научная статья по теме ОБРАЗОВАНИЕ ОБОГАЩЕННЫХ ТОЛЕИТОВЫХ МАГМ В ПРЕДЕЛАХ ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ АФРИКАНО-АНТАРКТИЧЕСКОГО ХРЕБТА (ЮЖНАЯ АТЛАНТИКА) Геология

Текст научной статьи на тему «ОБРАЗОВАНИЕ ОБОГАЩЕННЫХ ТОЛЕИТОВЫХ МАГМ В ПРЕДЕЛАХ ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ АФРИКАНО-АНТАРКТИЧЕСКОГО ХРЕБТА (ЮЖНАЯ АТЛАНТИКА)»

ГЕОХИМИЯ, 2003, № 1, с. 3-24

ОБРАЗОВАНИЕ ОБОГАЩЕННЫХ ТОЛЕИТОВЫХ МАГМ В ПРЕДЕЛАХ ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ АФРИКАНО-АНТАРКТИЧЕСКОГО ХРЕБТА (ЮЖНАЯ АТЛАНТИКА)

© 2003 г. Н. М. Сущевская*, Н. А. Мигдисова*, Б. В. Беляцкий**, А. А. Пейве***

*Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 ГСП-1, Москва, ул. Косыгина, 19; e-mail: nadyas@geokhi.ru **Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, Набережная Макарова; e-mail: boris@bb1401.spb.edu ***Геологический институт РАН 109017 Москва, Пыжевский пер., 7; e-mail: peyve@geo.tv-sign.ru Поступила в редакцию 11.05.2001 г.

Петролого-геохимическое исследование рифтового магматизма двух сегментов Африкано-Ан-тарктического хребта вблизи тройного сочленения Буве показало, что расплавы сегмента Буве и хр. Шписс сходны и связаны с обогащенным мантийным источником по составу близким к источнику современных лав Антарктического полуострова. Давление кристаллизации магм под хр. Шписс и в сегменте Буве, рассчитанное с использованием различных геобарометров, а также численное решение задачи фракционной кристаллизации первичного расплава, близкого к ТОР-1, оценивается в 2-4 кбар при температуре 1100-1300°С. Такие условия могут быть реализованы в промежуточных камерах на глубине около 12 км под сегментом Буве и хр. Шписс, что типично для медленно-спрединговых хребтов. Изотопные отношения свинца 206рь/204рь для стекол базальтов района Буве и хребта Шписс колеблются от 18.74 до 19.20, при соответствующих значениях отношений 207Pb/204Pb и 208рь/204рь в диапазоне 15.61-15.67 и 38.71-39.23. Интервал значений отношения изотопов 87Sr/86Sr для изученных базальтов района Буве и хребта Шписс составляет 0.703298-0.705453, тогда как для 143Nd/144Nd соответственно 0.512603-0.513035. По этим данным расплавы западной части Африкано-Антарктического хребта образуют тренд от деплетированных до обогащенных составов магм, крайним обогащенным членом которого являются четвертичные магмы Антарктического полуострова, близкие к базальтам острова Буве. Обогащенная мантия, вовлеченная в ходе рифтообразования в процесс плавления, могла быть сформирована в более ранние этапы раскрытия на древнем спрединговом хребте моря Уэделла. Эта мантия, по-видимому, испытала неоднократное воздействие процессов метасоматоза в ходе предыдущей тектонической эволюции.

Районы тройного сочленения плит в Мировом океане - это сложно построенные области, характеризующиеся сочетанием разнотипных мор-фоструктур и разнообразным магматизмом. Изучение магматизма тройных сочленений дает уникальную возможность проследить особенности мантийной геодинамики взаимодействующих ли-тосферных плит при образовании океанической коры в срединно-океанических хребтах. Процесс образования коры в районе тройного сочленения Буве (ТСБ), расположенного в южной части Атлантического океана, по существующим представлениям в значительной части протекает при воздействии плюмового магматизма [1-7]. Здесь находится активное вулканическое поднятие (остров Буве), рассматриваемое многими исследователями [3, 5, 7] как одна из океанических горячих точек, а непосредственно к северу от области тройного сочленения до разлома Агульяс расположены многочисленные подводные горы и поднятия Южной Атлантики (Дискавери, Шона и др.),

происхождение которых также связано с действием горячих точек [8].

Настоящая работа является продолжением исследования рифтового магматизма ТСБ, западного окончания Африкано-Антарктического хребта (АфАХ) [9-11]. В отличие от предыдущих исследований, связанных с изучением западной области района - хребта Шписс, сформированного в виде вулканической постройки, область АфАХ напротив острова Буве представляет собой более типичный участок медленно-спредингового хребта с хорошо выраженной рифтовой долиной.

