Особенности вулканизма и геодинамика области тройного сочленения Буве (стр. 6 из 10)
В зоне сочленения палеоструктур Американо- и Африкано-Антарктических и Срединно-Атлантического хребтов (станции G9619, G9620 и G9621) подняты вулканиты трех геохимических типов (табл. 8). Первый тип - это слабо дифференцированные базальты, отвечающие N-MORB и не выходящие за пределы колебаний составов базальтов САХ в районе ТСБ (FeO
/MgO 1-1,5, K2O 0,2-0,3%, P2O5 0,07-0,15%, TiO2 1,4-1,6%, (Nb/Zr)n 0,5-0,7). Вторая группа базальтов отличается повышенными содержаниями литофильных элементов (K2O и P2O5 ) и TiO2 (2,5-3,0%), характерными для слабо обогащенных толеитов, в то же время они имеют сравнительно низкие отношения (Nb/Zr)n. Некоторые из этих базальтов характеризуются очень высокими концентрациями хрома (500-800 г/т). Третья группа (G9619/2, 5, 10, G9620/23 и G9621/1, 4) с низкими содержаниями TiO2 (0,6-1,2%) и P2O5 (0,07-0,1%) имеет также низкие (Nb/Zr)n отношения (0,2-0,3). Среди них встречены высоко дифференцированные разности, вплоть до дацитов. Вулканиты аналогичного состава широко распространены в районе горы Шона. Проанализированы в основном слабо измененные образцы, но представители третьей группы отличаются своей повышенной пористостью от базальтов двух первых групп.Основные петро-геохимические группы базальтов, их пространственное распространение и геодинамические обстановки образования
Проведенное исследование показывает, что в районе тройного сочленения Буве распространены очень разнообразные по составу вулканиты, среди которых преобладают базальты. Для их классификации и разделения на группы мы руководствовались следующими соображениями. К элементам, характеризующим мантийный источник первичных расплавов, относятся титан, фосфор, калий и ряд других некогерентных элементов (Nb, Zr, Y), отношения которых слабо зависят от процессов частичного плавления и фракционирования. Поэтому концентрации и отношения этих элементов являются главными критериями для подразделения вулканитов на группы. В то же время мы учитывали, что калий достаточно подвижен при подводном выветривании базальтов, поэтому породы с высоким содержанием воды не принимались во внимание при выделении групп; а поведение фосфора и титана при очень высоких степенях дифференциации определяется осаждением из расплава апатита и Fe-Ti фаз. Последнее накладывает отпечаток и на распределение таких несовместимых элементов как Nb, Zr, Y. К наиболее важным параметрам, используемым при характеристике мантийных источников, относятся изотопные отношения и распределение редкоземельных элементов в вулканитах. Мы не проводили собственных исследований в этом направлении, но в ряде случаев имеются опубликованные данные по той или иной группе пород.
Вариации содержаний других элементов во многом зависят от характера дифференциации, при этом образуются дифференцированные вулканические серии, выделение которых было проведено в основном при анализе вариационных диаграмм элемент - коэффициент фракционирования (FeO
/MgO). Вулканические серии образуют на диаграммах либо субпараллельные тренды, что говорит о близких условиях фракционирования, либо пересекаются друг с другом. Наличие самостоятельных трендов, характеризующих поведение того или иного элемента, также может свидетельствовать либо об особенностях состава мантийного источника, либо о различиях в условиях частичного плавления разных групп вулканитов. В частности, Клейн и Лангмюр [Klein and Langmuir, 1987] на основании изучения состава базальтовых стекол сделали вывод, что повышенные концентрации натрия в первичном расплаве указывают на более низкую степень частичного плавления мантийного источника, а повышенные концентрации железа - на большую глубину зоны генерации расплавов.Следует отметить, что на различных диаграммах тренды разных вулканических серий или групп могут совпадать друг с другом, а на других отчетливо различаться, что затрудняет однозначную идентификацию серий. Кроме того, базальты, образовавшиеся из различных по составу мантийных источников, могут иметь для отдельных элементов одинаковые тренды фракционирования.
