Особенности вулканизма и геодинамика области тройного сочленения Буве (стр. 8 из 10)

Самостоятельную группу составов образует большая часть базальтов, поднятых на станции G9610, которая характеризует поднятие, расположенное в районе южного окончания САХ. На вариационных диаграммах K₂O, TiO₂, P₂O₅ - FeO

/MgO они объединены одним трендом, косо пересекающим тренды других вулканических серий. Это достаточно протяженная дифференцированная серия базальтов, для которых при той же степени фракционирования свойственны существенно более высокие содержания фосфора в сравнении со всеми остальными группами вулканитов. Для них характерно также сравнительно высокое, на уровне вулканических серий острова Буве и хребта Шписс, содержание калия и литофильных элементов-примесей при том, что содержания таких элементов как Ce, Th, Ba, B, Sr [Сущевская и др., 1999] существенно более высоки. Тренд составов этих базальтов отличается от трендов дифференциации типичных толеитовых расплавов тем, что в ходе дифференциации наблюдается очень слабое накопление калия, титана, фосфора и глинозема. Изотопные характеристики стекол этих базальтов [Сущевская и др., 1999] (обр. G9610/37) резко отличаются от всех других вулканитов, встреченных в районе ТСБ и острова Буве. Основные отличия заключаются в аномально высоком значении ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (0,70545) и высоком отношении ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb (39,23). Такие параметры характерны для вещества континентальной мантии или древней океанической коры. Мы предполагаем, что в разрезе поднятия данные обогащенные базальты слагают более глубокие горизонты, поскольку в качестве вторичных минералов в них выступает смектит, сменяясь вверх по разрезу деплетированными базальтами, содержащими только продукты поверхностного изменения (глауконит). Следовательно, обогащенные базальты характеризуют ранний этап формирования поднятия, который приходится на время соединения трех спрединговых хребтов: САХ, АфАХ и АмАХ - в одной точке 1 млн лет назад [Сколотнев, 2000]. Можно ожидать, что в силу этого, в этот период имел место чрезвычайный разогрев уже существовавшей литосферы. Вероятно, в результате этого разогрева могло произойти частичное подплавление литосферы, содержащей блоки континентальной мантии или древней океанической коры, и подмешивание расплавленного материала к истощенным расплавам N-MORB.

Конечно, вопрос о происхождении блоков континентальной мантии или древней океанической коры вблизи осевых частей срединно-океанических хребтов не менее труден, чем вопрос о природе рассматриваемых базальтов. В связи с этим необходимо отметить следующее. Данный регион является чрезвычайно сложным и по строению океанского дна, и по истории его геологического развития. В ряде работ [Дубинин и др., 1999; Пущаровский, 1998] предполагается, что АмАХ и АфАХ сравнительно недавно соединились с САХ. До этого существовали другие спрединговые центры в этом регионе, следы которых уверенно распознаются в структуре океанского дна. Очевидно, что такие глобальные перестройки геодинамического режима в данном регионе являются благоприятным фактором для сохранения блоков континентальной мантии или древней океанической коры в более молодой океанской литосфере.

