ПЕТРОЛОГИЯ, 2015, том 23, № 1, с. 3-25
УДК 552.11:548.4
ПЕРИДОТИТ-БАЗАЛЬТОВАЯ АССОЦИАЦИЯ САХ НА 19°42'-19°59' с.ш.: ОЦЕНКА УСЛОВИЙ ПЕТРОГЕНЕЗИСА И БАЛАНСА ВЕЩЕСТВА ПРИ ГИДРОТЕРМАЛЬНОМ ПРЕОБРАЗОВАНИИ ОКЕАНИЧЕСКОЙ КОРЫ
© 2015 г. С. А. Силантьев*, Н. С. Бортников**, К. Н. Шатагин**, Я. В. Бычкова**,
Е. А. Краснова*, В. Е. Бельтенев***
*Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН ул. Косыгина, 19, Москва, 119991, Россия; е-шаП: silantyev@geokhi.ru **Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 119017, Россия ***Полярная морская геологоразведочная экспедиция ул. Победы, 24, Ломоносов, 189510, Россия Поступила в редакцию 29.05.2014 г.
Реконструированы условия петрогенезиса в слабо изученном районе осевой зоны САХ. Установлено, что мантийные перидотиты САХ на 19°42'—19°59' с.ш. характеризуются узким интервалом низких и умеренных степеней плавления. По геохимическим параметрам исследованные перидотиты близки к типичным абиссальным перидотитам, вмещающим активные гидротермальные поля Атлантики (например, гидротермальный кластер Ашадзе-Семенов-Логачев), Однако в изученных перидотитах присутствуют плагиоклазовые лерцолиты. Среди отобранных образцов встречены породы, представленные магнезиальным метабазитами, которые, возможно, были образованы за счет метасоматического преобразования (родингитизации) гарцбургитов на их контакте с габброидами. Установлено, что по уровню содержания хрома и никеля в серпентине можно судить о том, по какому первичному минералу он развивается. Судя по характеру распределения точек изотопных составов абиссальных перидотитов САХ на диаграмме в координатах 87$г/86$г—143Мё/14фКё, можно прийти к заключению, что обнажения мантийных перидотитов и ассоциирующих с ними плутонических пород в гребневой зоне хребта сложены блоками глубинных пород, выведенных на поверхность океанического дна в разное время. Акваторию, включающую осевую зону САХ между 19°42' и 19°59' с.ш., можно рассматривать как перспективную для поисков гидротермальных рудопроявлений. Параметры состава базальта из изученной коллекции соответствуют наиболее деплетированным разновидностям МОЯВ Атлантики.
БО1: 10.7868/80869590315010057
ВВЕДЕНИЕ
Крупнейшим достижением последних трех десятилетий в морской геологии стало получение новых данных о строении внутренних океанических комплексов ВОК (в англоязычной литературе — oceanic core сошр1ехе8, OCC): обширных выходов на дне океана обнажений, сложенных мантийными перидотитами и габброидами (Chapman Conference ..., 2010). Интерес к этим комплексам пород особенно возрос после обнаружения в областях их развития в Срединно-Атлантическом хребте (САХ) гидротермальных полей, в которых отлагаются сульфидные руды (Богданов и др., 1997, 2002; Перцев и др., 2012; Fouquet et al., 2010). Из 20 гидротермальных полей, открытых в северной части САХ, восемь приурочены к выходам ультраосновных пород (Fouquet et al., 2010). В ряде районов САХ, в том числе в областях активных гидротермальных полей, внутренние океаниче-
ские комплексы достаточно хорошо исследованы (Escartin et al., 2003; Mac Leod et al., 2009; Силантьев и др., 2011 и библиография в них). Строение океанического фундамента в осевой зоне САХ между 20°30' с.ш. (разломная зона Пюи-де-Фолль) и 19°42' с.ш. до настоящего времени практически не изучено. Представительная коллекция образцов, собранная в 34 рейсе НИС "Профессор Логачев" в этом сегменте САХ, несомненно, представляет интерес. К северу и югу от этого региона находятся сегменты хребта, для которых существует значительный объем данных, характеризующих условия петрогенезиса и строение океанического разреза в районах распространения типичных внутренних океанических комплексов: осевая зона САХ между 12° и 17° с.ш. (Cannat et al., 1997; Силантьев, 1998; Escartin et al., 2003; Перцев и др., 2009; Силантьев и др., 2008, 2011) и к северу, между 22° и 24° с.ш. (Detrick et al., 1988; Casey, 1997; Dick et al., 2010). Очевидно, что получение
Рис. 1. Местоположение района осевой зоны САХ, в которой были драгированы образцы из изученной коллекции (незалитая звездочка).
Залитые звездочки — расположенные в серпентинитовом субстрате гидротермальные поля Центральной Атлантики.
новых данных о петрологии и геохимии пород фундамента рассматриваемого района САХ позволит с большей уверенностью реконструировать основные этапы магматической и гидротермальной эволюции океанической литосферы САХ на огромном отрезке простирания его осевой зоны: от 12° до 24° с.ш. (около 720 морских миль). Изученная коллекция образцов отобрана в непосредственной близости к недавно открытому в рейсах НИС "Профессор Логачев" гидротермальному полю Зенит-Виктория (20°08' с.ш.) (рис. 1). Это гидротермальное поле расположено в восточном борту рифтовой долины, в то время как станции драгирования (табл. 1) находятся в западном борту и осевой части рифтовой долины. Гидротермальное поле Зенит-Виктория ассоциируется с базальтами, а гидрохимические сигналы активной гидротермальной деятельности в этом районе не отмечены.
