ПЕТРОЛОГИЯ, 2004, том 12, № 2, с. 191-205
УДК 552.11:548.4
ПЕТРОГЕНЕЗИС БАЗАЛЬТОВЫХ СЕРИЙ ПОДВОДНОГО ПЛАТО ОНТОНГ ДЖАВА-НАУРУ, ТИХИЙ ОКЕАН
© 2004 г. В. А. Симонов*, В. В. Золотухин*, С. В. Ковязин*, А. И. Альмухамедов**, А. Я. Медведев**
*Объединенный институт геологии, геофизики и минералогии СО РАН 630090 Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3, Россия; e-mail: simonov@uiggm.nsc.ru
**Институт геохимии СО РАН 664033 Иркутск, ул. Фаворского, 1А, Россия; e-mail: amedv@igc.irk.ru Поступила в редакцию 11.12.2002 г.
На основе комплексных исследований с использованием анализа расплавных включений в клино-пироксенах получены новые данные об условиях петрогенезиса базальтовых серий района плато Онтонг Джава и бассейна Науру (Тихий океан). Результаты проведенных работ свидетельствуют, что в бассейне Науру действовали магматические системы, имеющие некоторое сходство по отдельным геохимическим параметрам с расплавами (преимущественно типа N-MORB) срединно-оке-анических хребтов (СОХ). В то же время здесь устанавливается явное влияние мантийного плюма, приводящее к развитию платобазальтового магматизма. Значительная роль глубинных процессов подтверждается и расчетным моделированием, показавшим, что первичные расплавы Науру формировались в ходе плавления мантийного субстрата при более высокотемпературных условиях и на больших глубинах, чем магмы СОХ. В целом базальты плато Онтонг Джава и бассейна Науру близки между собой и по большинству геохимических характеристик отличаются от пород срединно-океанических хребтов и океанических островов. Это говорит о том, что 90-130 млн. лет назад при образовании этих структур действовали практически однотипные магматические системы в геодинамических условиях, отличных от таковых в спрединговых центрах и во внутриплитных областях формирования океанических островов. Породы района Онтонг Джава-Науру имеют значительные черты сходства с базальтовыми сериями Сибирской платформы, что может служить одним из аргументов, свидетельствующим о том, что гигантские объемы магм основного состава, излившихся в этом регионе, были, скорее всего, результатом подъема больших, но ограниченных по времени действия плюмов.
Активные исследования дна Мирового океана позволили получить в последнее время новую информацию о магматизме внутриплитных областей, породы которых отличаются по вещественному составу от базальтов срединно-океаничес-ких хребтов. Особое внимание привлекают комплексы океанических плато в Тихом океане, относящихся к одним из самых больших магматических провинций Земли, сопоставимых по своим масштабам с траппами Сибирской платформы (Добрецов и др., 2001). Работы по бурению дна океана на этих структурах дали возможность получить большой объем новых материалов по ассоциациям пород, имеющих определенные черты сходства с базальтами классических платформ континентов (Петрологические провинции..., 1996; БИеИека, 1981 и др.). Исходя из этой информации, похожими должны быть и процессы образования этих объектов, которые, как считают многие исследователи, связаны с достижением поверхности Земли верхних частей мантийных плюмов или суперплюмов (Добрецов, 1997; Тиг-ёиио е! а1., 1991; МаИоиеу е! а1., 1993). Таким обра-
зом, в настоящее время сравнительный анализ базальтового магматизма континентальных платформ и океанических плато является актуальным и важным с позиций создания моделей формирования одних из крупнейших в мире магматических структур.
Самым большим проявлением платобазальтового магматизма в Тихом океане является магматическая провинция Онтонг Джава-Науру, сформировавшаяся 90-130 млн. лет тому назад (Петрологические провинции., 1996; Бегеоу1е1, МаИоиеу, 1994). Она представлена в настоящее время океаническим плато Онтонг Джава и сопряженным с ним бассейном Науру (рис. 1).
В результате проведения буровых работ на плато Онтонг Джава и в бассейне Науру собран значительный объем нового материала, позволивший вполне обоснованно провести сравнительный анализ океанических и континентальных платобазальтов. С этой целью были исследованы образцы пород, полученные в результате глубоководного бурения во время 61-го рейса бурового судна "Гломар Челенджер" в бассейне На-
140° 160° 180° 160° в. д.
Рис. 1. Расположение района Онтонг Джава-Науру в Тихом океане.
1-4 - подводные плато: поднятия Шатского (1), Хесса (2), Магеллана (3), плато Манихики (4). Скважины глубоководного бурения на плато Онтонг Джава (803, 807) и в бассейне Науру (462, 462А). Рисунок построен с использованием материалов (Кгоепке 1991).
