. Lett. 2004. Vol. 222. P. 989–1006.
- Jourdan F., Féraud G., Bertrand H., Watkeys M.K., Kampunzu A.B., Le Gall B. Basement control on dyke distribution in Large Igneous Provinces: case study of the Karoo triple junction // Earth and Planet. Sci. Letters. 2006. Vol. 241. P. 307–322.
- Jourdan F., Féraud G., Bertrand H., Watkeys M.K., Renne P.R. The 40Ar/39Ar ages of the sill complex of the Karoo large igneous province: Implications for the Pliensbachian-Toarcian climate change // Geochem. Geophys. Geosyst. 2008. Vol. 9. No 6. Q06009. doi: 10.1029/2008GC001994.
- Kamenetsky V.S., Maas R., Kamenetsky M., Yaxley G.M., Ehrig K., Zellmer G.F., Bindeman I., Sobolev A.V., Kuzmin D.V., Ivanov A.V., Woodhead J., Schilling J.-G. Multiple mantle sources of continental magmatism: insights from”high-Ti” picrites of Karoo and other large igneous provinces // Chem. Geology. 2016. Vol. 455. Р. 22–31.
- Klimke J., Franke D., Mahanjane E.S., Leitchenkov G. Tie points for Gondwana reconstructions from a structural interpretation of the Mozambique Basin, East Africa and the Riiser-Larsen Sea, Antarctica // Solid Earth. 2018. Vol. 9. Р. 25–37.
- Kristoffersen Y., Hofstede C., Diez A., Blenkner R., Lambrecht A., Mayer C., Eisen O. Reassembling Gondwana: A new high quality constraint from vibroseis exploration of the sub-ice shelf geology of the East Antarctic continental margin // J. Geophys. Res. 2014. Vol.119. No 12. P. 9171–9182.
- Leitchenkov G., Guseva J., Gandyukhin V., Grikurov G., Kristoffersen, Y., Sand M., Golynsky A., Aleshkova N. Crustal structure and tectonic provinces of the Riiser-Larsen Sea area (East Antarctica): results of geophysical studies // Marine Geophys. Res. 2008. Vol. 29. Р. 135–158.
- Linol B., de Wit M.J., Milani E.J., Guillocheau F., Scherer C. New regional correlations between the Congo, Paraná and Cape-Karoo Basins of Southwest Gondwana // Geology and Resource Potential of the Congo Basin / Ed. by M. de Wit, F. Guillocheau. Berlin, Heidelberg: Springer, 2015. Region. Geol. Rev. Р.183–192.
- Luttinen A.V. Bilateral geochemical asymmetry in the Karoo large igneous province // Sci. Rep. 2018. Vol. 8. Р. 5223–5234. doi: 10.1038/s41598-018-23661-3.
- Luttinen A.V., Furnes H. Flood basalts of Vestfjella: Jurassic magmatism across an Archaean-Proterozoic lithospheric boundary in Dronning Maud Land, Antarctica // J. Petrol. 2000. Vol. 41. Р. 1271–1305.
- Luttinen A.V., Heinonen J.S., Kurhila M., Jourda F., Saku I., Huhma K.V.H. Depleted Mantle-sourced CFB Magmatism in the Jurassic Africa–Antarctica Rift: Petrology and 40Ar/39Ar and U/Pb Chronology of the Vestfjella Dyke Swarm, Dronning Maud Land, Antarctica // J. Petrol. 2015. Vol. 56. No 5. P. 919–952.
- Marsh J.G. Satellite altimetry // Rev. Geophys. Space Phys. 1983. Vol. 21. No 3. P. 574–580.
- Melluso L., Cucciniello C.O., Petrone C.M., Vasconcelos L., Lustrino M., Morra V., Tiepolo M. Petrology of Karoo volcanic rocks in the southern Lebombo monocline, Mozambique // J. African Earth Sci. 2008. Vol. 52. Р.139–151.
- Müeller C.O., Jokat W. Geophysical evidence for the crustal variation and distribution of magmatism along the central coast of Mozambique // Tectonophysics. 2017. Vol. 712–713. P. 684–703.
- Müeller C.O., Jokat W., Schreckenberger B. The crustal structure of Beira High, Central Mozambique – Сombined investigation of wide-angle seismic and potential field data // Tectonophysics. 2016. Vol. 683. P. 233–254.
- Neumann E.-R., Svensen H., Galerne C.Y., Planke S. Multistage evolution of dolerites in the Karoo Large Igneous Province, Central South Africa // J. Petrol. 2011. Vol. 52. No. 5. P. 959–984.
