Kjemiske provinser, geodynamikk og smelting i mantelen under NØ-Atlanteren og Gakkel-ryggen

NHM-forsker: Reidar G. Trønnes
Assosierte forsker(e): V. Debaille, T.E. Waight

This page in English

Tholeiitiske basalter på midthavsryggene i NØ-atlanteren og i rift-sonene på Island er dannet ved omfattende oppsmelting (20-30%) av asthenosfæren. Oppsmeltingen skyldes trykkavlasting i varm og lett asthenosfære som flyter opp p.g.a. plate-spredningen. De tholeittiske basaltene gir kjemisk informasjon om tungt-smeltelige komponenter i mantelen. På Island finnes også vulkanske flankesoner med alkaline basalter dannet ved lav-gradsoppsmelting på relativt stort dyp. Disse basaltene gir informasjon om lett-smeltelige deler av den oppstrømmende mantelen som tilføres fra den dype og vertikale søylestrømmen under Vatnajøkull. I de øverste 300-150 km avbøyes den vertikale strømmen slik at materialet strømmer utover til sidene. Diakrone, V-formete rygger langs spredningaksene utover fra Island er dannet ved pulserende strøm av varm og relativt lettsmeltelig mantel fra den vertikale søylestrømmen ut til avstander på minst 1000 km fra Island.

Alkalibasaltene på Jan Mayen prøvetar de mest lett-smeltelige mantelkomponenter fra enda større dyp (ca. 150 km) enn de alkaline flankesonebasaltene på Island (ca. 100 km). Petrologiske og isotopgeokjemiske undersøkelser av primitive alkaline flankesonebasaltene fra Island og Jan Mayen (Trønnes et al. 1999, Debaille et al. 2009) har gitt nye viktige data, bl.a. Sr-Nd-Pb-He-Os-isotopforhold. Den viktigste nye oppdagelsen er at 187Os/188Os-forholdet er så lavt i de mest anrikede basaltene fra Jan Mayen og Snæfellsnes at et betydelig smeltebidrag fra gammel utarmet og senere anriket kontinental mantel-lithosfære er påkrevet. En sammenstilling av våre nye resultater og publiserte data fra tholeittiske basalter fra spredningsryggene og de Islandske riftsonene viser at tre hovedkomponenter, karakterisert ved følgende relative forhold (høyt: H, middels: M, lavt: L) for henholdsvis 87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, 206Pb/204Pb, 187Os/188Os og 3He/4He:
1. Sammensatt søylestrøm-komponent: M, M, H, H, H (utarmet nedre mantel og resirkulert havbunnsskorpe)
2. Smelte-utarmet og senere re-anriket kontinental lithosfære: H, L, M, L, L
3. Utarmet asthenosfære: L, H, L, M, L

Hver av disse sammensatte komponentene inneholder både utmesltete og anrikete underkomponenter. Isotopforholdene varierer mer mellom de ulike anrikete komponentene enn mellom de utarmete komponentene. 3He/4He-forholdet er imidlertid mye høyere i den utarmete søylestrømskomponenten enn i de utarmete delene av asthenosfære-komponenten og den koninentale lithosfærekomponenten. Det gamle kontinentale lithosfære-materialet kunne prinsipielt være resirkulert og blandet med den dype mantelen og bli tilført smelte-området som en del av søylestrømmen. Et enkelt regionalt variasjonsmønster tyder likevel på at dette materialet har vært innblandet i asthenosfæren i den øvre mantelen siden den kontinentale separasjonen mellom Norge og Grønland (55 Ma), mellom Grønland og den kontinentale Jan Mayen-ryggen (35 Ma) og mellom Grønland og Spitsbergen (35 Ma). Anriket og utarmet kontinental lithosfære setter et felles preg på basaltene fra Jan Mayen, Kolbeinseyryggen, Mohnsryggen, Knipovichryggen, den vestlige delen av Gakkelryggen (nærnest Yermakplatået) og den Nordlige riftsonen på Island. Innslaget av kontinental lithosfære er størst i nær tilknytning til Jan Mayen-ryggen og i Wandelhavet nord for Yermakplatået, mindre langs Snæfellsnes, det Midt-Islandske beltet og de Østlige og Vestlige riftsonene på Island og aller minst langs Reykjanesryggen, på Reykjaneshalvøya, Vestmannaeyjar og i den Sørlige flankesonen. Resultatene fra våre pågående undersøkelser gir ny innsikt i blanding og progressiv smelting av passiv astenosfære, de-laminert kontinental lithosfære og den aktive søylestrømmen fra nedre mantel.

Fig. 1 Geologic and bathymetric features of the NE Atlantic . Abbreviations: JMFZ, Jan Mayen Fracture Zone; FZ, Fracture Zone; SnVFZ, Snæfellsnes Volcanic Flank Zone; SVFZ, southern Volcanic Flank Zone; WRZ, Western (Volcanic) Rift Zone; ERZ, Eastern (Volcanic) Rift Zone; NRZ, Western (Volcanic) Rift Zone. The Jan Mayen Ridge represents a continental sliver rifted off from the eastern continental margin of Greenland about 25 Ma. (Mosar et al. 2002)

Fig. 2. Diachronous V-shaped ridges along the Reykjanes, Kolbeinsey and Ægir spreading axes as seen in f ree-air gravity field from satellite altimetry (from Jones et al. 2002) . The classic V-ridges are best developed along the Reykjanes ridge. Here the migration rate of the causative plume pulses of hot/fertile material moving southwards is about 25 cm/a. The ridges east of the northern half of the Kolbeinsey Ridge appear to be more parallel with the spreading axis, possibly indication a slightly higher northward migration rate. In contrast, the V-shaped ridges along the older and now extinct Ægir axis forms a larger angle of 45º (east side) to 90º (west side) with the spreading axis, indicating northeastern migration rate of 3-6 mm/a (Breivik et al. 2006).

Referanser

  • Breivik, A. J., Mjelde, R., Faleide, J. I., and Murai, Y., 2006. Rates of continental breakup magmatism and seafloor spreading in the Norway Basin-Iceland plume interaction. J. Geophys. Res. 111, B07102, doi:10.1029/2005JB004004.
  • Debaille, V., Trønnes, R.G, Brandon, A.D., Waight, T.E., Graham, D., Lee, C.-T.A., 2008, Primitive off-rift basalts from Iceland and Jan Mayen: Os-isotopic evidence for a mantle source containing enriched subcontinental lithosphere. Geochim.Cosmochim. Acta., resubmitted after revisions, Feb. 2009.
  • Jones, S. M., White, N., and Maclennan, J., 2002. V-shaped ridges around Iceland: Implications for spatial and temporal patterns of mantle convection. Geochem. Geophys. Geosyst. 3, 1059, doi:10.1029/2002GC000361.
  • Mosar, J., Eide, E., Osmundsen, P. T., Sommaruga, A., and Torsvik, T. H., 2002. North Atlantic sea-floor spreading rates: implications for the Tertiary development of inversion structures of the Norwegian-Greenland Sea. J. Geol. Soc. 159, 503-515.
  • Trønnes, R.G., Planke, S., Sundvoll, B. & Imsland, P., 1999: Recent volcanic rocks from Jan Mayen: Low-degree melt fractions of enriched northeast Atlantic mantle. J. Geophys. Res. 104, 7153-7168.
Publisert 10. mars 2009 12:43 - Sist endret 28. feb. 2012 11:34