ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2007, том 412, № 2, с. 240-243
= ГЕОХИМИЯ =
УДК 550.42
ГЕТЕРОГЕННОСТЬ ИЗОТОПНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЩЕЛОЧНОГО МАГМАТИЗМА ГОРЯЧЕЙ ТОЧКИ ЮГО-ЗАПАДНОЙ АТЛАНТИКИ - О-ВА ФЕРНАНДО-ДЕ-НАРОНЬЯ
© 2007 г. Академик Л. Н. Когарко, В. А. Лебедев, Л. К. Левский
Поступило 30.08.2006 г.
Получены новые данные по возрасту и изотопным характеристикам щелочного магматизма горячей точки - о-ва Фернандо-де-Наронья. Впервые выявлена новая изотопная гетерогенность щелочных пород, характеризуемая значительным обогащением радиогенными изотопами в системе Rb-Sr.
Архипелаг Фернандо-де-Наронья находится на расстоянии 345 км от побережья Бразилии. В тектоническом отношении архипелаг приурочен к зоне трансформного разлома. Линиамент Фернандо-де-Наронья прослеживается далеко на запад, трассируется атолом Рокас, цепью подводных гор и далее на континенте проявлениями щелочного магматизма. Согласно тектоническим представлениям данная структура трактуется как след "горячей точки".
Общепринятое в настоящее время формаци-онное расчленение вулканитов архипелага Фер-нандо-де-Норонья предложено Ф. Алмейдой [1]. Согласно его данным на острове могут быть выделены три формации : Ремедиос, Кишаба и Сан-Жозе (в порядке уменьшения возраста). Наиболее древняя формация Ремедиос занимает центральную часть острова, протягиваясь полосой от северо-восточного побережья (заливы Болдро и Кон-чесао) до юго-восточного берега (участок между бухтами Суеште и Аталайя), а также обнажается в крутых обрывах восточного побережья. К этой формации относятся все наиболее высокие поднятия архипелага, представляющие собой фонолито-вые и трахитовые штоки. Формация представлена наиболее фракционированными породами, причем наблюдается два тренда фракционирования: в сторону кварц-нормативных трахитов и недосы-щенных фонолитов. Количественно в обнажениях преобладают фонолиты. Различные типы пи-рокластических пород формации Ремедиос представляют собой древнейшие породы архипелага.
Пирокластические породы формации Ремедиос представлены агломератами, брекчиями, туфоб-рекчиями, лапиллиевыми туфами, туфами и пеп-лами. Обычны угловатые и слегка округленные обломки размерами до одного метра. Петрографический состав обломков указывает на то, что пирокластические толщи формации Ремедиос являются эксплозивным продуктом внедрения фонолитов и трахитов. Дайковая серия формации Ремедиос представлена большим количеством тел (около 120 по данным Алмейды) мощностью обычно не более первых метров преимущественно северо-восточного простирания. По петрографическому составу породы даек часто весьма похожи на более основные и примитивные лавы перекрывающей формации Кишаба.
Согласно К-Аг-датировкам У. Кордани [2] возраст пород формации Ремедиос колеблется от 11.79 до 8.91 млн. лет.
Толща формации Кишаба образует равнину, поднимающуюся примерно на 70 м над уровнем моря. Как правило, эта равнина ограничена резкими крутыми обрывами 50-метровой высоты, в которых можно наблюдать чередование анкара-тритовых потоков мощностью в несколько метров со слоями пирокластики того же петрографического состава.
Породы Кишабы залегают на эрозионной поверхности, образовавшейся на толще Ремедиос во время перерыва в осадконакоплении. На стратиграфической границе между формациями Ремедиос и Кишаба не найдено никаких осадочных пород, но ископаемые остатки свидетельствуют о субаэральном эрозионном процессе. Пирокласти-ка формации представлена туфами, лапиллиевыми туфами, туфо-брекчиями и агломератами ан-каратритового состава. Первые два типа пород образованы в основном частицами лавы лапилли-евого размера, пеплами, в которых встречаются кристаллы оливина и реже клинопироксена. Блоки и бомбы представляют куски ранее затвердевших лав различных текстурных типов, часто канатного облика, всегда порфировые и очень пузыристые.
