ПЕТРОЛОГИЯ, 2008, том 16, № 4, с. 376-400
УДК 552.311(263)
МАГМАТИЧЕСКАЯ И МЕТАМОРФИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ОКЕАНИЧЕСКОЙ КОРЫ ЗАПАДНОГО ФЛАНГА ГРЕБНЕВОЙ ЗОНЫ САХ НА 15°44' С.Ш.: РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ КЕРНА СКВАЖИН 1275В И 1275D (209-ЫЙ РЕЙС "ДЖОИДЕС РЕЗОЛЮШН")
© 2008 г. C. А. Силантьев*, Ю. А. Костицын*, Д. В. Черкашин*, Г. Дж. Б. Дик** , П. Б. Келемен**, H. Н. Кононкова*, Е. М. Корниенко*
* Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия; e-mail: silantyev@geokhi.ru ** Woods Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, MA 02543 USA Поступила в редакцию 5.11.2006 г.
Изучена представительная коллекция образцов, полученных при глубоководном бурении океанического фундамента на удалении 10 миль к западу от оси рифтовой долины в гребневой зоне Сре-динно-Атлантического хребта на 15°44' с.ш. (скв. 1275B и 1275D). Бурение производилось в течение 209-го рейса бурового судна "Джоидес Резолюшн" в рамках программы научного бурения проекта ODP. Скважиной 1275B было пройдено 108.7 м разреза океанической коры, а скважиной 1275D -209 м. Реконструирована следующая последовательность магматических и метаморфических событий, в результате которых был сформирован типичный внутренний океанический комплекс мед-ленно-спредингового хребта: 1) формирование сильно фракционированного (обогащенного железом и титаном) толеитового магматического расплава, родительского для изученных габброидов, в крупной магматической камере, расположенной в малоглубинной мантии и существовавшей достаточно долгое время в стационарных условиях; 2) перемещение магматического расплава, родительского для изученных габброидов, в подошву океанической коры и его взаимодействие с вмещающими мантийными перидотитами; образование троктолитов и плагиоклазовых перидотитов; 3) внедрение в сформированный плутонический комплекс жил и даек трондьемитов, связанных с обогащенным расплавом, и приконтактовая перекристаллизация габбро; формирование в перидо-тит-габброидном комплексе геохимических признаков обогащения, связанного с воздействием инъекций трондьемитов; 4) внедрение даек долеритов (впоследствии - диабазов); 5) метаморфизм верхов эпидот-амфиболитовой фации с участием флюида морского происхождения; 6) быстрая эксгумация плутонического комплекса на поверхность океанического дна с сопутствующим метаморфизмом зеленосланцевой фации. Характер распределения изотопного состава Sr и Nd, а также сильно некогерентных элементов в изученных породах свидетельствует об участии в магматической эволюции гребневой зоны САХ на 15°44' с.ш. двух главных источников расплавов: дебетированного, ответственного за образование габброидов и диабазов, и обогащенного, из продуктов плавления которого были образованы трондьемиты (гранофиры).
Материал настоящего исследования представлен коллекцией образцов, полученных при глубоководном бурении океанического фундамента в гребневой зоне Срединно-Атлантического хребта (САХ) к северу от разломной зоны "15°20"' (рис. 1). Бурение производилось в течение 209-го рейса бурового судна "Джоидес Резолюшн" в рамках программы научного бурения проекта ODP. Район бурения был выбран в качестве приоритетного на основании заявки, в подготовке которой участвовал один из авторов этой статьи. Главная цель глубоководного бурения, предпринятого в 209-ом рейсе "Джоидес Резолюшн", заключалась в изучении разреза океанической коры медленно-спредингового хребта (кора хессовского типа), сложенного мантийными перидотитами и габбро (Casey et al., 1996; Shipboard ..., 2003). Основные
задачи, на решение которых было ориентировано бурение, включали изучение различных петроло-го-геохимических аспектов петрогенезиса в осевой зоне медленно-спредингового срединно-океа-нического хребта (СОХ): состав и строение мантийного субстрата, генерация и транспорт магматических расплавов, внутрикоровая метаморфическая и гидротермальная эволюция плутонического комплекса.