- Parsiegla N., Gohl K., Uenzelmann-Neben G. The Agulhas Plateau: Structure and evolution of a Large Igneous Province // Geophys. J. Int. 2008. Vol. 174. No 1. P. 336–350.
- Parsiegla N., Stankiewicz J., Gohl K., Ryberg T., Uenzelmann-Neben G. Southern African continental margin: Dynamic processes of a transform margin // Geochem., Geophys., Geosyst. 2009. Vol. 10. No. 3. Q03007 doi: 10.1029/2008GC002196
- Puffer J.H. Contrasting high field strength element contents of continental flood basalts from plume vs reactivated-arc sources // Geology. 2001. Vol. 29. Р. 675–678.
- Riley T.R., Leat P.T., Curtis M.L., Millarrobert I.L., Duncan F.A. Early–Middle Jurassic dolerite dykes from Western Dronning Maud Land (Antarctica): A. Identifying Mantle Sources in the Karoo Large Igneous Province // J. Petrol. 2005. Vol. 46. No. 7. P. 1489–1524.
- Schaeffer A.J., Lebedev S. Global shear speed structure of the upper mantle and transition zone // Geophys. J. Int. 2013. Vol. 194. P. 417–449.
- Schandl E.S., Gorton M.P., Wicks F.J. Mineralogy and geochemistry of alkali basalts from Maud Rise, Weddell Sea, Antarctica // Ed.by Barker P. E, Kennett J. P., et al. Washington: College Station, TX (ODP), 1990. Proc. ODP. Sci. Res. Vol. 113. Р. 5–14.
- Scheiber-Enslin S.E., Ebbing J., Webb S.J. New depth maps of the Main Karoo Basin, used to explore the Cape isostatic anomaly // South African J. Geol. 2015. Vol. 118. P. 261–284.
- Schimmel M., Assumpcao M., Vandecar J. C. Seismic velocity anomalies beneath SE Brazil from P and S wave travel time inversions // J. Geophys. Res. 2003. Vol. 108. No B4. P. 2191–2203.
- Stankiewicz J., Parsiegla N., Ryberg T., Gohl K., Weckmann U., Trumbull R., Weber M. Crustal structure of the southern margin of the African continent: Results from geophysical experiments // J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113. P. B10313 1-15. doi: 10.1029/2008JB005612.
- Storey B.C., Kyle P.R. An active mantle mechanism for Gondvana breakup // South African J. Geol. 1977. Vol. 100. P. No 4. Р. 283–290.
- Sushchevskaya N.M., Belyatsky B.V., Laiba A.V. Origin, distribution and evolution of plume magmatism in East Antarctica // Volcanology / Ed. by F. Stoppa. Croatia. INTECH Rijeka, 2011. Р. 3–29.
- Svensen H., Corfu F., Polteau S., Hammer Ø., Planke S. Rapid magma emplacement in the Karoo Large Igneous Province // Earth Planet. Sc. Lett. 2012. Vol. 325–326. Р. 1–9.
- Thompson R.W. Mesozoic sedimentation on the Eastern Falkland Plateau // Ed. by S. W. Wise (Jr.) / Proc. DSDP. 1977. Vol. 36. Р. 877–891.
- Torsvik T.H., Smethurst M.A., Burke K., Steinberger B. Large igneous provinces generated from the margins of the large low-velocity provinces in the deep mantle // Geophys. J. Int. Tectonics and geodynamics. 2006. Vol. 167. Р. 1447–1460.
- Torsvik T. H., van der Voo R., Doubrovine P., Burke K., Steinberger B., Ashwal L.D., Trønnes R., Webb S.J., Bull A.L. Deep mantle structure as a reference frame for movements in and on the Earth. // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. Vol. 111. No. 24. Р. 8735–8740.
- Youssof M., Thybo H., Artemieva I.M., Levander A. Moho depth and crustal composition in Southern Africa // Tectonophysics. 2013. Vol. 609 Р. 267–287.
- Valuer T. L. Volcanogenic sediments and their relation to landmass volcanism and sea floor-continent movements, western Indian Ocean, leg 25, Deep Sea Drilling Project // Ed. by T.L.Valluer, S.M. White / Init. Reports DSDP. Washington, 1974. Vol. XXV. Р. 515–542.
- White R., McKenzie D. Magmatism at rift zones: the generation of volcanic continental margins and flood basalts // J. Geophys. Res. 1989. Vol. 94. No B6. P.7685–7729.
Дополнительные файлы
