ПЕТРОЛОГИЯ, 2008, том 16, № 1, с. 38-65
УДК 552.313(260)
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ И ИЗОТОПНЫЕ ЧЕРТЫ ПРОДУКТОВ МАГМАТИЗМА РИФТОВОЙ ДОЛИНЫ САХ В РАЙОНАХ 12°49-17°23' с.ш. И 29°59'-33°41' с.ш.: СВИДЕТЕЛЬСТВО ДВУХ КОНТРАСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ РОДИТЕЛЬСКИХ РАСПЛАВОВ
© 2008 г. С. А. Силантьев*, Л. В. Даншшевский**, А. А. Плечова*, Л. Доссо***, Б. А. Базылев*, В. Е. Бельтенев****
*Институт геохимии и аналитической химии им. ВИ. Вернадского РАН 119991 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия; e-mail: silantyev@geokhi.ru **University of Tasmania, GPO Box 252-79, TAS 7001, Hobart, Australia *** Institute Français de Recherche pour l'exploration de la Mer, BP 70-29280 Plouzane Cedex, Brest, France ****Полярная морская геолого-разведочная экспедиция 189510 Ломоносов, ул. Победы, 24; Россия Поступила в редакцию 26.10.2006 г.
Результаты проведенного исследования позволяют предполагать существенные различия в геодинамических условиях формирования магматических комплексов САХ в районах 29°-34° с.ш. и 12°-18° с.ш. В районе 29°-34° с.ш. расплавы генерировались при плавлении однородного по содержанию летучих компонентов мантийного источника и поступали к поверхности, не претерпевая существенного фракционирования, по-видимому, из-за их быстрого подъема. Сегменты САХ, заключенные между 12° и 18° с.ш., являются областью совмещения контрастных геодинамических обстановок магматизма, определяющих, с одной стороны, формирование крупного плюмового региона при широко проявленных процессах смешения продуктов плавления различных в геохимическом отношении мантийных источников. С другой стороны, здесь реализовались условия, благоприятные для возникновения резко локализованных зон аномального магматизма собственно плюмового типа. Эти спорадические очаги магматизма приурочены к областям САХ с корой хессовского типа, вещественно-механические свойства которой, возможно, способствуют фокусированию и локализации проявлений плюмового магматизма. Возможно, плюмовому источнику под САХ между 12° и 18° с.ш. свойственна геохимическая неоднородность.
Главная цель настоящей работы заключалась в сравнительном анализе новых геохимических и изотопных данных о составе базальтов рифтовой долины САХ в двух ключевых в геодинамическом отношении районах его осевой зоны: 12°49'-17°23' с.ш. и 29°59'-33°41' с.ш. (рис. 1). Первый район САХ включает резко градиентную геохимическую аномалию 14°48' с.ш. и расположен в области совмещения в зоне разлома 15°20' с.ш. двух контрастных по характеру магматизма сегментов хребта - нормального, северного, и аномального, южного (Во^аиН й а1., 1988; Боззо й а1., 1991; Соболев и др., 1992; БИаШуву й а1., 1998). Второй район располагается на южной периферии Азорской плюмовой провинции и включает область пересечения осевой зоны САХ с разломом Хэйс, которая в настоящее время рассматривается как граница между аномальным северным плюмовым сегментом САХ (Азорский мегаплюм) и южным сегментом САХ, характери-
зующимся нормальным спрединговым магматизмом (Smith et al., 1998; Bideau et al., 1998). Таким образом, в обоих рассмотренных регионах признаки петролого-геохимической сегментации базальтового слоя осевой зоны САХ проявлены наиболее отчетливо, что определяет принципиальное значение этих объектов для идентификации геохимической природы мантийных резервуаров, связанных с магматизмом рифтовой долины, и выяснения характера взаимодействия контрастных в геохимическом отношении расплавов. Очевидно, что полученные новые данные могут служить основой для оценки геохимической специфики продуктов магматизма, свойственных нормальным (спрединговым) и аномальным (плюмовым) сегментам САХ, а также для установления возможных различий во флюидном режиме магматизма, связанных с геохимическим типом мантийных источников. Актуаль-
Рис. 1. Карта рельефа гребневой зоны САХ по (Relief..., 1991).
Эллипсами показаны районы отбора изученных закалочных стекол. Цифрами обозначены гидротермальные поля и рудопроявления САХ: 1 - Ашадзе, 2 - Логачев, 3 - "16°38"', 4 - Снэйк Пит, 5 - ТАГ, 6 - Брокен Спур, 7 - Лост Сити, 8 - Рэйнбоу, 9 - Лаки Страйк, 10 - Менез Гвен.
