Симонов В.А., Шарков Е.В., Ковязин С.В.
Геохимические особенности магматических систем, ответственных за формирование обогащенных интрузивных комплексов в районе разлома Сьерра-Леоне (Центральная Атлантика)
Исследования последних лет показали, что в структурах Срединно-Атлантического хребта, приуроченных, в основном, к зонам трансформных разломов, выделяются обогащенные Fe и Ti магматические комплексы. В Центральной Атлантике устанавливается пространственная связь высокожелезистых пород и проявлений гидротермальной активности. В частности, в районе разлома Сьерра-Леоне (6°10¢ с.ш.) базальты с максимальной железистостью (FeO/MgO до 1.8 и более) характерны для Рудного полигона [2]. В зоне трансформного разлома 15°20¢ с.ш., где располагаются рудообразующие гидротермальные системы типа «черных курильщиков» [1, 7], также отмечены высокожелезистые и высокотитанистые ассоциации [4]. Обогащенные магматические системы Центральной Атлантики формируют как аномальные эффузивные серии, так и обогащенные интрузивные комплексы, представленные в районе Сьерра-Леоне габброидами, диоритами, кварцевыми диоритами и плагиогранитами [2, 6]. Пространственная ассоциация с проявлениями гидротермальных рудообразующих процессов делает актуальным исследования условий формирования этих обогащенных плутонических комплексов.
Детальные исследования коллекций пород, собранных в районе Сьерра-Леоне во время 10-го рейса НИС «Академик Иоффе», позволили нам найти и проанализировать расплавные включения в хромшпинелидах. На основе полученных данных были выяснены особенности магматических систем, ответственных за формирование обогащенных интрузивных комплексов кремнеземистой Fe-Ti серии, находящихся в пространственной ассоциации с проявлениями сульфидной минерализации. Наиболее представительные данные по составам расплавных включений были получены для троктолита, отобранного в южной части участка впадины Маркова. Эксперименты с включениями при высоких температурах проводились по опубликованной ранее методике в специальной микрокамере, созданной на основе силитового нагревателя [5]. Закаленные включения анализировались на рентгеновском микроанализаторе.
Первичные расплавные включения размерами 15–80 мкм располагаются равномерно в зернах хромитов. Обычно наблюдаются целые серии включений, приуроченные, в основном, центральным частям зерен. Формы включений – округлые, часто с негативной огранкой. Основной объем в прогретых включениях занимает стекло с круглыми газовыми пузырьками. На микрозонде анализировались чистые гомогенные участки включений, выгорающие под действием луча лазера, что подтверждает их стекловатое состояние. Составы стекол расплавных включений приведены в таблице.
По химическому составу изученные расплавные включения в хромшпинелидах соответствуют породам нормальной щелочности, а по содержанию SiO2 (от 44 до 62 мас. %) характеризуют серию пород от габбро к диоритам и кварцевым диоритам. В этом отношении они отличаются от преобладающих габброидов района Сьерра-Леоне (SiO2 до 53 мас. %) и зоны разлома 15°20¢. На диаграмме FeO/MgO-SiO2 точки составов расплавных включений располагаются, главным образом, в поле толеитовых серий. Наиболее кислые (состава кварцевых диоритов) расплавы имеют известково-щелочные характеристики. В целом, явно более железитые, по сравнению с основными группами габброидов Центральной Атлантики, включения ассоциируют с дифференцированными габбро-диоритовыми комплексами кремнеземистой Fe-Ti серии из участков с сульфидной минерализацией (впадина Маркова) района Сьерра-Леоне (рис. 1).
На диаграмме AFM подавляющее большинство точек габброидов и расплавных включений в хромшпинелидах располагаются в области толеитов. Обычные габброиды района Сьерра-Леоне приурочены к полю кумулятов из офиолитов, показывая в то же время эволюцию в сторону увеличения роли железа. В этом они хорошо согласуются с данными по магнезиальным габбро зоны разлома 15°20¢. Все включения оторваны от основной группы габбро в сторону FeO и тесно ассоциируют с высокожелезистыми интрузивами Сьерра-Леоне из участка впадины Маркова и габброидами с повышенным количеством железа зоны разлома 15°20¢. Они отчетливо разбиваются на две группы: наиболее высокожелезистые низкощелочные толеитовые расплавы, тяготеющие к стороне FeO-MgO (ближе к FeO) и располагающиеся вблизи границы с известково-щелочными сериями обогащенные щелочами расплавы, находящиеся в тесной ассоциации с диоритами. На диаграмме CaO-Al2O3-MgO подавляющее большинство точек габброидов Сьерра-Леоне и зоны разлома 15°20¢ попадает в поле основных кумулятов из офиолитовых ассоциаций. В то же время, высокожелезистые интрузивные серии и расплавные включения Сьерра-Леоне образуют тренд от кумулятов в сторонуAl2O3, показывая высокую степень дифференциации расплавов.
