ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОСТАВА ВУЛКАНИТОВ ЛИНЕЙНЫХ ТЕКТОНО-МАГМАТИЧЕСКИХ ПОДНЯТИЙ БРАЗИЛЬСКОЙ КОТЛОВИНЫ
© 2014 г. А. А. Пейве, С. Г. Сколотнев
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7 e-mail: apeyve@yandex.ru Поступила в редакцию 04.2012 г.
Принята к печати 22.05.2013 г.
Рассмотрен состав пород линейных тектоно-магматических поднятий Бразильской котловины. Показано, что вулканиты цепи Витория-Триндади образовались в мантийном резервуаре, неоднородно обогащенном фосфором из расплавов, близких субщелочным пикробазальтам. В их составе значительную роль играет мантийный компонент EM I в результате "заражения" плюмового материала веществом континентальной литосферы. Для всей структуры, включая острова Триндади, Мартин Вас и плато Аб-рольос, характерна существующая длительное время изотопная гомогенность источника расплавов. Аналогичные изотопные соотношения пород поднятия Фернанду-ди-Норонья связываются со схожим механизмом формирования и эволюции глубинного мантийного плюмового материала, изначально располагавшегося под южно-американским континентом. По сравнению с расплавами вулканитов других рассматриваемых в работе гор, первичные расплавы вулканитов хребта Витория-Триндади формировались при меньших степенях частичного плавления обогащенного мантийного субстрата и на большей глубине. Подавляющая часть вулканитов Северной цепи гор Байя образовалась из расплавов, генерированных с участием материала типа HIMU. В то же время один из изученных образцов образовался из источника близкого по составу к DM с некоторой примесью обогащенного вещества типа EM I. Мантийный источник вулканитов гор Пернамбуку представлял собой смесь материала DM и HIMU с некоторой примесью материала EM I (EM II?). Горы 10°—11° ю.ш. сформировались вблизи осевой части САХ при декомпрессионном плавлении химически гетерогенного мантийного источника, состоявшего из вещества DM с примесью компонента типа EM I (EM II?).
Ключевые слова: тектоно-магматические поднятия, Бразильская котловина, цепь Витория-Тринда-ди, горы Байя, горы Параибо-Пернамбуку, горы 10°-11 °ю.ш., геохимия, изотопия.
DOI: 10.7868/S001675251402006X
ВВЕДЕНИЕ
Бразильская котловина Западной части Южной Атлантики интересна тем, что для нее характерны протяженные, различно ориентированные линейные тектоно-магматические поднятия: Витория-Триндади, Байя, Параибо-Пернамбуку, Фернанду-ди-Норонья и другие, состоящие преимущественно из подводных вулканических структур. Их образование, как правило, связывается с движением океанической плиты над фиксированными источниками тепловой энергии и вещества — горячими точками [1], что подразумевает закономерное увеличение возраста вулканизма по мере удаления от горячей точки. В то же время практически ничего не известно о составе и возрасте пород, слагающих подводные части этих хребтов, что делает такие модели не вполне
обоснованными, лишенными конкретных геологических доказательств.
В ходе нескольких рейсов НИС "Академик Сергей Вавилов" и НИС "Академик Иоффе" мы изучали подводные части поднятий Витория-Триндади, Байя, Параибо-Пернамбуку, а также безымянной цепи подводных гор в восточной части Бразильской котловины между 10 и 11° ю.ш., где с помощью драгирования был собран каменный материал, послуживший основой для данной статьи.
ПОДНЯТИЕ ВИТОРИЯ-ТРИНДАДИ
Поднятие Витория-Триндади — это узкая линейная структура, прослеживаемая в широтном направлении (085—090°) от континентального склона Юго-Восточной Бразилии на расстояние около 1200 км при ширине 50—80 км (рис. 1). В за-
Рис. 1. Тектоно-магматические поднятий Бразильской котловины. На врезках показаны структуры и станции драгирования.
1 — станции драгирования, 2 — станции драгирования по данным [2], 3 — трансформные разломы, 4 — ось Срединно-Атлантического хребта (САХ).
30° 20°
M' л* *
падной части — это цепочка подводных гор (судя по морфологии — гайотов), находящихся на едином основании (плато); их превышение от дна составляет 3.5—4 км. В восточной части поднятия имеются острова Триндади и Мартин Вас. Их максимальная высота над уровнем моря 600 м, превышение от основания — 5 км [3]. Самый древний вулканический комплекс на острове Триндади имеет возраст 3.6—1.1 млн лет, а самые молодые извержения — всего 8—11 тыс. лет. [4]. Магматическая активность проявлена в пределах более широкой области (вплоть до 100 км к северу и югу от поднятия). Это преимущественно силлы, наблюдающиеся на разных стратиграфических уровнях, и субвулканические тела (структуры "протыкания"), некоторые из которых прорывают все осадочные породы [5]. На границе океанической и континентальной коры в 200 км севернее хребта Витория-Триндади в пределах шельфа и континентального склона расположено плато Аброльос, сложенное мощной осадочной толщей с горизонтами сильно измененных базальтов, диабазов и туфов [6]. Эта толща обнажается на островах, расположенных в пределах плато, и, судя по данным бурения и геофизических исследований, прослеживается в сторону береговых структур континента [7, 8]. Возраст магматических пород находится в диапазоне 52—42 млн лет [6].