Рассмотренный в проведенном исследовании район представляет особый интерес, поскольку он расположен на расстоянии 10 миль от осевой зоны САХ (рис. 1) и, таким образом, полученный здесь в точках бурения керн позволяет судить о строении и составе фундамента, более древнего относительно продуктов магматизма лежащего на той же широте сегмента рифтовой долины.
15°45' с.ш.
15°30' с.ш.
46°45' з.д. 46°30' з.д.
5
Глубина океана ~1500м
Скважина 1275
Ось рифтовой долины САХ :
Jj Шш
Н^Нв
Глубина океана ~5000м I
| Ось тальвега разлома "15°20'"И1
Рис. 1. Местоположение станции ODP 1275 по (Shipboard ..., 2003).
Пройденные на станции 1275 скважины расположены вдоль маршрута ГОА "Шинкай", проходившего на вершине подводного поднятия, которое по данным батиметрии интерпретируется как так называемый "внутренний океанический комплекс" ("oceanic core complex") (Fujiwara et al., 2003). Этим термином последнее время принято обозначать габбро-перидотитовые комплексы, слагающие угловые поднятия, характерные для районов пересечения САХ с офсетами трансформных разломов (например, Blackman et al., 2002). Скважины ODP 1275B и 1275D расположены в гребневой зоне САХ, в 10 милях к западу от оси рифтовой долины на 15°44' с.ш. Скважина 1275D находится вблизи скв. 1275B, в 90 м к югу от нее. Скважиной 1275B было пройдено 108.7 м разреза океанической коры, а скважиной 1275D -209 м. В результате бурения установлено, что в этом районе САХ в строении корового разреза участвуют следующие породы: троктолиты (14%); габброиды (74%) - габбро, габбро-нориты, Fe-Ti габбро, Ol-габбро; диабазы (10%) и грано-фиры (2%) (Shipboard ..., 2003).
Главная цель проведенного исследования - реконструкция основных этапов магматической и
метаморфической эволюции западного фланга САХ в районе 15°44' с.ш. и оценка параметров магматизма и метаморфизма внутри вскрытого бурением более чем стометрового разреза плутонического комплекса медленно-спредингового хребта. Проведено также сопоставление полученных нами новых сведений о продуктах магматизма и метаморфизма западного фланга САХ на 15°44' с.ш. с петрологическими и геохимическими данными, полученными ранее для плутонических комплексов гребневой зоны районов САХ, расположенных между 13° и 15°30' с.ш., на 30° с.ш. и вскрытых бурением в рамках ODP в скв. 375В, Юго-Западный Индийский хребет (Dick et al., 1991; Силантьев, 1998; Expedition ..., 2006).
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом изучения служила коллекция из 32 образцов, включающая следующие породы: скв. 1275В - троктолит (1), габброиды (15), грано-фир (1), диабаз (1); скв. 1275Б - Р/-перидотит, близкий к троктолиту (1), габброиды (9), грано-фиры (4) (табл. 1).
