СОСТАВ И СТРОЕНИЕ 3-го СЛОЯ ОКЕАНИЧЕСКОЙ КОРЫ В ПРИЭКВАТОРИАЛЬНОМ СЕГМЕНТЕ СРЕДИННО-АТЛАНТИЧЕСКОГО ХРЕБТА (5°-7° с.ш.)
© 2013 г. С. Г. Сколотнев, А. Е. Ескин
Геологический институт РАН, 119017Москва, Пыжевский пер., 7 e-mail: sg_skol@mail.ru Поступила в редакцию 12.12.2011 г.
Принята к печати 06.02.2013 г.
Изучен валовой и минеральный состав, концентрации элементов-примесей и составы минералов плутонических пород полигона Сьерра Леоне, расположенного в гребневой зоне Срединно-Атлан-тического хребта между трансформными разломами Страхова и Богданова. По отношению к структуре дна выделяются породные ассоциации рифтовых долин и зон нетрансформных смещений. Тр-октолиты и оливиновые габбро, образующие рифтовую ассоциацию, формировались на ранней стадии фракционирования расплавов океанических толеитов в нестационарных магматических камерах небольших размеров. Под зонами нетрансформных смещений основная часть пород кристаллизовалась в ходе длительно протекавших процессов фракционирования расплава в крупных камерах, окруженных серпентинизированными перидотитами. Эта часть представлена рядом кумулатов от троктолитов до габбродиоритов. В зонах проникновения в частично консолидированные участки этих камер глубинных тектонических срывов происходили процессы взаимодействия между расплавом и субстратом. Флюид, возникавший при дегидратации серпентина и концентрировавший гигрофильные элементы, локально изменял состав расплава, приводя к образованию амфиболсодержащих пород. При стрессах в тектонически ослабленные зоны выжимались интеркумулусные расплавы, где они смешивались между собой и также взаимодействовали с субстратом. Из смешанных расплавов сформировались рудные Fe—Ti габброиды, в том числе и путем фракционной кристаллизации. Из остаточных порций этих расплавов образовалась основная часть диоритов и плагиогранитов. Однако высоконатровые диориты, по-видимому, кристаллизовались из кислых расплавов, генерированных при частичном плавлении уже сформировавшихся габброидов на участках циркуляции водных флюидов, возникавших при десерпентинизации субстрата, в зонах тектонизации камер.
Ключевые слова: троктолиты, габброиды, диориты, плагиограниты, Срединно-Атлантический хребет, рифтовая долина, нетрансформные смещения, магматическая камера, расплав, флюид, тектонические срывы.
Б01: 10.7868/80016752513080050
ВВЕДЕНИЕ
Представления о том, что полнокристаллические магматические породы океанского дна, слагающие, как принято считать, 3-й слой океанической коры, формировались в результате процессов фракционной кристаллизации базальтовых расплавов, протекавших в крупных стационарных магматических камерах, вытянутых вдоль осевых зон спрединга, в последнее время подвергаются существенной ревизии. Прежде всего, целенаправленные геофизические исследования не выявили таковых под медленно-спрединговыми хребтами, были обнаружены лишь небольшие дайкообразные или изолированные столбообразные области пониженных сейсмических скоро-
стей, которые могут соответствовать магматическим камерам [1, 2]. Эти данные с учетом результатов, полученных при изучении офиолитов, привели Дж. Синтона и Р. Детрика [3], а также А. Николса и др. [4] к выводу о том, что породы 3-го слоя в мед-ленно-спрединговых хребтах формируются в нестационарных камерах очень небольших размеров, эпизодически возникающих под зонами спредин-га. Потеряли свою отчетливость и представления об объеме самого 3-го слоя океанической коры. Выяснилось, что на участках сухого амагматично-го спрединга габброиды не образуют сплошного слоя, а залегают в виде изолированных тел внутри серпентинизированных ультрабазитов, которые экспонируются непосредственно на поверхности
дна [5, 6]. Очевидно, что, тем не менее, выявляемая на этих участках на некотором глубинном уровне сейсмическая граница кора-мантия [1], не соответствует петрологической границе кора-мантия, а отражает резкие изменения в степени серпентинизации ультрабазитов [7].
До сих пор сохраняют свою дискуссионность и вопросы о генезисе рудных Fe—Ti габброидов и гранофиров (диоритов и плагиогранитов). Эти породы имеют ограниченное распространение среди полнокристаллических пород гребневой зоны Срединно-Атлантического хребта (САХ), однако выяснение условий их образования является одним из ключевых моментов как для понимания многих вопросов, связанных с формированием 3-го слоя, так и для выяснения факторов, определяющих его латеральную изменчивость и по мощности, и по составу. Углубленное всестороннее изучение Fe—Ti габброидов, гранофиров и других пород, ассоциирующих с ними, приводит ряд авторов к заключению о важной роли, которую играют при образовании 3-го слоя процессы взаимодействия между веществом камеры, вмещающим субстратом и гидротермальными флюидами [8—13], тем самым, перечеркивая бытовавшие представления о комплементарности 2-го и 3-го слоев океанической коры.
