Особенности вулканизма и геодинамика области тройного сочленения Буве (стр. 4 из 10)

Выше были приведены составы вкрапленников и микролитов из некоторых вулканитов. Их количества недостаточно для корректных выводов о характере изменчивости состава минералов, в то же время следует отметить некоторые намечающиеся тенденции.

Наиболее железистые вкрапленники оливина встречены среди вулканитов поднятия Шона. Для крупных вкрапленников - это Fo_72-80, для мелких - Fo_62-67. Такие же оливины имеются в аналогичных вулканитах, но на других структурах из зоны сочленения палеоструктур САХ, АфАХ и АмАХ. При этом с наиболее железистыми вкрапленниками оливина ассоциируют наиболее основные вкрапленники плагиоклаза - An_86-96. Наиболее магнезиальные фенокристы оливина (Fo_86-87 ), встречены среди деплетированных базальтов, вкрапленники плагиоклазов в них в целом более кислые (An_85-89 ), чем на поднятии Шона. Вкрапленники ортопироксена имеются только в вулканитах, развитых на поднятии Шона и аналогичных им. Все изученные микролиты клинопироксена отличаются от вкрапленников большей железистостью и имеют высокие концентрации титана, при этом, чем более обогащенный базальт, тем эта концентрация выше. Изученные вкрапленники рудного минерала относятся к титаномагнетиту (табл. 6). Заметно более высоким содержанием TiO ₂ (29,91%) выделяются зерна из образца G9610/30, который представляет базальты, также заметно отличающиеся по составу от других вулканитов. В изученных вулканитах было встречено несколько зерен шпинели. По соотношению хромистости (40-51) и магнезиальности (40-70) они попадают в поле составов шпинелей из мантийных перидотитов, однако высокие концентрации титана свидетельствуют о воздействии на них базальтового расплава (табл. 7).

Петро-геохимический состав вулканитов

Вещественный состав пород в районе ТСБ изучался в ряде морских экспедиций [Dick et al., 1984; Dickey et al., 1977; Le Roex et al., 1983, 1985, 1987]. Выявлены значительные вариации составов лав от пикритов до ферробазальтов. Было показано, что подъем мантийного плюма Буве привел к формированию в непосредственной близости от него провинций базальтов, обогащенных легкими редкоземельными элементами, с изотопными отношениями ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr и ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd соответственно выше и ниже, чем N-MORB. Эти выводы в основном базируются на данных изучения базальтов из осевых частей срединно-океанических хребтов. Мы рассмотрим составы базальтов, поднятых в пределах различных структур из гораздо более обширной области, что позволит проанализировать вулканизм этого района в значительно большем возрастном диапазоне.

Базальты южной части САХ (табл. 8) в пределах осевой (рифтовой) зоны характеризуются сравнительно однородным составом. Это преимущественно свежие слабо и умеренно фракционированные толеитовые базальты типа N-MORB ((La/Sm)_n 0,7-1,0, (Nb/Zr)_n 0,3-0,7)) с преобладающей железистостью (FeO

/MgO) около 1,2-1,4 (здесь и в дальнейшем значения отношения (La/Sm)_n приводятся по данным работ [Пущаровский и др., 1998; Сущевская и др., 1999; Simonov et al., 1996]). Концентрации TiO₂, K₂O и P₂O₅ закономерно возрастают соответственно от 1,1%, 0,2%, 0,08% в наименее дифференцированных разностях (обр. G9625/1 с железистостью 0,8) до 2,2%, 0,4%, 0,6% в наиболее дифференцированных базальтах с железистостью до 1,7-1,8 (рис. 2-4). Это свежие породы с потерями при прокаливании (п.п.п.) менее 1%. Содержание SiO ₂ находится в пределах 48-50%, Cr 130-150 г/т, Sr 90-150 г/т, Rb 1-10 г/т. Несколько отличаются базальты станции G9624, в которых заметно более высокие концентрации K₂O (до 0,57%) и P₂O₅ (до 0,24%), что позволяет отнести их к толеитам типа T-MORB.

На вариационных диаграммах базальты Срединно-Атлантического хребта за исключением существенно измененных разностей образуют компактные поля или тренды, наиболее отличающиеся от других вулканитов этого района более высоким содержанием FeO

и более низким - Al₂O₃ при тех же значениях коэффициента фракционирования FeO /MgO, а также менее быстрым темпом накопления K₂O (рис. 2, 3, 4).

