DOI: https://doi.org/10.1029/2025gc012556
تاريخ النشر: 2026-02-01
المؤلف: E.H. Cunningham وآخرون
الموضوع الرئيسي: التحليل الجيولوجي والجيوكيميائي
نظرة عامة
هامش النرويج الأوسط، جزء من مقاطعة شمال الأطلسي البركانية (NAIP)، تم دراسته بشكل مكثف بسبب نشاطه البركاني المرتبط بانفصال غرينلاند وأوراسيا قبل حوالي 56 مليون سنة. تستخدم هذه الدراسة نموذج انصهار إحصائي عكسي من نوع مونت كارلو لتحليل عينات البازلت من هامش فوريغ، كاشفة عن تحول كبير في معادن المصدر خلال عملية التصدع. ومن الملاحظ أن ذروة النشاط البركاني تتوافق مع زيادة الكلينوبيروكزين، على الرغم من بقاء درجات حرارة الوشاح أقل من 1500 درجة مئوية. تشير النتائج إلى أن ترقق القشرة الأرضية، بدلاً من الحرارة الشديدة في الوشاح، هو المحرك الرئيسي للإنتاج البركاني خلال انفصال القارات، مع مساهمة عمود الوشاح البروتو-آيسلندي في هذه العملية.
استخدمت الدراسة تحليلات كيميائية جيوكيميائية لعينات البازلت التي تم جمعها خلال بعثة برنامج اكتشاف المحيطات الدولية 396، والتي تغطي مراحل مختلفة من التصدع. تشير النتائج إلى تغيير سريع في معادن مصدر الوشاح، وخاصة زيادة الكلينوبيروكزين، بالتزامن مع ذروة النشاط البركاني. يوضح النموذج الجيوديناميكي المقترح عملية من ثلاث خطوات: يسمح التصدع الأولي للصهارات من الأستينوسفير المتأثر بعمود الوشاح بالصعود عبر قشرة سميكة؛ يؤدي تمدد القشرة الأرضية اللاحق إلى إعادة تحريك المواد المافية وتمزق قشرة الوشاح؛ وتؤدي عملية التصدع المستمرة إلى إعادة توازن الجيوثيرم، مما يسمح للصهارات بأخذ عينات بشكل رئيسي من مصدر أستينوسفير متأثر بالعمود مرة أخرى. تعزز هذه الدراسة الفهم لتطور النشاط البركاني والجيوديناميكي لهامش النرويج الأوسط، مما يبرز أهمية إعادة تخصيب القشرة الأرضية في النشاط البركاني خلال الانفصال.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الدراسة الضوء على الدور الهام لعمليات تكتونية الصفائح في إعادة تشكيل قارات الأرض، مع التركيز بشكل خاص على هامش النرويج الأوسط، الذي يتميز بأنه هامش غني بالصهارات. هذا الهامش هو جزء من مقاطعة شمال الأطلسي البركانية (NAIP)، والتي تشتهر بنشاطها البركاني الواسع خلال العصر الباليوسين/الأيوسيني المبكر، بدءًا من حوالي 61 مليون سنة مضت، بالتزامن مع انفصال القارات بين غرينلاند وأوراسيا. تؤكد الدراسة على أهمية قطاع فوريغ من هامش النرويج الأوسط، حيث تم جمع عينات البازلت الحديثة خلال بعثة برنامج اكتشاف المحيطات الدولية (IODP) 396، التي تهدف إلى التحقيق في الأسباب الكامنة وراء زيادة الإنتاج البركاني في هذه المنطقة.
تم اقتراح ثلاث فرضيات رئيسية بشأن النشاط البركاني المتزايد: (1) درجات حرارة محتملة مرتفعة في الوشاح بسبب التفاعل مع عمود الوشاح البروتو-آيسلندي، (2) عمليات تكتونية مثل الحمل الحراري على نطاق صغير أو تمزق القشرة الأرضية المبكر، و(3) مصدر غني بالمعادن خلال عملية التصدع. تناقش الورقة أيضًا الجدل المستمر حول طبيعة مصدر الوشاح، بما في ذلك الدور المحتمل للتنوع الصخري ومساهمات المواد المعاد تدويرها. من خلال تحليل تركيبات البازلت من البعثة 396، تهدف المؤلفون إلى توضيح الخصائص المعدنية لمصدر الوشاح والآليات التي تدفع الانصهار الزائد على هامش النرويج الأوسط.
نقاش
تركز قسم النقاش في ورقة البحث على الإعداد الجيولوجي وتركيبات البازلت التي تم جمعها خلال بعثة IODP 396 من هامش النرويج الأوسط، جزء من مقاطعة شمال الأطلسي البركانية (NAIP). تم تشكيل NAIP خلال فتح المحيط الأطلسي، ويتميز بنشاط بركاني كبير مرتبط بانفصال القارات. استردت البعثة عينات بازلتية من مواقع مختلفة (U1566، U1571، U1572، U1573، وU1574)، والتي تمثل مراحل مختلفة من التطور البركاني، من بدء التصدع إلى ذروة النشاط البركاني والترسيب البحري اللاحق. تتكون عينات البازلت بشكل أساسي من بازالت خالي من البلورات، مع تحليلات كيميائية جيوكيميائية تشير إلى تباينات في تركيبات العناصر الرئيسية عبر المواقع، وخاصة في محتويات MgO وSiO₂ والقلويات. ومن الملاحظ أن البازلت من الموقع U1566 يُعتقد أنه تم وضعه في أواخر العصر الباليوسين، بينما تعود عينات المواقع الأخرى إلى العصر الأيوسيني المبكر.