Целью работы является оценка состава родо-начальных расплавов и условий их фракционирования на основании петролого-геохимического изучения излившихся базальтов. В основу данного исследования положено изучение коллекции базальтов и закалочных стекол, поднятых во время 18-го рейса НИС "Академик Николай Страхов" (1994 г.) в районе тройного сочленения Буве

ю.ш.

54°00'

54°30'

2° 3° 4° 5°

В.Д.

Рис. 1. Морфологическая карта района Африкано-Антарктического хребта вблизи острова Буве, полученная по данным многолучевой батиметрической съемки в ходе 18 рейса НИС "Академик Николай Страхов" с нанесенными станциями опробования.

на участке АфАХ вблизи острова Буве (рис. 1). Нами изучены представительные образцы свежих закалочных стекол и базальтов с 8 станций, собранных непосредственно со склонов острова и вдоль всего участка рифтовой долины (рис. 1, табл. 1).

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ОБРАЗЦОВ

Составы стекол определялись методом элек-тронно-зондового анализа на микроанализаторе CAMEBAX-Microbeam в ЦАЛ ГЕОХИ при ускоряющем напряжении 15 кВ и токе зонда 30 нА. Для получения концентрации бралось среднее определение по трем точкам на образец. В качестве стандарта использовался образец природного стекла VG-2. Составы минеральных фаз определялись на микроанализаторе CAMECA SX50 на кафедре петрографии МГУ. Проведенное сравнение полученных составов стекол с аналогичными составами, измеренными на микроанализаторе в Канберре (Research School of Earth Sciences, Australian National University) показало, что аналитическая ошибка лежит в пределах 10%.

Содержания редких элементов в стеклах получены с помощью метода Ar-F лазерного возбуждения - ICP-MS в Канберре (Каменецкий В.С., Re-

search School of Earth Sciences, Australian National University). Калибровка проводилась с использованием стандарта NIST612 и 43Ca в качестве внутреннего стандарта. Точность метода (2а) составляла <2% для Ti, Sr и Ba; 2-5% - для S^ V, Y, Zr, Nb, La и Ce; 5-10% для Ga, Rb, Eu, Gd, Er, Yb, Hf, Ta и Th; 10-15% - для Sm, Lu, Pb и U.

Изотопный состав Pb, Sr, Nd базальтов был измерен в лаборатории геохимии изотопов в ИГГД РАН (г. С.-Петербург) на многоканальном твердофазном масс-спектрометре Finnigan MAT-261 в статическом режиме одновременной регистрации ионных токов изотопов исследованных элементов. Изотопный состав Pb и содержания Pb и U определялись из разных навесок образца (50-100 мг) методом изотопного разбавления с использованием смешанного трассера 208Pb + 235U. Методика химического разложения и выделения Pb и U аналогична описанной в работе [12]. Уровень фонового загрязнения в ходе аналитического определения не превышал 0.2 нг для Pb и 0.05 нг для U. Масс-спектральный анализ изотопного состава свинца проводился при помощи силикатного эмиттера. Среднее значение для NBS-982, полученное в ходе измерений, составляло 206Pb/204Pb = = 36.643, 207Pb/204Pb = 17.092, 208Pb/204Pb = 36.551. Величина ошибки анализа изотопного состава,

о £ СП 00 6 СП 1Г-) сп о сп сп о .0 СП 00 5 с^ 6 4 .4 3 .3 .3 0 .3 2 .3 0 .3 0 .3 .41 2 .3 о .2 .3 5 .4 0 .4 5 .4 8 5 .4 о .3 .3 3 .3 .3 3 .3 .3 2 .4

о О 0. 0. 0. 0. 0. 0. о 1 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.

М§#(а0 Ю СП СП 2 о 1Г-) .6 2 00 СП .4 0 .11 0 .4 0 СП .4 6 о 3 .6 00 .5 .5 3 00 6 00 0 .6 4 .3 0 о .6 .51 2 0 .6 .0 .4 3 о 3 .2 .6 6 .8 о .2 2 о .3

О Ю 0. 6 2. 6 2. ^ 4. 4 СП 4 0. 4 СП 2. 2 2. 4 41 00 5 51 0. 5 0. 5 о 4 о 4 о 4 00 4 0. 5 0. 5 о 4 о 5 8. 5 о 5 о 5 6. 5 о 5 8. 5 3 8. 3 8. 3 8. 3 4. 4

Сумма Ю о о о о .2 о о 6 сп о о .6 СП 0 .2 4 .4 .51 4 2 .6 0 о 00 о 4 .3 .51 6 2 .4 0 .6 .61 0 .0 2 .5 .01 8 о .2 5 о 3 с^ 5 .6 4 .3 о .6 .8 5 .0 0 о

ОО о о о о о о о о о 6. о о о о о 00 о о о 00 о 6. о о о о о о о о о о о 00 о 00 о о о 00 о 8. о о о о о 8. о о о о о о 8. о о о о 8. о о о