Распределение точек включений в хромшпинелидах на диаграммах Харкера показывает явную корреляцию содержания компонентов в расплавах с ростом SiO2 и переходом к последовательной интрузивной кремнеземистой Fe-Ti серии Сьерра-Леоне: габброиды – диориты – плагиограниты. Содержание большинства элементов (TiO2,Al2O3, FeO, MgO, CaO) уменьшается при переходе к более кислым разностям расплавов. Наиболее отчетливые отрицательные тренды характерны для титана, железа и магния. Причем для MgO данные по расплавным включениям и высокожелезистым интрузивам впадины Маркова совпадают, формируя единый тренд. Повышенные значения титана характерны не только для расплавных включений и высокожелезистых интрузивов Сьерра-Леоне. Среди габброидов зоны разлома 15°20¢ также выделяется высокотитанистая группа, для которой видна отрицательная зависимость титана от SiO2. Необходимо отметить, что для всех этих трех ассоциаций характерны очень высокие, близкие между собой содержания титана (мас. %): включения – до 5.3, высокожелезистые интрузивы – до 4.5, габбро – до 4.8.
Интрузивные магматические комплексы с повышенной железистостью хорошо выделяются на диаграмме TiO2-FeO/MgO (рис. 2). Здесь расплавные включения находятся в тесной ассоциации с высокожелезистыми и титанистыми интрузивными породами Сьерра-Леоне и зоны разлома 15°20¢, а обычные габброиды обоих районов образуют перекрывающиеся компактные поля с минимальными геохимическими характеристиками. По соотношению содержания калия и железистости расплавные включения распадаются на две группы. Первая, с повышенной ролью K2O (0.39–1.00 мас. %) и умеренными значениями FeO/MgO (до 2.24), ассоциирует с полем обогащенных габброидов зоны разлома 15°20¢. Вторая, с минимумом калия (0.06–0.32 мас. %) и широкими вариациями FeO/MgO (1.63–6.55), тесно связана с железистыми интрузивами Сьерра-Леоне. Основные группы габброидов образуют низкокалиевые (до 0.23 мас. %) и низкожелезистые перекрывающиеся поля.
Сравнительный анализ большого объема полученных нами ранее данных (более 150 анализов) по расплавным включениям в оливинах и плагиоклазах из базальтов района Сьерра-Леоне [3] с новой информацией по включениям в хромшпинелидах из троктолита показал, что включения в минералах эффузивов обладают минимальными значениями основных петрохимических характеристик (см. рис. 2) и хорошо совпадают с группами обычных габбро. Учитывая то, что эти включения захватывались в эндогенных условиях, можно говорить, что в большинстве случаев кристаллизовавшиеся на глубине расплавы не сопровождались процессами дифференциации. Таким образом, обычные габбро являются продуктом кристаллизации преобладающих расплавов типа N-MORB. Непрерывных процессов дифференциации и переходов к высокожелезистым интрузивным системам в составах включений из вкрапленников эффузивов не намечается, в отличие от включений в хромшпинелидах, для которых характерны резкие изменения с увеличением содержания титана, калия и железистости, сопровождающиеся формированием дифференцированной интрузивной кремнеземистой Fe-Ti серии габбро – диориты – плагиограниты. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 05-05-64380).
Литература
1. Богданов Ю. А. Гидротермальные рудопроявления рифтов Срединно-Атлантического хребта. М.: Научный мир, 1997. 167 с.
2. Пущаровский Ю. М., Сколотнев С. Г., Пейве А. А., Бортников Н. С., Базилевская Е. С., Мазарович А. О. Геология и металлогения Срединно-Атлантического хребта: 5–7° с.ш. М.: ГЕОС, 2004. 152 с.
3. Симонов В. А., Ковязин С. В., Пейве А. А., Колмогоров Ю. П. Геохимические особенности магматических систем в районе трансформного разлома Сьерра-Леоне, Центральная Атлантика (данные по расплавным включениям) // Геохимия, 2005. № 7. С. 750–762.
4. Симонов В. А., Колобов В. Ю., Пейве А. А. Петрология и геохимия геодинамических процессов в Центральной Атлантике. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1999. 224 с.
5. Симонов В. А., Скляров Е. В., Ковязин С. В. Расплавные включения в хромшпинелидах – источник прямой информации о параметрах древнейших бонинитовых магм // Петрология магматических и метаморфических комплексов. Вып. 5. Томск: ЦНТИ, 2005. Т. I. С. 125–129.
6. Шарков Е. В., Бортников Н. С., Богатиков О. А., Зингер Т. Ф., Бельтенев В. Е., Чистяков А. В. Третий слой океанической коры в осевой части Срединно-Атлантического хребта (полигон Сьерра-Леоне, 6° с.ш.) // Петрология, 2005. Т. 13. № 6. С. 592–625.
7. Batuev B. N., Krotov A. G., Markov V. E., Cherkashev G. A., Krasnov S. G., Lisitsin Ye. D. Massive sulphide deposits discovered and sampled at 14°45¢N, Mid-Atlantic Ridge // BRIDGE Newsletter, 1994. Vol. 6. P. 6–10.