Наиболее многочисленной и наиболее распространенной в регионе ТСБ группой является группа базальтов N-MORB, главной отличительной чертой которых являются низкие концентрации литофильных элементов. Породы слабо или умеренно дифференцированы, поэтому они не дают протяженного тренда, а образуют на вариационных диаграммах компактные поля составов, располагающиеся в основании всех трендов дифференциации. Лишь на диаграмме FeO
- FeO /MgO (рис. 4) базальты из этой группы формируют самостоятельный тренд с наиболее высокими концентрациями железа. Проведенные ранее исследования [Симонов и др., 2000; Simonov et al., 1996] показали, что данные базальты могут являться производными расплавов, генерированных при частичном плавлении мантийного субстрата под срединно-океаническими хребтами, начиная с глубин 60-70 км. В пределах изученного региона они наиболее широко распространены в рифтовой долине и на флангах САХ. В двух других спрединговых хребтах (АфАХ и АмАХ) они встречены реже (разлом Буве, угловое поднятие Конрад), хотя по данным Ле Ро [Le Roex et al., 1983, 1985] за пределами ТСБ они широко распространены и в пределах этих хребтов. Деплетированные базальты встречены также в зонах сочленения палеоструктур САХ и АфАХ (Восточная область дислокаций). Там они сильно изменены, при этом среди вторичных минералов преобладает хлорит, и, следовательно, к поверхности дна они были выведены с более глубоких горизонтов разреза океанической коры. В зоне сочленения палеоструктур САХ, АфАХ и АмАХ базальты рассматриваемой группы слагают ряд поднятий, но в данном случае они несут признаки лишь поверхностных изменений. Единичные образцы базальтов N-MORB драгированы с нижней части поднятия Шона. Таким образом, базальты N-MORB являются фоновыми для района ТСБ. Внутри самой этой группы наблюдаются вариации содержаний ряда элементов, особенно натрия и титана, однако каких-либо закономерностей в пространственном распределении таким образом различающихся базальтов не наблюдается. Базальты из Восточной области дислокаций выделяются более низкими концентрациями СаО, что связано с широким распространением в них хлорита. Напротив, для некоторых существенно плагиоклаз-порфировых разностей из района разлома Буве свойственны повышенные концентрации СаО и особенно Al2O3.Близки по составу к базальтам предыдущей группы умеренно обогащенные толеиты типа T-MORB. Они отличаются от деплетированных разностей более высокими концентрациями литофильных элементов (K, P, Zr, Sr, Y, Nb и др.), степень обогащения которыми варьирует. Для них также характерны и более высокие отношения некогерентных элементов Nb/Zr, La/Sm и др. Базальты T-MORB были встречены практически везде, где были описаны деплетированные базальты, но только в меньшем количестве. Их единичные образцы встречены также на хребте Шписс.
Составы вулканитов, драгированных с хребта Шписс и с подводных склонов острова Буве, на вариационных диаграммах TiO2, K2O, P2O5 - FeO
/MgO (рис. 2, 3, 4) в совокупности образуют единый самостоятельный, протяженный тренд, отражающий продолжительную дифференциацию, в ходе которой накапливались железо, натрий, калий и уменьшались содержания магния, кальция и алюминия. Судя по характеру тренда, концентрации железа, титана и фосфора на первых этапах фракционирования быстро возрастали, а на конечных этапах, когда в промежуточной камере происходило осаждение Fe-Ti фаз (ильменита?) и апатита, их содержание в расплаве значительно сократилось. Несмотря на очень протяженный тренд дифференциации, содержание кремнекислоты до момента осаждения апатита и Fe-Ti фаз увеличивается не намного. Описанный характер дифференциации свойственен для толеитовых расплавов, фракционирование в которых происходит по феннеровскому типу. Среди вулканитов острова Буве существенно больше сильно дифференцированных разностей, чем в пределах хребта Шписс, что указывает на более крупные размеры промежуточного очага, существующего под вулканом Буве. В пользу этого свидетельствуют и гораздо большие поперечные размеры вулканического сооружения острова Буве.