ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2004, № 1, с. 14-22
УДК 550.382.3
МАГНЕТИЗМ БАЗАЛЬТОВ О. ТЕНЕРИФЕ (КАНАРСКИЕ ОСТРОВА)
© 2004 г. Л. В. Тихонов1, А. Н. Диденко1, 3. В. Шаронова1, В. А. Цельмович2
Объединенный институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва 2Геофизическая обсерватория "Борок" РАН, пос. Борок Ярославской обл.
Поступила в редакцию 09.09.2002 г.
Изучены щелочные, пироксеновые базальты и пироксениты острова Тенерифе Канарского архипелага. Построенные гистограммы распределения точек Кюри выявили существование трех модальных групп в районе температур 70, 150, 200°С. В тех же интервалах в пересчете на температуру находятся и моды распределения ТЮ2/РеО* (состав первичных титаномагнетитов). На этом основании делается вывод о наличии в данном регионе разноглубинных магмовых очагов. В исследованных вулканитах наблюдаются высокие значения естественной остаточной намагниченности. Замечено, что с увеличением титана в титаномагнетитах повышается степень однофазного окисления. По результатам анализа петромагнитных и микрозондовых данных и их сравнению с данными по мантийным плюмам о. Буве, островов Зеленого Мыса и Байкало-Монгольского региона можно с уверенностью говорить о наличии плюмового компонента в магматизме острова Тенерифе.
ВВЕДЕНИЕ
Канарские острова, расположенные вблизи пассивной окраины Африканского континента, являются благоприятным объектом для изучения внут-риплитного океанического магматизма. Объединенные в один архипелаг острова обладают как общими, так и индивидуальными чертами развития вулканизма. Несмотря на то, что вулканизм Канарских островов изучается длительное время, до сих пор многие вопросы, касающиеся природы магматической активности, остаются нерешенными. Это связано с тем, что в отличие от других океанических островов (Гавайи, Реюньон, Буве и др.) для них только сравнительно недавно появились данные по распределению редкоземельных элементов в вулканитах и их изотопному составу [Грачёв и др., 1992; Овчинникова и др., 1995; Грачёв, 2001].
Канарские острова делятся на три группы в зависимости от расстояния от Африканского континента. И если кора, слагающая восточные острова - Ланцароте и Фуэртевентура, в большей мере тяготеет к пассивной окраине Африканского континента, а под западными островами - Ла Пальма, Иеро - кора типично океаническая, то центральные острова - Тенерифе, Гран Кана-рия и Гомера - имеют сложное строение. Кора под ними состоит из слоя осадков от Африканского континентального поднятия, изверженных пород океанического дна и подводных вулканических интрузий [Arana, Ortiz, 1991]. Имеющиеся на сегодня фактические данные по базальтам не дают возможности однозначно
решить вопрос: Канарские острова - горячая точка или мантийный плюм? Обнадеживает последний результат по изотопии гелия в базальтах острова Тенерифе [Грачёв, Каменский, 2001], который позволяет утверждать наличие плюмового компонента.
Проблема связи вулканизма с мантийными источниками не может быть решена только в рамках химической геодинамики и требует использования геологических и геофизических методов и данных [Грачёв, 2000]. Одним из таких методов является петромагнетизм.
ПЕТРОМАГНИТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования явились щелочные оливиновые, пироксеновые базальты и пироксениты острова Тенерифе Канарского архипелага (коллекция А.Ф. Грачёва). Предположительный возраст вулканитов - от исторического до миоцена [Arana, Ortiz, 1991]. Было изучено более 40 образцов. Петромагнитные исследования включали измерение и анализ ряда стандартных магнитных характеристик: магнитная восприимчивость (K), естественная остаточная намагниченность (Jn), отношение Кенигсбергера (Q), остаточное разрушающее поле (Hcr), намагниченность насыщения (Js) и ее остаточная величина (Jrs), их соотношение. Для изучения состава магнитных минералов в базальтах проводился термомагнитный анализ: исследовались зависимости Js - T ° и Jrs - T°, и по ним определялись температуры
Таблица 1. Основные петромагнитные характеристики
N Jn, А/м К х 102, ед. СИ Q Js, Ам2/кг Jrs/Js Тс, °С Jst/Js Хср Т1 с
2 1.80 220 1.11
4 15.8 5.3 7.5 6.17 0.08 520 0.76
4-1 0.3 0.8 1.0 0.77 0.20 150 1.12
6 15.3 4.1 9.4 1.37 0.07 60 0.77
7 8.2 2.8 7.4 2.38 0.10 570 0.99
11 8.5 3 7.0 1.21 0.08 150 1.50 0.352 75
13 8.5 0.4 53.4 0.39 0.12 100
15 0.7 3.1 0.5 2.35 0.08 560
16 0.8 3.7 0.6 2.26 0.04 200 1.60 0.272 20
18 2.4 0.35 17.3 0.81 0.12 530 1.06
19 10.5 2.1 12.5 0.57 0.06 70 0.76
20 4.1 2.1 4.9 0.76 0.11 200 1.84 0.261 10
20А 5.5 3.4 4.0 1.77 0.09 530 0.94
21 20.3 3.9 13.0 2.21 0.11 150 1.00
22 1.4 1.5 2.3 1.49 0.13 200 0.312 80
23 46.0 4.6 25.1 2.95 0.10 520 0.92
25 22.5 0.7 84.9 0.48 0.09 80 1.47
27 5.2 1.5 8.6 1.05 0.11 170 0.80 0.325 60
27-2 4.7 1 11.6 0.62 0.07 200 1.95 0.414 205
30 0.5 0.5 2.3 0.65 0.08 560 0.89
31 7.4 2.8 6.6 3.26 0.08 580 0.91
32 10.8 4 6.7 4.70 0.09 570 0.91
33 1.2 0.1 34.6 0.23 0.22 60 3.33
34 0.9 0.3 8.0 0.48 0.19 230 4.94 0.385 190
35 2.8 1 7.0 0.67 0.19 210 3.39 0.307 125
47 31.8 4.3 18.4 3.99 0.14 520 0.91
49 39.8 0.4 24.5 0.73 0.15 200 0.84
50 3.8 4.2 2.3 1.92 0.06 190 1.14 0.302 60
52 4.7 5.4 2.2 2.76 0.10 150 1.17 0.373 100
53-1 3.9 0.25 39.8 0.33 1.15 150 1.46
53-2 2.2 1.1 4.8 0.55 0.07 70 2.04
54 18.0 2.1 21.2 2.07 0.19 580 0.96
56 19.3 5.9 8.4 1.69 0.01 120 0.97 0.334 20
59-1 2.0 1.5 3.5 0.63 0.08 190 1.03 0.259 0
59-2 4.7 1.1 10.8 0.62 0.06 200 1.04
60 12.0 4.2 7.1 4.29 0.11 570 0.68
61 1.4 1.1 3.2 0.54 0.07 130 1.94
62 19.4 4.3 11.3 2.66 0.08 200 0.95 0.328 95
63 5.9 2.7 5.6 3.17 0.09 570 0.94
66 3.7 3.9 2.4 2.93 0.06 540 0.96
67 5.9 2 7.6 1.00 0.11 160 1.04 0.407 150
68 1.8 3.4 1.4 1.29 0.06 200 1.43 0.419 210
70 6.5 2.8 5.8 1.05 0.10 150 1.80
71 30.0 2.1 35.6 1.42 0.18 170 1.06 0.331 70
75-2 17.5 2.2 20.4 2.31 0.13 580 0.88
89-6 1.9 1.7 2.7 0.65 0.03 120 4.26
ср. зн. 9.8 2.36 14.7 1.7 0.1 286 1.4
Примечание: N - номер образца; К - магнитная восприимчивость; ]п - естественная остаточная намагниченность; Q - отношение Кенигсбергера; Js - намагниченность насыщения; - отношение останочной намагниченности насыщения к
намагниченности насыщения; Нсг - остаточная коэрцитивная сила; Тс - температура Кюри; - отношение
намагниченности насыщения после нагрева до 600 °С к исходной величине; Хср - отношение ТЮ2/РеО ; Тс1 - (Тс, изм. - Тс, расч.); ср. зн. - среднее значение.
