Н.М. Сущевская1, Б.В. Беляцкий2

Причины образования геохимической гетерогенности толеитового магматизма полярных областей Мирового океана

Скачать *pdf

1 Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ), РАН, Москва

2 Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана (ВНИИОкеангеология) МПР РФ, РАН, Санкт-Петербург, Россия

 

 

Проведенное сравнение толеитового магматизма в пределах спрединговых зон полярных областей Мирового океана выявило широкую геохимическую гетерогенность мантийных источников базальтов. Различие примесных обогащенных компонентов для данных областей выдвигает на первый план вопрос о причине возникших неоднородностей. Ключ к решению проблемы возникновения геохимически обогащенных спрединговых лав в первую очередь лежит в эволюции полярных областей, особенно на ранних этапах раскрытия полярных бассейнов.

Специфика формирования арктических бассейнов связана с разнонаправленными движениями плит Арктического района, с формированием и перескоком осей спрединга. Возникновение спрединговой зоны - хребта Книповича - и последующий раздвиг совпадает по времени с магматической активностью в пределах архипелага Свальбард (~20 млн. лет назад [Czuba et al., 2004]), проявившейся в виде покровных базальтов и продолжавшейся вплоть до 10 млн. лет назад. В четвертичное время, около 1 млн. лет назад, произошла дальнейшая активизация Брейбогенского разлома и образование трех щелочных вулканов. Сложная история раскрытия Арктических морей, где Шпицберген играл важную роль, привела к тому, что в его геологии запечатлены все этапы структурной и тектонической перестройки.

Изучение неогенового магматизма о-ва Шпицберген показало, что их главное отличие - это низкие концентрации СаО, повышенные содержания FeO и Na2O, значения которых в пересчете на 8 % MgO достигают 12-17 и 3,2-4, соответственно. Оливины как главная ликвидусная фаза типичны для всех изученных образцов. По составу они более железистые, чем в толеитах хребта Книповича и лежат по магнезиальности в интервале Fo84-75 с наибольшим пиком на Fo80. Их отличают также и значительно более высокие содержания NiO, (0,4%) в наиболее магнезиальных исследованных оливинах (Fo84) по сравнению с толеитами (0,15%) той же магнезиальности хребта Книповича. По данным [Sobolev et al., 2005], оливины с подобным высоким содержанием никеля не могли образоваться из продуктов плавления типичных мантийных перидотитов из-за значительного перераспределения Ni в богатый оливином рестит. Обогащенные Ni оливины свидетельствуют скорее всего о безоливиновом гибридном источнике, образованном в результате реакции мантийного перидотита и корового рециклированного вещества. При этом доля пироксенитового компонента существенно возрастает в неогеновых базальтах Шпицбергена по сравнению с рифтовыми базальтами хр. Книповича. Неогеновые базальты обладают повышенными значениями радиогенных изотопов Pb - 207Рb/204Рb (15,5-15,55), 206Pb/204Pb (18,4-18,6), 208Pb/204Pb (38,4-38,6) и 87Sr/86Sr (0,7038-0,7048), что выше значений щелочных базальтов четвертичных вулканов Шпицбергена [Сущевская и др., 2008]. На корреляционных графиках по трем провинциям литофильные элементы и изотопных данные образуют единые тренды, что свидетельствует о генетической близости указанных образований (рис. 1). Как установлено в работе [Ionov et al., 2002], четвертичный щелочной магматизм вулканов сопряжен с плавлением континентальной мантии. Выявленные фрагменты мантийных пород, вынесенные мантийными потоками, свидетельствуют о гетерогенности мантии под о-вом Шпицберген, который в первую очередь может быть связан с метасоматозом мантийных пород обогащенными расплавами, проникающими в мантийную матрицу, на что указывают данные по составам метасоматических прожилков в мантийных включениях [Ionov et al., 2002]. Единый тренд - от деплетированного источника до обогащенного источника с высокими значениями отношений изотопов Sr и Nd, идентичного по характеристикам неогеновым базальтам о-ва Шпицберген, образован базальтами арктического района (см. рис. 1).

Рисунок 1

Образование медленно-спредингового хребта Книповича связано с сложными разнонаправленными движениями плит Арктического района, в результате чего на месте существующего трансформного разлома, разъединяющего Гренландию и Шпицберген, была образована спрединговая зона (хребет Книповича) [Czuba et al., 2004]. Неустойчивость основного направления спрединга привела к формированию в его пределах специфической мантии, часто метасоматизированной расплавами ранних этапов плавления. Ее вовлечение в процесс плавления при перескоке оси спрединга будет приводить к образованию обогащенных магм.