Хребет Шписс сложен свежими, преимущественно пузыристыми базальтами и андезито-базальтами (табл. 8). В отличие от базальтов САХ они охватывают гораздо больший интервал фракционирования: от слабо фракционированных с железистостью 1,1 до сильно фракционированных разностей с FeO

/MgO до 4. Преобладают значения 1,8-2,5. На диаграмме TiO₂ - FeO /MgO (рис. 2) отчетливо прослеживается тренд фракционирования с резким накоплением TiO₂ от 2,16% (обр. G9612/19) до 3,43% (обр. G9614/20). При дальнейшем фракционировании расплава массовая кристаллизация рудных фаз привела к падению содержаний TiO₂ до 2,5% при железистости около 4 (обр. G9612/6). В ходе фракционирования, как видно из диаграмм окисел - FeO /MgO (рис. 2), возрастают содержания SiO₂ от 45 до 55%, K₂O от 0,4 до 1,6%, P₂O₅ от 0,1 до 0,65%, Na₂O от 2 до 6%. Закономерно падает содержание Al₂O₃ от 17 до 14% и CaO от 12 до 6%. Точки составов базальтов хребта Шписс хорошо аппроксимируются единым трендом дифференциации, что позволяет говорить о сохранении условий формирования расплавов на всем протяжении хребта за время его существования. Об однородности его мантийного источника говорят незначительно варьирующие отношения некогерентных элементов, в частности (La/Sm)_n (1,6-2,1) и (Nb/Zr)_n (0,8-1,2). Следует подчеркнуть, что на этот тренд попадают вулканиты со всех опробованных морфоструктур хребта в независимости от их текстурно-петрографических особенностей. Это и слабо пористые разности, и пористые лавы, и пиллоу, и чрезвычайно пузыристый вулканический шлак. Наименее дифференцированный образец с хребта Шписс (G9612/19) по уровню SiO₂, K₂O и P₂O₅ близок к обогащенным базальтам из рифтовой долины САХ (станция G9624), однако заметно отличается от него более низкими концентрациями Cr, Cu, Ni, V, Zn, Co и Sc. Перечисленные элементы имеют невысокие или пониженные концентрации во всех вулканитах хребта Шписс, особенно это характерно для хрома.

От всех базальтов хребта Шписс по многим параметрам отличается образец G9614/22, где (Nb/Zr)_n отношение составляет всего 0,38 и имеют место очень низкие концентрации TiO₂ и Na₂O. По этим особенностям он близок к базальтам, широко распространенным на поднятии Шона, которые будут рассмотрены ниже. Вторым исключением является образец G9614/10, выделяющийся заметно более низкими содержаниями Na₂O и очень высокими концентрациями хрома (около 250 г/т), что сближает его с обогащенными базальтами, встреченными в пределах САХ.

Со склонов острова Буве нами драгированы базальты и андезито-базальты. Породы близкого состава широко распространены и на самом острове Буве. В работе [Le Roex and Erlank, 1982], учитывая их субщелочной уклон, они классифицируются как гавайиты и муджиериты. Поэтому в дальнейшем мы также будем применять такое название для этих пород. Основная масса гавайитов и муджиеритов острова Буве и его подводных склонов ложится на единый, протяженный тренд дифференциации по многим параметрам и, прежде всего, по таким генетически важным, как TiO₂, K₂O и P₂O₅, совпадающий с трендом фракционирования вулканитов хребта Шписс. Но в отличие от последнего он существенно более продвинутый, на самом острове встречены очень кислые вулканиты вплоть до риолитов [Le Roex and Erlank, 1982]. Железистость гавайитов и муджиеритов варьирует от 1 до 5, содержание SiO₂ от 48% до 55%, TiO₂ от 2,28% до 4,4% и снова падает до 1,52% у наиболее дифференцированных разностей, K₂O от 0,8% до 2,3%, P₂O₅ от 0,4% до 1,0% [Симонов и др., 2000; Le Roex and Erlank, 1982]. Существуют и другие отличия между вулканитами хребта Шписс и острова Буве. На вариационных диаграммах SiO₂, FeO

, Na₂O, Al₂O₃ - FeO /MgO составы образцов с острова Буве образуют самостоятельные тренды с более низкими концентрациями SiO₂, FeO и Na₂O и более высокими Al₂O₃ субпараллельные аналогичным трендам серии вулканитов с хребта Шписс (рис. 2, 3, 4). Степень вторичных изменений базальтов сильно варьирует (п.п.п. 0,1-2,4%). В тоже время, как видно, например, из соотношений K₂O - п.п.п. (рис. 5), отсутствует значимая корреляция между этими параметрами, что позволяет нам использовать содержания литофильных элементов как сравнительную характеристику магматических процессов. Вариации ряда литофильных элементов-примесей аналогичны таковым в базальтоидах хребта Шписс. Однако в наиболее дифференцированных разностях вулканитов с острова Буве, каковых не было встречено на хребте Шписс, отмечаются более высокие значения отношений некогерентных элементов ((La/Sm)_n 2-3 [Симонов и др., 2000; Le Roex and Erlank, 1982], (Nb/Zr)_n 1,4-1,7, Zr/Y~7,3). Среди других элементов-примесей характерны очень низкие концентрации хрома и никеля, что сближает их с вулканитами хребта Шписс и резко отличает от других базальтов этого района.