Институт геохимии и аналитической химии
им. В.И. Вернадского
Российской Академии наук, Москва
Таблица 1
№ образца Название породы Комплекс 8102 Т102 А120э Р^Оэ РеО МпО МяО СаО №2О К2О Р2О5 П.п.п. Сумма
91-ГЫ50 Фонолит Ремедиос 55.64 0.19 22.15 1.95 0.20 0.58 0.10 10.34 5.34 0.03 3.60 100.12
91Т№1а то же то же 56.76 0.19 22.48 1.98 0.18 0.35 0.22 6.74 5.09 0.04 6.06 100.09
91-ГЫ-33 Трахит » 62.22 0.49 19.84 0.41 2.07 0.16 0.77 2.19 5.61 6.16 0.08 0.80 100.80
91-ГЫ-70 то же » 60.81 0.49 19.86 0.44 2.26 0.19 0.57 2.67 7.28 5.34 0.09 0.65 100.65
91-АТ-121 Анкарамин Кишаба 37.47 4.27 10.10 2.23 11.39 0.22 12.86 13.60 4.25 2.41 1.21 0.30 100.31
91-ГЫ59 Анкаратрит То же 39.28 3.23 11.02 11.88 0.19 13.90 13.03 2.15 0.74 1.15 3.06 99.63
91-Ш-10а Нефелинит Сан-Жозе 45.72 2.68 12.33 1.90 9.68 0.17 10.98 11.53 3.13 1.20 0.71 0.20 100.23
Лавовые потоки представлены оливиновыми меланефелинитами. На острове развиты два типа оливиновых меланефелинитов - с мелелитом и не содержащих этого минерала. В отличие от формации Ремедиос, дайковые тела имеют очень небольшое развитие и также сложены нефелинитами. В нефелинитах часто присутствуют фенокристы клинопироксена и нефелина. По данным У. Корда-ни возраст пород Кишабы - 3.19-1.73 млн. лет [2].
Нефелиновые базаниты, обнажающиеся на небольших островах Сан-Жозе, Кускус и Фора у северо-восточной оконечности главного острова, заметно отличаются от оливиновых меланефелинитов формации Ремедиос. Отсутствие базанитов на главном острове позволило Алмейде выделить эти лавовые потоки в отдельную формацию Сан-Жозе. Алмейде считал [1], что базаниты моложе анкаратритов Кишабы, хотя геологические контакты этих типов пород не ясны, поскольку находятся ниже уровня моря. Точка зрения Алмейды находится в противоречии с К-Аг-датировками У. Кордани [2], которые устанавливают их более древний возраст (9.49 млн. лет), попадающий в возрастные рамки формации Ремедиос. В одну из задач настоящего исследования входило разрешить противоречие в данных по возрасту пород о-ва Фернандо-де-Наро-нья. Представительные анализы пород о-ва Фер-нандо-де-Наронья приведены в табл. 1.
Исследования изотопного состава пород мы проводили по ранее использованному методу [3], определение К-Аг-возраста исследованных пород согласно методике [4] (табл. 2). Эти данные показали, что наиболее древними породами о-ва Фер-нандо-де-Наронья являются щелочные базаниты формации Сан-Жозе (11.7 ± 0.6 м.л.) и трахиты комплекса Ремедиос (11.8-11.7 м.л.), ряд фоноли-тов комплекса Ремедиус имеют более молодой возраст 9.5-8.6. Самыми молодыми породами острова являются оливиновые нефелиниты формации Кишаба. Таким образом, полученные нами данные не подтверждают модель развития щелочного магматизма о-ва Фернандо-де-Наронья, предложенную Алмейдой [1] и уточняют данные Кордани [2]. Формация щелочных базанитов Сан-
Жозе и щелочные дифференциаты (трахиты и фонолиты) формировалась на ранних этапах развития горячей точки Фернандо-де-Наронья, в то время как на последних этапах на поверхность поступали наиболее щелочные примитивные магнезиальные расплавы. Интересно заметить,что такая же закономерность отмечается и для другой горячей точки Южной Атлантики - о-в Триндади [5].