Объектом данного исследования является сегмент САХ, ограниченный трансформными разломами Страхова и Богданова. В северной части этого сегмента между 5° с.ш. и разломом Богданова (в дальнейшем полигон Сьерра Леоне) (рис. 1) было проведено несколько экспедиций [14—18]. При опробовании дна была получена уникальная по разнообразию, объему и широте распространения коллекция троктолитов, габброидов и кислых плутонических пород. Проанализированы валовой состав и определены концентрации элементов-примесей, а также изучен состав минералов в представительных образцах из этой коллекции. Цель проведенного исследования состояла в реконструкции условий формирования пород, образующих 3-й океанический слой на разных участках гребневой зоны САХ, имеющих различное тектоническое строение. Проделанная работа привела авторов к точке зрения о важной роли тектонического фактора при генезисе некоторых ассоциаций полнокристаллических пород гребневой зоны и 3-го слоя в целом.
Следует отметить, что результаты изучения полнокристаллических пород впадины Маркова, являющейся частью полигона Сьерра Леоне, опубликованы в работах Е.В. Шаркова с коллегами [9, 19]. Эти исследователи выделяют специфическую кремнеземистую Fe—Ti оксидную ассоциацию пород океанского дна, занимающую, по их мнению, значительное место в составе океанической коры. В соответствие с их точкой зрения, об-
разование пород этой ассоциации связано с расплавами, генерированными при плавлении ранее сформированной и уже гидратированной океанической литосферы под действием тепла либо астеносферного диапира, либо более глубинного мантийного плюма. Проделанная нами работа привела нас к другому заключению о формировании рудных Fe—Ti габброидов и плагиогранитов впадины Маркова.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИГОНА СЬЕРРА ЛЕОНЕ И РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ПЛУТОНИЧЕСКИХ ПОРОД
Район работ располагается между двумя сегментами САХ, имеющими различное строение. К югу от него находится область относительно высокого и выровненного рельефа гребневой зоны [20], в пределах которой широко распространены обогащенные толеитовые базальты типа P-MORB [21—24], что позволило Дж. Шиллингу с соавторами [23] прийти к выводу о локализации в этой области плюма глубинной мантии, названного ими плюмом Сьерра Леоне. Севернее разлома Богданова располагается типичная для медлен-но-спрединговых хребтов область с многочисленными трансформными разломами, где встречены только декретированные базальты [25].
В пределах полигона Сьерра Леоне нет трансформных разломов, а сегменты рифтовой долины смещаются относительно друг друга вдоль нескольких нетрансформных нарушений (рис. 1). Участки дна между этими смещениями сложены преимущественно базальтами, представленными высокомагнезиальными слабо дифференцированными океаническими толеитами N-типа MORB [26, 27]. В юго-западной части полигона за пределами рифтовой долины расположено поле обогащенных толеитовых базальтов [26]. Интрузивные породы на этих участках встречаются редко (станции S2240, S2236, L1112) и обнажаются в нижних частях бортов рифтовых долин (положение станций драгирования показано на рис. 1, 2, их координаты приведены в табл. 1). Они представлены троктолитами и оливиновыми габбро, в меньшей степени габбро и габброноритами.
В зонах нетрансформных смещений, которые совокупно занимают большую площадь полигона, доминируют серпентинизированные ультра-базиты. В одних случаях (станции S2244, S2245) с ними ассоциируют только жилы пегматоидных и более мелкозернистых габброидов, в других случаях наряду с ультрабазитами драгированы также базальты, троктолиты, габброиды и гранофиры. Большая коллекция таких пород поднята с восточного борта впадины Маркова. В период до 0.6—0.7 млн. лет назад впадина Маркова являлась структурой косого спрединга и соединяла два не-
20
с.ш.
7.5 -
7.0
6.5 -
6.0
5.5 -
5.0
Приразломный участок
" ' ет А
Северный
участок Разлом Сьерра Леоне
1-й Южный участок
з.д.
-34.5
-34.0
33.5
33.0
32.5
Рис. 1. Схема структурного районирования полигона Сьерра Леоне и местоположение станций драгирования. Белой сплошной линией показаны оси долин активных рифтов и нетрансформных смещений, прерывистой — отмерших рифтов и оси нетрансформных палеосмещений. Эллипсом белого цвета обведен контур площади развития обогащенных базальтов. Цифрами отмечено положение станций драгирования, на которых были подняты плутонические породы: 1 - 11002, 2- S2250, 3 - 11005, 4 - S2244, 5 - S2245, 6 - S2236, 7 - S2240, 8 - S2234, 9 - 11025, 10 - 11022, 11 -11028, 12 - S2231, 13 - S2228, 14 - L1097, 15 - L1112, 16 - 11061, 17 - 11060, 18 - 11071, 19 - 11041, 20 - 11040. Справа дана шкала глубин. Схема составлена по материалам работ [14, 15, 26, 27, 28]. На врезке прямоугольником показано местоположение района работ на карте Атлантического океана, построенной по данным [30].
больших сегмента рифтовой долины, формируя таким образом нетрансформное смещение. На данный момент активная осевая зона спрединга находится в 20 км к западу от нее [28, 29] (рис. 1). Восточный борт впадины (рис. 2) разбит тектоническими нарушениями. С наиболее крупными из них, простирающимися параллельно склону, связаны две зоны (нижняя и верхняя) шир
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.