На островах Триндади и Мартин Вас распространены преимущественно базаниты и нефели-ниты; встречаются также нефелинсодержащие фонолиты. Вариации составов этих пород объясняются процессами кристаллизационной дифференциации и различной степенью частичного плавления, которая, в целом, была очень низкой [9—13]. По подводной части хребта ранее были опубликованы данные состава единственного образца (анкарамита), поднятого при драгировании с горы Колумбия. По геохимическим параметрам он близок к островным вулканитам (01В) [14].
Нами изучены структуры, расположенные западнее горы Колумбия, включающие с востока на запад: банку Догаресса, горы Дейвис и Жазер [15] (рис. 1). Удалось установить абсолютный возраст только вулканитов горы Жазер 29.8 ± 6.6 млн лет [16].
Вулканиты гор Дейвис (станция У2410) и Жазер (станция У2414) имеют близкие составы (табл. 1). На диаграмме Si02-(Na20 + К20) [20, 21] (рис. 2) составы пород пересчитаны на безводные (т.е. за вычетом воды, привнесенной в результате вторичных изменений) и попадают главным образом в поле субщелочной серии, а единичные образцы — в поле щелочных пород, образуя тренд от субщелочных пикробазальтов и базанитов к субщелочным оливиновым базальтам, что согласуется с поведением оксидов других элементов. Отдельные образцы горы Жазер незакономерно обогащены Р205 (2.05—2.2 мас. %).
Основная масса образцов банки Догаресса (станция У2403) по валовому составу резко отличается от вулканитов двух предыдущих структур существенно более высокими концентрациями Fe0 и ТЮ2 и аномально высокими содержаниями Р205 (до 5.5 мас. %) при низких значениях Si02. На диаграмме Si02—Na20 + + К20 вулканиты банки Догаресса попадают в поле щелочных пикритов, однако они имеют заметно более низкие концентрации М§0 по сравнению с пикритами. В хорошо раскри-сталлизованных разностях высокофосфористых пород фосфор концентрируется в апатите, в слабо раскристаллизованных — в плагиоклазе, титано-магнетите и вторичных минералах, замещающих матрикс. Среди последних встречается гояцит-алюмофосфат с очень высоким содержанием Sr. Если сравнить валовые составы пород с подводных структур данного сегмента хребта Витория-Трин-дади с вулканитами острова Триндади, то оказывается, что все породы на острове существенно более щелочные.
Для изученных пород характерны умеренные содержания Rb, У, ТЪ, Ж, Та; повышенные — Nb (в отдельных образцах до 140 г/т), Zr, и; высокие Ва и Sr. Последние, как правило, коррелируют с повышенными содержаниями Р205. (табл. 1).
Имеется небольшой разброс отношений неко-
1
герентных элементов (La/Yb)cn = 15—19, Се/У = = 3.4-5, = 0.2-0.3, №/и = 25-52, №/Та =
= 12-17, свидетельствующий о том, что они образовались из единого мантийного источника (рис. 3). Исключение составляют высокофосфористые образцы У2403/2 и У2403/5, в которых эти отношения ниже. ТЪ/и отношения в высокофосфористых породах также самые низкие (1.6-1.7), по сравнению с другими образцами, где они составляют в основном 3-5 (максимальное отношение 10.8). Повышенные отношения ТЪ/и могут быть связаны с фракционированием ТЪ при очень низких степенях частичного плавления (1-2%) [10].
На диаграмме РЗЭ все спектры элементов имеют одинаковый, заметно фракционированный тип распределения, характерный для щелочных пород, с резким закономерным повышением линии спектра от тяжелых к средним ((ТЬ^и)сп = 2.48-3.35) и от средних к легким ((La/Sm)cn = 2.85-3.24) лантаноидам (рис. 4). Различия в уровнях спектров обусловлены разной степенью дифференциации (наименее дифференцированный - образец У2410/10, а наиболее - У2414/1). Спектры РЗЭ высокофосфористых образцов банки Догаресса занимают промежуточное положение между наименее и наиболее дифференцированными разностями; при этом породы с наиболее высокими концентрациями Р205 имеют более высокий уровень содержаний
1 Здесь и далее в тексте даны отношения концентраций РЗЭ, нормированных по углистому хондриту С1 [23].
РЗЭ. Характер их спектров близок к остальным образцам, за исключением того, что в наиболее высокофосфористых — более высокий уровень содержаний тяжелых редких земель и, соответственно, линия спектра более пологая в области средних и тяжелых лантаноидов (рис. 4).
На спайдерграммах вулканитов гор Дейвис и Жазер и отдельных образцов банки Догаресса отчетливо видна положительная аномалия в области La, Nb, Ta, U, Th и Ba (рис. 5), что характерно для производных мантийного источника типа EM I [24]. В то же время на этом фоне имеется положительная аномалия Nb и Ta. Обычно более высокие нормированные значения этих двух элементов относительно соседних элементов свидетельствуют о присутствии вещества мантийного компонента HIMU [24]. На спайдерграммах этой группы вулканитов также наблюдаются отчетливые отрицательные аномалии U, К, Sr, P и Ti. Спайдерграммы высокофосфористых образцов банки Догаресса отличаются интенсивными положительными аномалиями P, Sr, иногда U и отсутствием отрицательной аномалии Ti.
Приблизительно оценить глубиннос
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.