уру (БИеИека, 1981). Изучены составы базальтов, базальтовых стекол, клинопироксенов и проведены исследования расплавных включений в образцах из скважины 462А, пробуренной в бассейне Науру (рис. 1). Для сравнительного анализа использованы оригинальные данные авторов по составам пермо-триасовых траппов Сибирской платформы (Золотухин и др., 1989), базальтов Срединно-Атлантического хребта (Симонов и др., 1999) и информация по магматическим комплексам внутриплитных океанических островов и гайотов (Петрологические провинции..., 1996; Симонов и др., 1997, 2000; Бгеу е! а1., 1994), а также опубликованные материалы по породам плато Онтонг Джава из скважин 803 и 807 (Кгоепке е! а1., 1991; МаИопеу е! а1., 1993). Часть результатов по отдельным объектам представлена в кратких сообщениях (Золотухин и др., 2001, 2002; Симонов и др., 2002). В предлагаемой статье приводятся наиболее полные данные об условиях петроге-незиса базальтовых серий района Онтонг Джава-Науру, полученные в ходе последних исследова-
ний, и дается детальный сравнительный анализ океанических и континентальных платобазаль-тов.
ГЕОЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЙОНА ОНТОНГ ДЖАВА-НАУРУ
Значительную часть плато Онтонг Джава перекрывают карбонатные осадки мощностью более 1000 м. Толщина океанической коры достигает в центре плато 40 км. Во время выполнения программы глубоководного бурения было выяснено, что фундамент плато состоит из чередования пиллоу-лав и массивных потоков, разделенных иногда осадочными прослоями. В нижней части разбуренного разреза (скважина 807) преобладают оливинсодержащие базальты, в верхней - безоли-виновые породы (МаИопеу е! а1., 1993). Формирование базальтовых серий плато Онтонг Джава происходило около 120, а также 90 млн. лет тому назад (Вегеоу1е1, МаИопеу, 1994).
Магматические комплексы бассейна Науру, непосредственно примыкающего с северо-востока к плато Онтонг Джава, оказалось возможным детально исследовать в результате проведения буровых работ (скважины 462 и 462А). В разбуренном разрезе выделяются несколько комплексов. Верхний (562-728 м) представлен серией до-леритовых и базальтовых тел, имеющих оторочку стекла на контакте с вмещающими гиалокластитами. Средний (728-1068 м) состоит из базальтовых пиллоу-лав, чередующихся с до-леритовыми силлами. В нижнем (1072-1203 м) преобладают потоки базальтов. Возраст базальтовых серий бассейна Науру определяется в интервале 110-130 млн. лет (Петрологические провинции., 1996; БИеИека, 1981), то есть формирование магматических комплексов Онтонг Джава и Науру происходило практически одновременно.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
При исследовании условий формирования базальтовых серий, имеющих значительный возраст, возникают большие проблемы прежде всего из-за существенной степени измененности пород, особенно в океанах. Сложности при выяснении параметров магматических процессов, действовавших, как в районе Онтонг Джава-Науру, более 100 млн. лет тому назад, связаны также и с тем, что породы являются конечным продуктом развития магматических систем, претерпевших существенные изменения в ходе своей истории в результате взаимодействия с другими расплавами и кристаллизующимися фазами. Выходом в данной ситуации может служить изучение первичных магматогенных образований (минералы и находящиеся в них расплавные
включения, базальтовые стекла), сохранивших прямую информацию о палеомагматических системах.
В ходе исследования образцов из коллекции пород, собранной во время морской экспедиции по глубоководному бурению в бассейне Науру (БИеИека, 1981), нам удалось изучить базальтовые стекла, а также первичные магматогенные кли-нопироксены и проанализировать находящиеся в этом минерале расплавные включения. Наиболее детально были изучены стекла из средней части разреза скважины 462А (750-805 м) и пироксены с расплавными включениями из верхнего комплекса (585 м). Расплавные включения исследовались в высокотемпературной термокамере с инертной средой (Соболев, Слуцкий, 1984). Эксперименты с включениями при высоких температурах проводились по опубликованной ранее методике (Симонов, 1993; БоЪо1еу, БапушИеузку, 1994). Составы гомогенизированных расплавных включений, вмещающих их минералов и базальтовых стекол установлены на рентгеновском микроанализаторе "СашеЪах-ш1его" в Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии СО РАН, г. Новосибирск. Содержания редких, редкоземельных элементов и воды в расплавных включениях и в базальтовом стекле определены методом вторично-ионной масс-спект-рометрии на ионном микроанализаторе ¡МБ^ в Институте микроэлектроники РАН (г. Ярославль) по методике, опубликованной ранее (Соболев, 1996). Породы бассейна Науру изучались в Институте геохимии СО РАН (г. Иркутск). Валовые составы определены с помощью рентгено-флуоресцентного и химического анализов. Содержания редких и редкоземельных элементов в базальтах установлены методами фотометрии
пламени, масс-спектрометрическим с индуктивно связанной плазмой и атомно-эмиссионным.
КЛИНОПИРОКСЕНЫ
Среди исследованных образцов из бассейна Науру (скважина 462А) часть базальтов содержат мелкие вкрапленники (около 1 мм) клинопирок-сена. Судя по размерам и равномерному расположению в микрозернистой закалочной основной массе, пироксен кристаллизовался при быстром охлаждении расплавов. Составы клинопироксе-нов (наиболее представительные данные получены по образцу 21-1) приведены в табл. 1.
Клинопироксены из базальтов бассейна Науру по содержанию Еп, ¥5, ^о компонентов заметно отличаются от клинопироксенов из аналогичных пород Сибирс
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.