تستكشف القسم أيضًا خصائص مصدر الوشاح للبازلت، باستخدام برنامج PRIMELT3 لتقدير درجات حرارة الوشاح المحتملة (T_P) وتقييم التركيب الصخري للوشاح. أشارت معظم عينات البازلت إلى مصدر من البيروكسايت، مما يشير إلى تركيبة معقدة للوشاح تشمل كل من المكونات البيريدوتيتية والمافية. استخدمت الدراسة نسب عناصر الانتقال من الصف الأول (FRTE) للتحقيق في تباين الوشاح، كاشفة أن تركيبات البازلت لا يمكن أن تُعزى فقط إلى انصهار البيريدوتيت. تضمنت منهجية النمذجة محاكاة مونت كارلو لتحديد التجميعات المعدنية الكلية للوشاح، مما أدى إلى رؤى حول الاختلافات المعدنية بين المواقع المأخوذة. تشير النتائج إلى أن الموقع U1566 أغنى في الأوليفين، بينما المواقع U1571 وU1572 أكثر غنى بالكلينوبيروكزين والجارنت، مما يبرز التباين في مساهمات مصدر الوشاح خلال عملية التصدع. بشكل عام، تسهم النتائج في فهم أعمق لديناميات الوشاح والعمليات البركانية المرتبطة بتشكيل NAIP.
DOI: https://doi.org/10.1029/2025gc012556
Publication Date: 2026-02-01
Author(s): E.H. Cunningham et al.
Primary Topic: Geological and Geochemical Analysis
Overview
The mid-Norwegian Margin, part of the North Atlantic Igneous Province (NAIP), has been extensively studied due to its volcanic activity associated with the breakup of Greenland and Eurasia approximately 56 million years ago. This research employs an inverse Monte Carlo statistical melting model to analyze basalt samples from the Vøring Margin, revealing a significant shift in source mineralogy during rifting. Notably, peak magmatism correlates with clinopyroxene enrichment, despite mantle temperatures remaining below 1500°C. The findings suggest that lithospheric thinning, rather than extreme mantle heat, is the primary driver of magmatic productivity during continental breakup, with the proto-Iceland mantle plume contributing to the process.
The study utilized geochemical analyses of basaltic samples collected during the International Ocean Discovery Program Expedition 396, spanning various stages of rifting. The results indicate a rapid change in mantle source mineralogy, particularly an increase in clinopyroxene, coinciding with the peak of magmatism. The proposed geodynamic model outlines a three-step process: initial rifting allows melts from a mantle-plume-influenced asthenosphere to ascend through a thick lithosphere; subsequent lithospheric stretching leads to the remobilization of mafic material and rupture of the mantle lithosphere; and ongoing rifting results in a re-equilibration of the geotherm, allowing magmas to predominantly sample a plume-influenced asthenospheric source again. This research enhances the understanding of the magmatic and geodynamic evolution of the mid-Norwegian Margin, highlighting the importance of lithospheric refertilization in breakup magmatism.
Introduction
The introduction of this study highlights the significant role of plate tectonic processes in reshaping Earth’s continents, particularly focusing on the mid-Norwegian Margin, characterized as an excess-magma margin. This margin is part of the North Atlantic Igneous Province (NAIP), which is notable for its extensive volcanic activity during the Paleocene/Early Eocene, beginning around 61 million years ago, coinciding with the continental breakup between Greenland and Eurasia. The study emphasizes the importance of the Vøring segment of the mid-Norwegian Margin, where recent basalt samples were collected during the International Ocean Discovery Program (IODP) Expedition 396, aimed at investigating the underlying causes of increased magmatic production in this region.
Three primary hypotheses are proposed regarding the enhanced magmatism: (1) elevated mantle potential temperatures due to the interaction with the proto-Iceland mantle plume, (2) tectonic processes such as small-scale convection or early lithospheric rupture, and (3) a particularly fertile mantle source during rifting. The paper also discusses the ongoing debate about the nature of the mantle source, including the potential role of lithological heterogeneity and the contributions of recycled materials. By analyzing the basalt compositions from Expedition 396, the authors aim to elucidate the mineralogical characteristics of the mantle source and the mechanisms driving excess melting on the mid-Norwegian Margin.
Discussion
The discussion section of the research paper focuses on the geologic setting and basalt compositions collected during IODP Expedition 396 from the mid-Norwegian Margin, part of the North Atlantic Igneous Province (NAIP). The NAIP, formed during the opening of the Atlantic Ocean, is characterized by significant volcanic activity associated with continental breakup. The expedition recovered basaltic samples from various sites (U1566, U1571, U1572, U1573, and U1574), which represent different stages of volcanic evolution, from the initiation of rifting to peak magmatic activity and subsequent marine deposition. The basalt samples predominantly consist of aphyric basalts, with geochemical analyses indicating variations in major element compositions across sites, particularly in MgO, SiO₂, and alkali contents. Notably, the basalts from Site U1566 are believed to have been emplaced in the late Paleocene, while those from other sites date to the Early Eocene.
The section further explores the mantle source characteristics of the basalts, employing the PRIMELT3 software to estimate mantle potential temperatures (T_P) and assess the lithological composition of the mantle. Most basalt samples indicated a pyroxenite source, suggesting a complex mantle composition that includes both peridotitic and mafic components. The study utilized first-row transition element (FRTE) ratios to investigate mantle heterogeneity, revealing that the basalt compositions could not solely be attributed to peridotite melting. The modeling approach incorporated a Monte Carlo simulation to determine the bulk mineral assemblages of the mantle, leading to insights about the mineralogical differences among the sampled sites. The findings indicate that Site U1566 is richer in olivine, while Sites U1571 and U1572 are more enriched in clinopyroxene and garnet, highlighting the variability in mantle source contributions during the rifting process. Overall, the results contribute to a deeper understanding of the mantle dynamics and magmatic processes associated with the NAIP’s formation.