Таблица 1. Типы изученных пород и их распределение по скважинам и в керне
Номер образца Номер ODP Положение в разрезе, м Порода
75B-1 6R.2 1 < W 30 Троктолит
75B-2 20R.4 1 < W 95.5 Габбро
75B-3 20R.4 1 < W 95 Ге-Т габбро
75B-4 21R.1 1E < W 100 Гнейсовидное габбро
75B-5 20R.4 1 < W 95 Габбро
75B-6 20R.4 2A < W 97 Ге-П габбро
75B-7 20R.4 2A < W 97 Габбро
75B-8 20R.3 1D < W 94.5 Грубозернистое габбро
75B-9 20R.1 7B < W 94 Габбро
75B-10 20R.4 2B < W 97.5 Грубозернистое габбро
75B-11 18R.1 10B < W 87 Трондьемит на контакте с габбро
75B-12 20R.4 2B < W 97.5 Лейкократовое габбро
75B-13 20R.4 2C < W 98 Габбро
75B-15 20R.3 3A < W 94 Диабаз
75B-16 20R.3 3A < W 94 Габбро
75B-17 20R.3 3D < W 94.7 Грубозернистое габбро
75B-18 20R.3 4 < W 95 Габбро
75D-1 5R.1 2 < W 23.5 Трондьемит
75D-2 31R.3 1B < W 145 Трондьемит
75D-2A 31R.3 1B < W 145 Перекристаллизованное габбро
75D-3 31R.1 2 < W 153.5 Габбро-троктолит
75D-4 43R.4 4 < W 205 Лейкократовое габбро
75D-5 2R.2 2 < W 11 Габбро-троктолит
75D-6 30R.2 3 < W 140 Габбро
75D-7 28R.1 3 < W 129.5 Ге-Т1 габбро
75D-8 9R.2 4 < W 45 ^/-перидотит
75D-9 29R.2 5 < W 135 Габбро
75D-10 42R.1 5 < W 196.5 Габбро
75D-11 37R.2 3B < W 174 Габбро
75D-12 35R.3 3A < W 164.5 Трондьемит
75D-13 40R.1 8 < W 185.5 Трондьемит
75D-14 43R.1 8B < W 200.5 Габбро
Все перечисленные образцы были обеспечены привязками, соответствующими их положению в поднятом керне. Следует заметить, что переданная в распоряжение авторов настоящей статьи коллекция образцов позволила охарактеризовать в петрологическом и геохимическом отношении практически весь разрез, вскрытый бурением в скв. 1275D (11-205 м), в то время как в случае скв. 1275B сделать это удалось только для двух уровней глубинности разреза: 30 и 87-100 м (рис. 2).
Состав породообразующих минералов изучали в ГЕОХИ РАН методом точечного анализа с помощью рентгеноспектрального микроанализатора SX 100 (CAMECA) с четырьмя вертикальны-
ми спектрометрами, ускоряющим напряжением 15 кВ и током зонда 30 нА. В качестве основных образцов сравнения использовали следующие стандарты: для оливина - SC-оливин, для шпинели - хромистая шпинель, для пироксена - авгит.
Определение содержания главных и некоторых редких элементов в породах производилось И.А. Рощиной методом рентгенофлуоресцентно-го анализа на спектрометре со сканирующим каналом AXIOS Advanced фирмы PANalytical. Для определения концентраций главных породообразующих элементов смесь навески порошковой пробы с флюсом (Li2B4O7) в соотношении 1 : 12 сплавляли при температуре 1050°С и расплющи-
Глубина скважин от поврежности о% морского дна, м 0 г
Скважина 1275В
50% 1оо%
Скважина 1275D
0%
50%
100%
1о 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210
75B-1"
ззятяшш
шшшшшштшя •¿шгшштшштшш
ШШШШШШШШ
г&вкзкййкяйкйикйещия
ЕЙЙШЕйгЕгКЭЙШК!^ ашжкййижжйгжйжйгй]
75D-
75D-5
75D-1
II
шышгшшш^шяяш
iSSiSSSlSSSSSmsmmSmM •жгшшшшгтжжяя-,
шшштшш^т.
ЩШПШШЩ
¡штжтжятшя^ш
108.7 м
щт
ISSSISSSSSSSHSSSSn
75B-2,75B-3,75B-4,
75B-5,75B-6,75B-7,
75B-8,75B-9,75B-10,
75B-11,75B-12,75B-13.
75B-15,75B-16,
75B-17,75B-18
2 3
4
75D-7 75D-9 75D-6
75D-2 75D-2A-75D-3
mzmimmmmsmism
Jкшняшш
ппшнн
¡sхяяшзшшжа
75D-13 75D-10 75D-14 75D-4
209 м
Рис. 2. Распределение различных петрографических типов пород, вскрытых скважинами 1275B и 1275D (по Shipboard ..., 2003), и положение в разрезе изуче
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.