Сегмент Срединно-Атлантического хребта между 20° и 24° с.ш., находящийся к северу от региона, изученного в 34 рейсе НИС "Профессор Логачев", в мировой литературе известен как
MARK (Mid-Atlantic Ridge/Kane FZ). Осевая зона САХ, расположенная непосредственно к югу от трансформного разлома Кейн, давно привлекает внимание исследователей, в связи с тем, что здесь в западном борту рифтовой долины были обнаружены протяженные обнажения ультраосновных пород (Melson et al., 1968; Miyashiro et al., 1969; Karson, Dick, 1983; Bryan et al., 1994; Cannat et al., 1993; Casey, 1997). В 109 и 153 рейсах бурового судна "Джоидес Резолюшн" при глубоководном бурении, были отобраны все петрографические типы пород, представляющих разрез коры медлен-но-спрединговых хребтов. Уже первый опыт глубоководного бурения в этом районе САХ (лег 109, скв. 670А) продемонстрировал, что габбро-перидотитовая ассоциация плутонических пород слагает скальные обнажения в западном борту рифтовой долины на значительном удалении от зоны ее пересечения с трансформным разломом (Detrick et al., 1988). Позже, при бурении в западном борту рифтовой долины на 23°10' с.ш., осуществлявшемся в леге 153, был получен обильный каменный материал, представленный уль-
Таблица 1. Координаты станций 34 рейса НИС "Профессор Логачев" и петрографические типы образцов из изученной коллекции
Компоненты Широта, северная Долгота, западная Глубина, м Порода
34L64-1 19°42.816' 45°50.784' 3206-3060 Гарцбургит*
19°42.891' 45°50.502'
34L64-2 **** **** **** Гарцбургит
34L64-3 **** **** **** Гарцбургит
34L64-4 **** **** **** Лерцолит
34L65-1 19°43.355' 45°51.216' -3056-3002 Р1-01 базальт
19°43.438' 45°50.914'
34L67-1 19°43.916' 45°51.470' -3186-3031 Гарцбургит**
19°43.890' 45°51.146'
34L67-3 **** **** **** Гарцбургит**
34L67-4 **** **** **** Гарцбургит
34L68-4 19°44.070' 45°51.023' -3101-2972 Гарцбургит
19°43.803' 45°50.760'
34L68-5 **** **** **** Гарцбургит***
34L125-1 19°55.304' 46°03.473' -2790-2642 Гарцбургит
19°55.484' 46°03.226'
34L125-2 **** **** **** Гарцбургит
34L125-3 **** **** **** Рассланцованный серпентинит
34L125-5 **** **** **** Магнезиальный метабазит
34L127-2 19°57.456' 46°03.139' -2451-2285 Тальковый сланец (возможно,
19°57.388' 46°03.433' метакумулат)
34L127-3 **** **** **** Гарцбургит
34L127-4 **** **** **** Гарцбургит
34L127-5 **** **** **** Пироксенит*****
34L136-1 19°55.566' 46°02.140' -2692-2608 Гарцбургит**
19°55.543' 46°02.384'
34L137-1 19°59.228' 46°02.779' -2623-2471 Гарцбургит
19°59.118' 46°03.045'
Примечание. * Все образцы ультраосновных пород представлены серпентинитами; ** возможно присутствие контакта с ду-нитом; *** карбонатизированные серпентиниты; **** то же, что и в выше расположенной строке.
траосновными породами — скв. 920B, 920D, и габброидами — скв. 921, 922, 923, и 924 (Casey, 1997). В (Casey, 1997) предпринят синтез данных по петрологии и геохимии плутонических пород, обнаруженных при бурении в районе MARK, позволивший наметить некоторые наиболее характерные черты процессов петрогенезиса в этом регионе осевой зоны САХ и оценить вклад в эти процессы материала рециклированной древней океанической литосферы. Анализ условий петрогенезиса в осевой зоне САХ, заключенной между 23°15' и 23°45' с.ш., содержится в работе (Dick et al., 2010). Основная цель этой работы заключалась в определении условий формирования внутреннего океанического комплекса, названного "Kane Megamullion" и расположенного в зоне пе-
ресечения САХ и трансформного разлома Кейн. Термином "ше§ашиШоп8" в англоязычной литературе обозначают куполообразные постройки, состоящие из многочисленных пакетов плутонических пород, образующих на океаническом дне рельеф, отражающий частое чередование этих пакетов и, возможно, поэтому напоминающий гофрированную поверхность (ТисИо1ке е! а1., 1998). Обычно подобным строением характеризуются внутренние угловые поднятия, расположенные на пересечении разломных зон и рифтовой долины. Такие типичные для медленно-спрединговых хребтов структуры сложены породами, образующими плутоническую ассоциацию внутренних океанических комплексов. Таким образом, термин "ше§ашиШоп", по сути, является геоморфо-
логическим обозначением внутреннего океанического комплекса. Г.Дж.Б. Дик с коллегами пришли к заключению, что океаническая кора и мантия в районе пересечения разлома Кейн и САХ гетерогенна по составу, что отражает специфический режим плавления и дискретный характер транспорта расплавов. Они предположили также, что значительный объем расплава аккумулировался в малоглубинной мантии вблизи ее границы с нижними горизонтами океанической коры в виде разнообразных габброидов. Преобладающим типом мантийных реститов разлома Кейн вблизи оси САХ являются лерцолиты, в то время как во внутреннем океаническом комплексе доминируют гарцбургиты (Dick et al., 2010). При этом средняя степень плавления мантийного субстрата в этом регионе варьирует от —11.3 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.