ПЕТРОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ ПЛУТОНИЧЕСКИХ ПОРОД СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТИХОГО ОКЕАНА И ИХ ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
© 2014 г. С. А. Силантьев*, М. В. Портнягин*, **, Е. А. Краснова*, Ф. Хауфф**, Р. Вернер**, Д. В. Кузьмин***, **** *Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 Москва, ул. Косыгина, 19 e-mail: silantyev@geokhi.ru **Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel (GEOMAR), Wischhofstr. 1-3, 24148 Kiel, Germany ***Max Plank Institute for Chemistry, Postfach 3060, 55020 Mainz, Germany ****Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, 630090Новосибирск просп. акад. Коптюга, 3 Поступила в редакцию 22.11.2013 г.
Принята к печати 24.04.2014 г.
Рассмотрены петрологические и геохимические особенности плутонических пород, драгированных в районе разломной зоны Стелмейт (СЗ Пацифика) при проведении S0201-1b рейса НИС "Зонне". Предложена также реконструкция условий образования и интерпретация их тектонической эволюции. Показано, что среди плутонических пород, слагающих мел-палеогеновый фундамент северозападной акватории Тихого океана, участвуют габброиды, происхождение которых связано с магматизмом в древнем центре спрединга и отражает эволюцию магматических расплавов, родительских для N-MORB. Эти породы вместе с ассоциирующими с ними перидотитами, базальтами и до-леритами могут быть отнесены к дезинтегрированному разрезу тихоокеанской океанической литосферы мел-палеогенового возраста. Малоглубинная мантия под древней океанической корой рассматриваемого региона сложена деплетированными шпинелевыми лерцолитами и гарцбургита-ми а также дунитами магматического происхождения. Присутствие на юго-восточном окончании разломной зоны Стелмейт габбро-диоритов и диоритов, генетически не связанных с породами мел-палеогенового океанического фундамента северо-запада Тихого океана, возможно, отражает сложное строение тектонического коллажа пород, образованных в разное время в различных геодинамических обстановках и тектонически совмещенных вблизи фронтальной части Алеутской островной дуги. Эти породы, судя по их изотопно-геохимическим особенностям, не могут рассматриваться как представители семейства океанических плагиогранитов. Вдоль всего простирания разломной зоны Стелмейт широко проявлены процессы деформации океанического фундамента, в результате которых слагающие его породы испытывали брекчирование и крупноамплитудные вертикальные движения внутри океанической литосферы.
Ключевые слова: океаническая литосфера, мантийный магматизм, океанический метаморфизм, геодинамика, северо-западная Пацифика.
Б01: 10.7868/8001675251403008Х
ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Современные представления о геологической эволюции литосферы северо-западной акватории Тихого океана базируются преимущественно на анализе существующих геофизических данных или описании керна осадков, полученного при глубоководном бурении [1—6]. Сведения о строении океанического фундамента в акватории Ти-
хого океана, ограниченной с запада вулканической цепью Императорских подводных гор, с севера — Алеутским глубоководным желобом, с юга — северным окончанием Императорского трога и с востока разломной зоной Рэт, практически отсутствуют и содержатся лишь в недавно опубликованных работах, посвященных перидотитам северо-западного сегмента поперечного хребта Стелмейт [7, 8]. Среди немногочисленных работ,
JHte'MUar.'
Разломная зона Стелмейт
j''
%
Ken's
im %Ш
-О -V C
Ц мМ % 91/ г. .<>
° 1 %
60° N
55° N
50° N
- 45° N
Щ;
- 40° N
35° N
140° E
150° E
160° E
170° E
180° E
170° W
Рис. 1. Расположение станций драгирования рейса 80201-1Ъ НИС "Зонне", на которых были получены образцы из изученной коллекции. Карта построена с использованием программы GeoMapApp (MGDS).
посвященных породам океанического фундамента северо-запада Тихого океана, следует также упомянуть работы [9, 10], в которых сообщается о молодых (8.5 Ma) щелочных базальтах из небольших вулканических центров ("petit-spot"), расположенных на древней, раннемеловой, тихоокеанской литосфере (~130 Ma) и выносящих к поверхности ксенолиты толеитовых базальтов, долеритов, габбро и мантийных перидотитов в районе к востоку от северного сегмента глубоководного Японского желоба.
Наиболее полная интерпретация геодинамической эволюции литосферы Северо-Западной части Тихого океана, основанная на геофизических данных, представлена в работе П. Лонсдэйла [5]. Согласно этой работе, спрединг в рифтовой зоне Кула-Пацифик прекратился 43 млн лет назад, а реликт еще несубдуцированного сегмента палеорифта Кула примыкает с запада-юго-запада к оси Алеутского желоба в районе 171.5° в.д. Этот реликтовый центр палеоспрединга плиты Кула с юга ограничен разломом Стелмейт, который является северо-западным окончанием палеотранс-форма Кула-Пацифик и включает расположенный внутри него одноименный поперечный хребет. Возможно, этот хребет, простирающийся с юго-востока на северо-запад на 500 км, был образован при тектоническом взбросе блока океанической литосферы мелового возраста вдоль трансформного разлома [5]. Риа и Диксон [4] полагают, что плита Кула возникла при расколе плиты Фаралон во время заложения позднемеловой
рифтовой зоны. При этом предполагается, что почти вся новообразованная кора плиты Кула-Фаралон была позднее субдуцирована под Северную Америку, в то время как кинематика этой плиты определила характер положения магнитных аномалий, пригодных для датирования фундамента северо-запада Тихого океана [5].
В 2009 году в рамках российско-немецкого проекта KALMAR в северо-западной части Тихого океанам состоялся рейс S0201-1b немецкого НИС "Зонне", в ходе которого была проведена серия драгирований в акватории, представленной на рис. 1. В результате удалось получить каменный материал, аттестующий строение океанического фундамента вдоль всего простирания раз-ломной зоны Стелмейт (станции S0201-1b — 37, 38, 40, 7). Собранная в этом районе коллекция образцов включает полный петрографический спектр пород океанической литосферы: базальты, долериты, диориты, габбро и перидотиты [11].
Главная цель проведенного исследования заключалась в изучении петрологических и геохимических особенностей плутонических пород, драгированных в S0201-1b рейсе НИС "Зонне", реконструкции условий их образования и интерпретации тектонической эволюции.
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ
Отобранные для изучения образцы плутонических пород, драгированных в рейсе S0201-1b НИС "Зонне", подвергались дроблению в GEO-
MAR (г. Киль, ФРГ). Для проведения химического анализа фракцию 1—5 мм промывали деионизиро-ванной водой и истирали до 200 меш в яшмовой мельнице. Фракцию менее 1 мм использовали для отбора мономинеральных фракций, предназначенных для изготовления препаратов (шашек), которую исследовали с помощью рентгеновского микроанализатора.
Для определения содержаний главных элементов порошки пород сплавлялись с Li2B4O7/LiBO2 и анализировались рентгено-флуоресцентным методом (XRF) в аналитической лаборатории ACME-Labs (Ванкувер, Канада). Фоновая концентрация для всех элементов составляла менее 0.01 мас. %. Результаты измерения стандартных образцов показали правильность анализов 0.02 отн. % и воспроизводимость данных 0.01 отн. %.
Содержания рассеянных элементов определяли методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой с масс-спектрометрическим детектированием: в образцах DR7-7, 10, 12 и DR40-15, 17, 20 Я.В. Бычковой в ГЕОХИ РАН по методике, описанной ранее в [12]; в образцах DR7-11 и DR40-14 в Институте наук о Земле при Университете им. Христиана—Альбрехта (г. Киль, ФРГ) по методике, описанной ранее в работе [13].
Изотопный состав Sr, Nd и Pb в изученных образцах определяли методом термально-ионизационной масс-спектрометрии на приборах Finnigan MAT262 (Sr) и TRITON (Nd, Pb) в GEOMAR по методике [13]. Для стандартных образцов (в одной серии с образцами из изученной коллекции) были получены следующие значения изотопных отношений: 87Sr/86Sr = 0.710250 ± 0.000020 (n = 9, 2а) для NBS987, 143Nd/144Nd = 0.511850 ± 0.000004 (n = 7, 2а) для стандарта La Jolla. Изотопный состав свинца измеряли методом двойного изотопного разбавления. Значения для стандарта NBS981, полученные в течении 2009-2011 гг. составили: 206Pb/204Pb = 16.9420 ± 0.0029, 207Pb/204Pb = 15.4999 ± ± 0.0027, 208Pb/204Pb = 36.7258 ± 0.0071 (n = 111, 2а).
Содержание главных элементов в породообразующих минералов из плутонических пород, входящих в коллекцию рейса SO201-1b НИС "Зонне", определяли в Институте Химии имени Макса-Планка (Майнц, Германия) на микроанализаторе Jeol Jxa 8200 Superprobe. Пироксены анализировали при ускоряющем напряжении 20 кВ и токе 80 нA; время накопления сигнала по 60 с на пике; и фон измеряли с типичной погрешностью менее 1 отн. % для главных элементов. Амфиболы и плагиоклазы анализировали при ускоряющем напряжении 15 кВ и токе зонда 12 нA. Время накопления сигнала для Na составляло 30 с, для остальных элементов — 60 с. В процессе измерения учитывались перекрытия пиков Si-Sr и Ba-Ti. Для расчета концентрации был использован ZAF метод коррекции. В качестве стандартов были использованы
природные и синтетические оксиды и минералы (стандарты для калибровки электронного микрозонда, набор Гео, P&H Developments Ltd. и стандарты Смитсониановского института для электронного зонда [11]). Для мониторинга правильности измерений, стабильности и дрифта прибора использовались внутренние стандарты : оливин Сан-Карлос, USNM 111312/444 - для оливина, природный авгит USNM164905 — для пироксенов, плагиоклаз USNM115900 и роговая обманка USNM143965 — для полевых шпатов и амфиболов. Эти стандарты измеряли через каждые 30—50 точек и затем, при необходимости, вводилась коррекция измеренных значений.
ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЕ ТИПЫ ИЗУЧЕННЫХ ПОРОД
Изученная коллекция включает образцы плутонических и метаморфических пород, отобранных на всем простирании разломной зоны Стел-мейт и распределенных с северо-запада на юго-восток по станциям НИС "Зонне" следующим образом. На станции S0201-1b-DR38 образцы были отобраны из крупного (111 х 52 х 48 см) блока тектонической брекчии и представлены л
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.