Наконец, самостоятельную группу составов формирует большая часть вулканитов горы Шона. Они образуют протяженную дифференцированную серию, тренд которой резко отличается от трендов других групп вулканитов. Во-первых, наиболее примитивные разности базальтов из этой группы имеют в сравнении с аналогичными базальтами из других групп крайне низкие концентрации титана и пониженные содержания фосфора. Во-вторых, по мере дифференциации происходит очень медленное накопление в расплавах титана, калия, фосфора, железа и, напротив, очень быстрое накопление кремнекислоты. Содержания K₂O в них также низкие, хотя и превышают в целом таковые в деплетированных толеитах N-MORB. Все эти особенности характерны для дифференциации не толеитовых, а известково-щелочных расплавов, как известно, широко распространенных в зонах субдукции. Объединяет их с известково-щелочными магмами и наличие вкрапленников ортопироксена, повышенная железистость вкрапленников оливина (Fо_72-80 ) и высокая основность вкрапленников плагиоклаза (An_86-96 ). Однако имеются и существенные различия между вулканитами горы Шона и типичными вулканитами известково-щелочной серии. У первых наблюдаются заметно более высокие содержания магния и кальция и несколько более низкие - калия, натрия и алюминия, а самое главное отличие заключается в очень высоком содержании хрома, на порядок превышающее таковое у базальтов вулканических дуг. Как известно, одним из характерных признаков островодужных вулканитов является наличие ниобий - танталовой отрицательной аномалии на спайдер-диаграммах. Мы не проводили подробное изучение распределения элементов-примесей в вулканитах горы Шона, поэтому не можем однозначно утверждать присутствует ли данная аномалия в них. Вулканиты с такими составами являются уникальными для океанической коры и естественно необходимы достаточно убедительные доказательства того, что они сформировались на месте, а не являются продуктами ледового разноса, поскольку данный регион располагается в зоне распространения айсбергов.

С нашей точки зрения этот каменный материал является местным. Он не несет следов ледниковой штриховки. Ближайший источник островодужного материала - Южно-Сандвичевы острова занимают ничтожную территорию, в пределах которой собственно айсберги не формируются. Антарктида же поставляет другой материал в виде ледового разноса, характерный для континентальной коры (гнейсы, граниты, песчаники и др.), хотя в ее пределах и известны известково-щелочные вулканиты. Но более важные доказательства коренного происхождения вулканитов данного типа следуют из изучения их текстурных особенностей. Наряду с преобладающими сильно пористыми разностями, имеющими действительно необычный вид, но в целом похожими на вулканиты хребта Шписс, в их коллекции присутствуют и непористые представители, ничем не отличающиеся от типичных океанических базальтов. На абразионной вершине углового поднятия разлома Конрад обнаружены дациты, принадлежащие к этой группе, в составе брекчии с песчанистым цементом. Зерна цемента состоят из обломков такого типа вулканитов.

Как было сказано выше, по ряду признаков базальты горы Шона близки к известково-щелочным сериям островных дуг, однако для окончательной идентификации необходимо более детальное изучение геохимии и изотопии этих вулканитов. Возможно, мы имеем дело с конвергенцией признаков. Тем не менее, мы рискнем высказать ряд предположений о происхождении этой вулканической серии, используя ряд имеющихся представлений о генезисе известково-щелочных пород. Основные усилия исследователей в данном направлении концентрируются на поиске удовлетворительного объяснения некоторой обогащенности первичных расплавов известково-щелочных серий легкими литофильными элементами и наличия при этом ниобий-танталовой отрицательной аномалии. Предполагается, что генерация первичных расплавов известково-щелочной серии происходит в надсубдукционной мантии, предварительно обогащенной в результате флюидного метасоматоза. Источником флюидов и литофильных компонентов, переносимых этими флюидами, является океанская кора, попавшая на большие глубины в результате субдукции. Ряд авторов [Ringwood, 1990] считают, что низкие концентрации титана, ниобия, тантала и др. обусловлены кристаллизацией рутила в качестве остаточной фазы. Другие это связывают с меньшей подвижностью данных элементов в сравнении с другими литофилами [McCulloch and Gamble, 1991], считая, что их основным источником является вещество уже деплетированной мантии. Дальнейшая эволюция расплавов и условия их дифференциации, приводящие собственно к образованию известково-щелочных серий, подробно рассматриваются Т. И. Фроловой [Фролова и др., 1985]. Согласно Т. И. Фроловой, для формирования вулканических известково-щелочных серий необходимы три условия. Это интенсивный флюидный режим области, обстановка сжатия, при которой возникают условия для закрытости промежуточных камер, обеспечивающие в ней флюидно-магматическую дифференциацию расплава и эволюцию самих флюидов в сторону большей кислотности и окисленности, и ассимиляция расплавом субстрата базитового состава.