Таблица 2. Корреляционные связи
К а Л Агз/А Т с А/А
Ап 0.28 0.4 0.31 0.12 0.14 -0.37
К -0.38 0.74 -0.42 0.32 -0.39
а -0.21 0.18 -0.25 -0.1
А -0.16 0.66 -0.43
АгзАз 0.02 0.26
Тс -0.33
БеО* MgO ТЮг/БеО*
ТЮ2 -0.47 -0.07 0.95
БеО* -0.36 -0.57
MgO 0.06
А
Б
Кюри и блокирующие температуры. Петромаг-нитные характеристики приведены в табл. 1.
Величины безнагревных магнитных параметров данной коллекции мало отличаются от аналогичных характеристик большинства малоизме-ненных базальтов земной литосферы, как океанских, так и материковых, что предполагает в общем единые условия генерации ферримагнит-ной фракции, присутствующей в них. Фактор а в подавляющем большинстве случаев больше. 1. Следовательно, остаточная намагниченность доминирует над индуктивной. Отношение А/А*, в среднем порядка 0.1, говорит о том, что мы имеем дело с многодоменными зернами титаномагнети-та. Однако наблюдаются и довольно заметные особенности. Корреляционная зависимость между магнитной восприимчивостью и намагниченностью насыщения, характеризующая в определенной мере единый источник образования титаномаг-нетитов в магме, не столь отчетлива (Я = 0.74). Обычно коэффициент корреляции Я не ниже 0.9, что подтверждается многочисленными исследованиями океанских базальтов. Например, корреляция между К и А в базальтах из трансформного разлома островов Зеленого Мыса составляет 0.95 (около 70 образцов) [Бураков и др., 1989; Диден-ко, 1992]. Корреляционные значения между исследуемыми магнитными параметрами приведены в табл. 2А, из которых следует, что значимых зависимостей не наблюдается. Средняя величина естественной остаточной намагниченности по коллекции около 10 А/м (интервал от 0.3 до 46 А/м), что в полтора-два раза выше средней намагниченности базальтов Атлантики [Печерский и др., 1979].
Температуры Кюри базальтов, полученные в результате термомагнитного анализа и определяющие состав ферримагнетика в них, варьируют в широких пределах (от 60 до 580°С). Следует отметить, что для некоторых окисленных образцов точки Кюри определялись по зависимости А - Т° (Тв), т.к. в этом случае не фиксируется образование нового минерала, в данном случае магнетита, в ходе нагрева.
Примеры зависимостей А - Т° приведены на рис. 1. Из рисунка и табл. 1 (параметр А/А) видно, что имеются как стабильные к нагревам тита-номагнетиты с разными точками Кюри (обр. 71, 47), так и нестабильные (обр. 33, 34). Вероятно, в ряде случаев титаномагнетиты были изменены в результате окисления, что привело к увеличению точек Кюри и к неустойчивости к нагревам. Уже в ходе нагрева титаномагнетиты в этих образцах распадаются с выделением магнетита, и после нагрева до 600°С параметр А/А, характеризующий стабильность к нагревам, увеличился в несколько раз, что является явным признаком однофазного окисления. Однако не наблюдается непрерывного изменения состава ферримагнетика. Построенные гистограммы распределения Тс (рис. 2) выявили наличие четырех модальных значений в районе температур примерно 70, 150, 200 (более подробно рис. 3а) и 550°С. Наличие магнетитовой фазы учитывать не следует, т.к. она является продуктом распада первичного титаномагнетита.
Следует отметить, что точки Кюри щелочных, пироксеновых базальтов и пироксенитов не группируются в какой-либо моде, а распределяются по всему спектру.
МИКРОЗОНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Микрозондовый анализ проводился на установке "САМЕВАХ". Было отобрано 16 образцов базальтов. Количество исследованных зерен титаномагнетита от образца к образцу варьировалось от 6 до 12. Результаты анализа приведены в табл. 3.
Следует отметить, что различие в морфологии
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.