О <м <м 00 6 .2 1Г-) 1Г-) 00 2 о о о 00 СП о 5 4 .2 11 2 00 00 о 00 о 0 00 00 о 00 о 2 .0 0 00 2 о о 4 2 .0 2 4 .3 о .0 о о 2 .6 0 .2 5 8 2 0 .2

О 0. 0. ^ 0. 0. 1 2. 2. 1 1 1 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1 0. 0. 0. 1 1 1 0. 1 0. 0. 1 1 1 1 1

о <м а £ о 00 .6 о .6 СП о .2 сп 2 .6 СП .0 СП .6 4 .6 4 СП 4 00 .5 00 .6 .21 5 .5 5 2 о 2 6 .2 00 о 2 .2 о .5 8 .21 3 о .8 5 .0 о о 3 .4 6 .4 8 .4 3 .6

<м 2. 2. СП сп СП СП СП 4. СП СП 3. 2. 2. 3. 2. 3. 3. 3. 3. 1 3. 2. 3. 4. 3. 2. 3. 2. 3. 2. 2. 2.

СаО <м 00 2 2 .0 00 2 .6 2 СП .2 СП о 2 0 о 0 .4 о 5 .6 .4 5 .5 2 .3 2 .2 о .2 4 .4 6 00 6 о 5 .2 о .3 о .3 .3 3 .6 4 .4 5 .4 6 .3 3 .4 0 .4

^ о 00 00 00 1 4. 00 c^ о 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. о о 0. 0. 0. 0. 11 11 8. 8. 8. 8. о

О ад о о 00 .0 о сп .6 6 о 0 .6 о сп 00 .0 о .4 00 .5 5 .4 о .0 о 5 00 3 00 00 .6 00 .6 2 .5 .51 0 00 0 .4 4 о о о 2 .8 о .6 5 .3 4 .6 о .5 3 .2 2 .4 3 .4 .3 о

М ОО 00 00 4. 4. 4. 0. 1 4. 4. о 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 6. 6. 6. 6. 6. 6. 6. 4. 4. 4. 4. 4.

О с 00 0 .2 6 <М 0 .2 СП .2 0 .2 6 4 .2 5 СП 4 .2 о .21 6 3 .2 о 0 6 2 .2 2 3 8 5 5 3 .21 0 0 .2 5 3 .2 6

М О 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.

БеО •О СП о СП .2 1Г-) 00 2 о о 4 о 5 .4 0 .2 0 .2 00 .0 00 .6 .2 6 .2 0 .4 0 .3 о о о .4 0 .3 00 .6 6 .4 3 .0 5 .8 о 3 .0 .81 о о .51 0 .6 2 .5 5 .8 8 .2 о

о о 00 0. 0. 11. 4. о 11. 11. о о 0. 0. 0. 0. о 0. 0. о 0. о 8. 8. c^ 8. о 8. 2. 2. 2. 2. 0.

СП О С1 < ю о 6 00 00 о сп 6 .6 4 о .6 00 .4 о 00 6 .6 6 .2 2 о .61 4 .3 .61 2 .5 3 .4 о .6 4 .4 5 о 3 .2 3 .3 4 .4 6 .3 3 .6 .31 3 .6 4 5 .8 0 .4 о .0 5 .6

ю СП СП СП 4. 4. СП СП 5. 4. 4. 4. 4. 4. 4. 4. 4. 4. 4. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 4. 4. 3. 4. 4. 4.

с:; <м о сп 6 СП .2 6 .4 сп .41 0 .6 2 с^ 0 .4 4 .5 .4 .51 00 .5 3 .5 о .5 6 .5 о .4 о .4 о .4 .4 2 .5 4 .5 .51 .8 4 .4 3 .0 о 0 .6 8 .0 3 .6 0 .6 о .8

Н ^ сп 2. 2. СП 0. 1 СП СП 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 1 2. 2. 1 3. 3. 3. 3. 2.

(М О о <м о о о 4 .4 2 о 00 о СП СП .6 2 .6 о .6 4 00 0 .3 00 .3 5 о .21 3 4 .4 5 о 6 о о 0 .5 3 .4 5 .2 5 .2 0 .8 4 .4 4 о .41 4 .6 3 .3 .5 3 .4

00 о 00 00 0. 1Г-) 2. 1Г-) 0. о 5 0. 5 0. 5 о 4 о 4 0. 5 0. 5 о 4 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 51 0. 5 о 4 о 4 0. 5 о 4 0. 5 0. 5 51 0. 5 2. 5 51 51

Глубина (м) 2600 2600 2600 1640 1640 1640 1640 1500 0 4 0 4 0 4 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3480 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 1380 1380 1380 1350

Д

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.

Показать целиком