Формирование Южного океана во многом связано с расколом Гондваны, последующим за проявлением крупного плюма Кару-Мод, предопределившего раскол. Новые результаты изучения долеритов оазиса Ширмахера позволили уточнить картину развития плюма Кару-Мод в Антарктиде. Петрологически базальты и долериты идентичны ранее изученным породам западной части Земли Королевы Мод (ЗКМ), отождествляемым с проявлением в пределах Антарктиды плюма Кару-Мод [Сущевская и др., 2009]. Пространственное положение изученных даек свидетельствует о распространении плюмового вещества на восток вплоть до оазиса Ширмахера в течение как минимум 10 млн. лет. Геохимические особенности магм оазиса Ширмахера отражают процесс коровой контаминации, происходившей как при подъеме плюма, так и в ходе его распространения [Сущевская и др., 2009]. При этом наиболее зараженными коровым компонентом являлись магмы начальной стадии активности плюма (район западной части ЗКМ). Выявленная идентичность геохимических характеристик мезозойских магм оазиса Ширмахера и обогащенных древних толеитов Индийского океана, формирующих поднятия Афанасия Никитина и центральной части плато Кергелен (скв. 749), указывает на то, что причина их обогащения - древний субстрат Гондванского материка (рис. 2). Это обусловлено процессом раскрытия Индийского океана, предопределенного влиянием плюма Кару-Мод, который происходил специфически - в присутствии неспрединговых блоков различной мощности, подобных банке Элан в центральной части плато Кергелен, а также с образованием внутриплитных вулканических поднятий, фиксируемых в рельефе дна морей окружающих Антарктиду [Leitchenkov et al., 1999]. Геохимические характеристики магматических пород образовавшихся поднятий (Афанасий Никитин, Кергелен, Натуралист, Восточно-Индийский хребет) отражают процессы, связанные с коровой ассимиляцией. Магматизм, проявившийся спустя 40 млн. лет после основной фазы вулканизма Кару-Мод на окраинах близрасположенных материков Австралии (базальты Банбери) и Индии (траппы Раджмахал), мог быть инициирован распространяющимся вдоль образующейся спрединговой зоны плюмом Кару-Мод, который впоследствии переместился и локализовался в районе плато Кергелен, где и остается до настоящего времени действующей горячей точкой. Вывод о том, что распространение глобального плюма, которым являлся плюм Кару-Мод, в течение как минимум 180 млн. лет происходило в восточном направлении и далее в пределы раскрывающегося Индийского океана вплоть до его современного положения в районе плато Кергелен, может подтверждать новейшие модели длительности формирования суперплюмов, их латерального распространения и их возможного взаимодействия с литосферой [Burov et al., 2007].

Рисунок 2

Таким образом, проведенное сравнение обогащенных толеитов полярных областей Мирового океана показало, что источником их обогащения является литосфера. Это верно как для областей, не испытывающих на себе влияния каких-либо плюмов (Полярная Атлантика), так и для областей, подверженных ими (Индийский океан).

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект № 05-06-64651, и гранта ОНЗ № 14.

 

Литература

1. Czuba W., Ritzmann О. et al. Crustal structure of the continent-ocean transition zone along two deep seismic transects in north-western Spitsbergen // Polish Polar Res. 2004. V. 25, №3/4. P. 205-221.

2. Sobolev A.V., Hofmann A.W., Kuzmin D.V. et al. The amount of recycled crust in sources of mantle-derived melts // Science. 2007. V. 316. P. 412-417.

3. Сущевская H.M., Евдокимов A.H. и др. Условия формирования четвертичного магматизма о. Шпицберген // Геохимия. 2008. 1. С. 3-19.

4. Ionov D.M., Mukasa S.B., Bodinier J.-L. Sr-Nd-Pb isotopic compositions of peridotite xeniliths from Spitsbergen : numerical modelling indicates Sr-Nd-decoupling in the mantle by melt percolation metasomatism // J. Petrol. 2002. V. 43, № 12. P. 2261-2278.

5. Сущевская H.M., Беляцкий Б.В., Лейченков Г.Л., Лайба А.А. Эволюция глубинного плюма Кару - Мод Антарктике и его влияние на магматизм ранних стадий раскрытия Индийского океана // Геохимия. 2009. № 1. С. 3-19.

6. Leitchenkov G.L., O'Brien P.E., Ishihara Т., Gandyukhin V.V. The rift structure of Prydz Bay - Cooperation Sea and history of pre-breakup crustal extension between India and Antarctica : Abstracts of 8th International Symp. on Antarctic Earth Sciences. New Zealand , 1999. P. 188-190.

7. Burov E., Guillou-Frottier L., d'Acremont E. et at. Plume head - lithosphere interactions near intra-continental plate boundaries // Tectonophysics. 2007. V. 434 (1-4). P. 15-38.

    

 

Ссылка на статью:

Сущевская Н.М., Беляцкий Б.В. Причины образования геохимической гетерогенности толеитового магматизма полярных областей Мирового океана. Геология полярных областей Земли. Материалы XLII Тектонического совещания. Том 2, 2009, с. 209-214.

 




eXTReMe Tracker

 
Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz