УДК 552.11:548.4
ОКЕАНИЧЕСКИЕ ПЛАГИОГРАНИТЫ: РЕЗУЛЬТАТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАГМАТИЧЕСКОЙ И ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ СИСТЕМ В МЕДЛЕННО-СПРЕДИНГОВЫХ СРЕДИННО-ОКЕАНИЧЕСКИХ ХРЕБТАХ
© 2010 г. С. А. Силантьев*, Л. Я. Аранович**, Н. С. Бортников**
*Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН ул. Косыгина, 19, Москва, 119991, Россия; e-mail: silantyev@geokhi.ru **Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 119017, Россия; e-mail: lyaranovich@igem.ru; bns@igem.ru
Поступила в редакцию 01.02.2010 г.
В статье рассмотрены некоторые петрологические и геохимические аспекты формирования океанических плагиогранитов (ОПГ) — интрузивных пород кислого состава, участвующих в строении плутонических комплексов современных срединно-океанических хребтов (СОХ) и офиолитов палеоколлизионных зон. Оценка физико-химических параметров образования для ряда типичных образцов ОПГ, находящихся во вмещающих габбро и перидотитах, проведенная с помощью метода многоминеральной геотермо-барометрии по составам сосуществующих клино- и ортопироксена, амфибола и плагиоклаза, показала, что они образовались в интервале температуры 820—850°С и давления 2—2.5 кбар. Близкие оценки температуры (825 ± 50°С) получены на основе содержания Ti в цирконе из ОПГ по литературным данным с учетом поправки на пониженные значения активности ТЮ2 в породе. При этих P- T параметрах выплавление
ОПГ было возможным только в присутствии флюида, активность воды (ащ0) в котором близка к 0.9.
Присутствие в ОПГ и в ассоциирующих с ними перекристаллизованных габброидах высокотемпературной роговой обманки со значительным содержанием хлора (0.5—2 мас. %), а также характерные геохимические особенности ОПГ: очень высокие отношения Na2O/K2O (до 135), резкое обогащение ЛРЗЭ ((Ce/Yb)cn и (La/Sm)cn до 10 и 4 соответственно), повышенные относительно DMM значения отношения 87Sr/86Sr — указывают на ключевую роль гидротермального флюида — производной морской воды в образовании ОПГ. Флюид с ащ0 = 0.9 (примерно 28 мас. % NaCl) мог образоваться из морской воды за счет
реакций гидратации на более высоких и низкотемпературных горизонтах океанической коры по мере ее просачивания в область генерации ОПГ. Образование плагиогранитов внутренних океанических комплексов СОХ, возможно, отражает фундаментальную особенность аккреции океанической литосферы: практически одновременное в масштабах геологического времени протекание экзогенных (нептуниче-ских) и эндогенных (плутонических) процессов.
Термин "океанические плагиограниты" был предложен Р. Г. Колманом (Coleman, 1977) для описания семейства интрузивных пород кислого состава, участвующих в строении плутонических комплексов современных срединно-океанических хребтов (СОХ) и офиолитов палеоколлизионных зон. Согласно модели, принятой в 1960—1980 гг. и основанной на изучении офиолитовых комплексов (например, Hess, 1962; Engel, Fisher, 1975; Aldis, 1981), плагиограниты СОХ обладают следующими характерными признаками: 1) участвуют в строении современной океанической коры и офиолито-вых комплексов, где образуют интрузивные тела и дайки в габбро верхних уровней разрезов и в комплексе параллельных даек; 2) являются продуктами дифференциации магматических расплавов, родительских для толеитовых базальтов, и принадлежат к семейству тоналит-диорит—трондьемито-вой ассоциации; 3) характеризуются высоким со-
держанием 8Ю2, низким К20 (не более 0.8 мас. %), (Се/УЬ)сп и (Ьа/8ш)сп не выше 1.5—2 и соответствуют АРМ-тренду дифференциации толеито-вой магмы, являясь ее конечным продуктом (например, Со1ешап, 1977).
В период 1990—2000 гг. представления о строении разреза океанической коры претерпели революционные изменения. Было установлено, что широкое распространение в осевой зоне Срединно-Атланти-ческого (САХ) и Юго-Западного Индийского хребтов мантийных перидотитов и габбро служит видовым признаком коры хессовского типа, характерной для медленно-спрединговых СОХ. С этим комплексом пород часто ассоциируют жильные и дайковые тела плагиогранитов (рис. 1). В отличие от постулатов канонической модели, плагиограниты медлен-но-спрединговых СОХ располагаются на всех уровнях разреза океанической коры и их жилы и дайки часто секут как габброиды, так и перидотиты.
387
4*
Рис. 1. Места находок океанических плагиогранитов (ОПГ) во внутренних океанических комплексах (ВОК): 1 — массив Атлантис, САХ, 30° с.ш. (Expedition..., 2006); 2 — западный борт рифтовой долины САХ, 15°30' с.ш. (Силантьев, 1998); 3 — гидротермальное поле Ашадзе, САХ, 12°59' с.ш. ; 4 — Впадина Маркова, САХ, 5° с.ш. (Савельева и др., 2008); 5 — Центрально-Индийский хребет, 25° ю.ш. (Nakamura et al., 2007); 6 — Юго-Западный Индийский хребет, скв. 735B (Maeda et al., 2002).
Полученные в последние годы данные позволяют предполагать определенную специфику в локализации океанических плагиогранитов (ОПГ) в гребневой зоне САХ. Плутонические комплексы САХ, содержащие жильные тела гранитоидов, расположены в районах осевой зоны хребта, где установлены активные гидротермальные поля. Ярким примером подобной закономерности является крупный гидротермальный кластер, включающий гидротермальные поля Ашадзе и Логачев (САХ между 12° и 17° с.ш.). (Batuyev et al., 1994; Beltenev etal., 2005; Shipboard..., 2007).
Происхождение океанических плагиогранитов постоянно обсуждается мировым научным сообществом. Условия формирования этих пород, образующих маломощные жильные тела и дайки в габбро-перидотитовом субстрате медленно-спрединговых срединно-океанических хребтов, подразумевают участие в продуцирующей их магматической системе водного флюида. Однако состав и природа этого водного флюида (магматический или морского происхождения) до сих пор остаются предметом оживленных дискуссий.
Изучению петрологических и геохимических особенностей пород кислого состава современных океанических бассейнов посвящены многочисленные работы (например, Coleman, 1977; Dick et al., 1991; Силантьев, 1998; Silantyev et al., 2005). В (Силантьев и др., 2008) было показано, что фундаментальной геохимической характеристикой кислых пород, слагающих жилы и мелкие дайки диоритового и трондьемитового состава, развитые в плуто-
ническом комплексе САХ, является их обогащен-ность редкими элементами и ЛРЗЭ, сопровождающаяся характерными для этих пород изотопными маркерами магматических источников типа DMM (производящие М-МОЯВ). При создании петрологической модели ОПГ важно учитывать следующие хорошо установленные особенности их геологического положения, минералогии и геохимии:
1) Пространственная локализация плутонических комплексов САХ, содержащих жильные тела ОПГ, в районах осевой зоны хребта, где установлены активные гидротермальные поля. Например, ОПГ, обнаруженные в осевой зоне САХ между 12° и 15° с.ш. (поле Ашадзе и Логачев), образуют жильные и дайковые тела в габброидах и перидотитах с отчетливыми признаками высокотемпературного взаимодействия с вмещающими породами. Как в пределах поля Ашадзе (12°58'—13°00' с.ш.), так и в районе гидротермального поля Логачев (14°45'— 14°49' с.ш.) в перидотитах и габбро, вмещающих жильные гранитоиды рассматриваемого типа, установлена высокотемпературная ассоциация амфибола и флогопита, указывающая на участие водного флюида в формировании ОПГ и контактовом преобразовании пород, слагающих габбро-перидотитовый комплекс.
2) Информация о составе и температуре образования флюидных включений из габброидов САХ. Например, данные, приведенные в (Ке11еу, Delaney, 1987), свидетельствуют, что флюидные включения с высокой соленостью, присутствующие в перекристаллизованных габброидах САХ, характеризуются
температурой захвата около 700°С. Эта оценка температуры флюидно-магматического преобразования габброперидотитового субстрата САХ лишь ненамного ниже оценок, полученных с помощью геотермометра (Watson, Harrison, 2005), основанного на содержании титана в цирконе (780°—800°С). Примечательно, что средняя температура формирования архейских ТТГ, определенная в (Wtson, Harrison, 2005) тем же методом, составила около 700°С.
3) Присутствие в габброидах САХ высокоглиноземистой роговой обманки с высоким содержанием Cl. В гнейсовидных габброидах САХ описаны два главных типа амфибола: актинолит с варьирующей глиноземистостью ( Al2O3 = 1—6 мас. %) и высокоглиноземистая роговая обманка (Al2O3 > 8 мас. %), по составу соответствующая эдениту (или эденит-гастингситу). По параметрам состава высокоглиноземистая роговая обманка соответствует амфиболам магматического происхождения, однако, судя по соотношениям с пироксеном, несомненно, является новообразованной вторичной фазой, не связанной с магматической эволюцией расплава, исходного для габброидов семейства MORB. Характерная черта такой высокотемпературной роговой обманки САХ — высокое содержание Cl в анионной группе, достигающее 1.2—2.0 мас. %. Опираясь на существующие представления о крайне низком содержании хлора в продуктах магматизма СОХ (например, Jambon, 1994) можно предположить, что донором хлора для магматической системы, ответственной за формирование высокотемпературной роговой обманки с высоким содержанием хлора в габброидах САХ, служил высокоминерализованный флюид морского происхождения.
4) Эксперименты по плавлению базитового субстрата, в том числе океанических габбро и базальтов (Koepke et al., 2004, 2007; Sisson et al., 2005), которые показали, что в присутствии водного флюида при умеренном давлении образуются расплавы, близкие по составу реальным ОПГ СОХ.
5) Присутствие маломощных дайковых тел и жил ОПГ во всех петрографических типах пород, слагающих плутонические комплексы САХ. В канонической модели спрединга, основанной на постулатах тектоники плит, предполагается, что океанические плагиограниты являются продуктами дифференциации расплавов, родительских для MORB, и характеризуются тем же положением в геологическом разрезе, что и офиолитовые гранитоиды: на границе изотропных габбро и комплекса параллельных даек. Однако накопленные к настоящему времени данные о строении реальных разрезов коры СОХ свидетельствуют
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.