ность предпринятого нами исследования продиктована следующими обстоятельствами:
1) Приведенные в настоящей работе новые данные о геохимических особенностях продуктов магматизма сегментов рифтовой долины САХ,
расположенных к северу и югу от крупнейшей и наиболее резко градиентной в Атлантике геохимической аномалии 14°48', позволяют по-новому оценить ее масштабы и пространственную структуру. До настоящего времени дискуссионным
остается вопрос о местоположении северного и южного окончания геохимической аномалии 14°48' с.ш. Действительно, продукты магматизма сегментов рифтовой долины, расположенных существенно к югу и северу от разломной зоны 15°20', сих пор остаются слабо изученными в вещественном отношении, а соответствующие данные для района САХ, расположенного к северу от 17° с.ш., отсутствуют вовсе. Специфической чертой региона САХ, заключенного между 12°49' и 17°23' с.ш., по существующим представлениям (например, Xia et al., 1992; Cannat, Casey, 1995; Casey et al., 1995), является низкий магматический бюджет и несоответствие между реальным строением корового разреза и оценками мощности базальтового слоя, полученными петрологическими и геохимическими методами. С другой стороны, недавние результаты глубоководного бурения, проведенного в 209-ом рейсе бурового судна "Joides Resolution" (Shipboard..., 2003), убедительно свидетельствуют в пользу представлений о том, что в этом регионе САХ на поверхности океанического дна обнажаются наиболее де-плетированные из известных в мировой системе срединно-океанических хребтов реститовые перидотиты (см., например, Силантьев, 2003). Получение новых данных о геохимических параметрах базальтов из ранее неизученных районов САХ между 12°49' и 17°23' с.ш. может способствовать разрешению очевидного противоречия, вытекающего из тесной пространственной ассоциации в этом регионе экстремально деплетированных перидотитов и обогащенных базальтов.
2) Районы пересечения осевой зоны САХ с разломными зонами Атлантис, Петров и Хэйс (29°59'-33°41' с.ш.) все еще слабо охарактеризованы в отношении изотопно-геохимических параметров распространенных здесь базальтов. Поэтому новые данные, полученные для этих районов, имеют принципиальное значение для восстановления картины мелкомасштабной (shortwave-length) вещественной сегментации в области южной периферии Азорского суперплюма.
Изученная коллекция состояла из 71 образца преимущественно стекловатых пиллоу-базаль-тов, добытых на 38 станциях драгирования. 40 образцов стекловатых корок закаливания были проанализированы на содержание главных и редких элементов, включая летучие. Для 21 образца был определен также изотопный состав Sr, Nd и Pb.
Двадцать образцов из изученной коллекции отобраны в осевой зоне С АХ между 17° и 17°23' с.ш., в сегменте хребта, расположенном на северном окончании геохимической аномалии 14°48'. До настоящего времени какие-либо данные о составе продуктов магматизма в этом районе САХ отсутствовали. Коллекция включает
также двенадцать образцов из отрезка рифтовой долины между 12°49' и 12°57' с.ш., также практически не изученного в геохимическом отношении. Вместе с тем новые сведения о составе пород в этом районе рифтовой долины САХ имеют исключительную важность в связи с недавним открытием в рейсах НИС "Профессор Логачев" на 12°58' с.ш. обширного гидротермального поля (поле Ашадзе).
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Содержания главных элементов, а также Cl и S определены на электронных микроанализаторах Cameca SX50 и SX100 в Университете Тасмании (Хобарт) при ускоряющем напряжении 15 кв, с током в пучке 20 нА (диаметр пучка 5 мкм). При измерениях использовался стандарт USNM 111240/2 (базальтовое стекло VG2), предоставленный д-ром Ярошевичем (Jarosewich et al., 1980). Точность определения содержания главных элементов составляла 2%. Предельные для проведенных измерений содержания Cl и S составляли 22 и 150 ppm при точности >30% и 50% соответственно.
Содержания редких элементов определяли методом ICP-MS с лазерной абляцией (масс-спек-трометрия LA-ICPMS) в Университете Тасмании (Хобарт). В этих целях использовали новую лазерную установку UP213 Nd-YAG (213 нм), совмещенную с квадрупольным масс-спектрометром Agilent 4500. В настоящем исследовании анализы проводили в атмосфере He при диаметре анализируемой точки ~100 мкм, скорости 10 импульсов в секунду и мощности лазера ~12 дж/см2. Время анализа для каждого образца занимало 90 с и включало 30 с для фоновых измерений (при выключенном лазере) и 60 с для измерений при включенном лазере. Калибровку прибора производили с использованием стандартного образца стекла NIST612. Все измеренные значения были нормализованы к стандартному стеклу USGS BCR-2g. Каждый из приведенных в табл. 3 анализов является средним из индивидуальных измерений в двух точках, отстоящих друг от друга на расстоянии ~200 мкм.
Содержание H2O в изученных стеклах определяли методом инфракрасной спектрометрии (FTIR) на спектрометре Bruker IFS 66, снабженном оптическим микроскопом. Отполированный с двух сторон препарат стекла (толщиной 50-250 мкм и диаметром 2-5 мм) подвергался анализу от трех до шести раз. Диаметр анализируемого участка препарата составлял 60 мкм, что исключало присутствие микролитов в анализируемом объеме образца. Вариаций содержания H2O в изученных стеклах, которые превышали бы воспроизводимость повторных анализов в одних и тех же точках (2-3%), не отмечено.
Во всех случаях (кроме определения изотопного состава) измерения производили в одних и тех же участках (диаметр около 1 мм) фрагментов закалочных стекол. В первую очередь было проанализировано содержание Н20, затем производили определения на электронном микроанализаторе и методом БЛ-ЮРМБ. Для тестирования степени однородности состава в анализируемых фрагментах закалочных стекол были проанализированы две различные области в 8 препаратах стекла (табл. 2 и 3). В результате не удалось обнаружить вариаций состава, превосходящих аналитическую точность, что позволяет рассматрив
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.