Образцы щелочных пород о-ва Фернандо-де-Наронья были собраны в 17 рейсе НИС "Академик Борис Петров". Результаты изотопных исследований и представительные анализы изученных пород представлены в табл. 1 и 2. Полученные данные (пересчитанные на возраст пород) показывают весьма гетерогенный характер изотопных источников в особенности в отношении радиогенного стронция, в то время как отношение 143Ш/144Ш меняется мало. Отношение 8^г/^г в породах острова значительно меняется в пределах 0.703648-0.70742. Положение исследованных щелочных пород о-ва Фернандо-де-Наронья на диаграмме мантийных корреляций в изотопных системах Sm-Nd-Rb-Sг позволяет выделить несколько неоднородностей щелочного магматизма этой горячей точки.
Можно выделить три различных резервуара, питающих щелочной вулканизм о-ва Фернандо-де-Наронья.
1) Источник, наиболее близкий к характеристикам мантийного резервуара FOZO, который рассматривается как наиболее глубинный материал, поступающий из низов нижней мантии, с границы нижняя мантия-ядро. Вулканические породы комплексов Кишаба и наиболее молодой формации Сан-Жозе попадают в эту область (рис.1)
2) Резервуар, более обогащенный радиогенными изотопами в системах Rb-Sг, Sm-Nd. В эту область попали в основном наиболее древние породы комплекса Ремедиос.
3) Резервуар в значительной степени обогащен радиогенным стронцием (вплоть до 0.7140). По радиогенному ниодиму этот источник занимает про-
7 ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 412 < 2 2007
Таблица 2. Данные по изотопии пород о
-ва Фернандо-де-Наронья
к»
К»
№ образца Порода Комплекс 1478ш/144ш 143ма/144ш измеренное 87ЯЪ/868г 87§г/86§г измеренное 87ЯЪ/868г 87§г/86§г Возраст 87§г/86§г первичное 143ма/144м первичное
10а вал Щелочной базальт Сан-Жозе 0.1205 0.512834 ± 7 0.1294 0.703895 ± 18 0.1294 0.703895 11.7 ± 0.6* 0.703892 0.512825
109 вал Анкаратрит с анальцимом Кишаба 0.1123 0.512823 ± 9 0.1415 0.703648 ± 15 0.1415 0.703648 3** 0.703642 3-2 0.512821
59 вал Анкаратрит То же 0.065 0.512827 ± 8 9.0548 0.707269 ± 27 9.0548 0.707269 2.8 ± 0.2* 0.706909 0.512826
101 вал Оливин мелане-фелинит » 0.113 0.512837 ± 9 0.1092 0.703851 ± 18 0.1092 0.703851 3** 0.703846 0.512835
79 вал Анкаратрит » 0.11 0.512828 ± 7 0.1354 0.703935 ± 21 0.1354 0.703935 3** 0.703929 0.512826
121 вал Анкаримин » 0.1121 0.512828 ± 9 0.1807 0.703744 ± 14 0.1807 0.703744 2.75 ± 0.25* 0.703737 0.512826
50 вал Фонолит Ремедиос 0.0636 0.512816 ± 8 54.65 0.714094 ± 35 54.65 0.714094 8.6 ± 0.3* 0.70742 0.512812
51а вал То же То же 0.0658 0.512821 ± 6 9.8932 0.707290 ± 16 9.8932 0.70729 9.5 ± 0.25* 0.705955 0.512817
11 вал Саннаит » 0.1051 0.512809 ± 8 0.1956 0.704021 ± 18 0.1956 0.704021 3** 0.704013 0.512807
70 вал Трахит » 0.072 0.512770 ± 9 0.5391 0.704681 ± 27 0.5391 0.704681 11.7 ± 0.3* 0.704591 0.512764
73 вал Фонолит » 0.1054 0.512825 ± 8 0.2202 0.703944 ± 17 0.2202 0.703944 11** 0.70391 0.512817
77 вал Мончикит » 0.1056 0.512828 ± 9 0.2097 0.703822 ± 16 0.2097 0.703822 11** 0.703789 0.51282
85 вал Меланефеленит » 0
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.