Большинство работ по магматизму современных океанов связано с исследованиями срединно-океанических хребтов. Особое внимание уделяется зонам трансформных разломов, являющихся одними из важнейших морфоструктур океанического дна. Простираясь на сотни километров, эти разломы играют заметную роль в эволюции океанической литосферы [1, 3, 4]. Развитие таких глобальных структур оказывает большое влияние на магматические системы срединно-океанических хребтов. В зонах трансформных разломов наблюдаются разрезы океанической коры и верхней мантии мощностью до 5–7 км, что позволяет изучать глубинные ассоциации пород, недоступные в других местах океанических областей. Эти уникальные природные лаборатории дают возможность наиболее полно исследовать магматические процессы на дне океанов.

В последние годы самое пристальное внимание привлекают магматические системы, связанные с развитием плюмов в океанических областях. Прежде всего, это магматизм океанических «горячих точек», которые рассматриваются в большом количестве публикаций, а основные проблемы которых приведены в последней фундаментальной монографии 2004 г. «Oceanic Hotspots» [5]. С плюмами связано формирование и океанических плато, принадлежащих крупнейшим магматическим провинциям (Large Igneous Provinces – LIP) Земли. Проблемы LIP были затронуты на Международном Геологическом Конгрессе (Флоренция, Италия, 2004 г.), в ходе работы которого особенности крупнейших магматических провинций рассматривались на специальной секции. В последнее время опубликовано значительное количество работ по результатам исследования этих провинций. В частности, в 2005 г. им посвящены специальные выпуски журналов «Lithos» (Т. 79, № 3–4) и «Геология и геофизика» (Т. 46, № 9).

В Институте геологии и минералогии СО РАН накоплен значительный объем данных по магматическим системам современных океанов, полученный с помощью исследования расплавных включений в минералах, что позволяет провести сравнительный анализ магматизма срединно-океанических хребтов, «горячих точек» и океанических плато. В этом сообщении информация по геохимическим и физико-химическим параметрам магматических процессов в зонах трансформных разломов Центральной Атлантики и в областях развития «горячих точек» Атлантического и Тихого океанов используется как основа для сравнения с оригинальными данными по плато Онтонг Джава (Тихий океан).

Крупнейшая провинция платобазальтового магматизма в Тихом океане, сопоставимая по своим масштабам с траппами Сибирской платформы, представлена океаническим плато Онтонг Джава, сопряженным с ним бассейном Науру и Соломоновыми островами. Нами были исследованы образцы пород, полученные в результате глубоководного бурения во время 61-го рейса бурового судна «Гломар Челенджер» в бассейне Науру, а также образцы, отобранные на острове Малаита, Соломоновы острова [2]. В ходе исследования каменного материала основное внимание было уделено анализу расплавных включений.

По соотношению температур гомогенизации с железистостью расплавные включения в клинопироксенах бассейна Науру и острова Малаита формируют фактически единый тренд снижения температур расплавов с ростом их железистости, существенно отличаясь от включений в пироксенах из базальтов срединно-океанических хребтов, как нормальных (N-MORB), так и обогащенных (E-MORB) типов, характеризуясь большей ролью железа и существенно меньшими температурами.

Петрохимический анализ состава расплавных включений показал, что для острова Малаита характерны тренды эволюции, показывающие падение TiO₂, FeO, MgO, рост K₂O и стабильные, но свои для разных серий, значения Al₂O₃, CaO при увеличении SiO₂, с явным отличием от магматических систем срединно-океанических хребтов по большинству компонентов. В то же время, расплавы бассейна Науру на всех диаграммах образуют компактные поля, ассоциирующие преимущественно с областью N-MORB.

Данные по геохимии редких элементов, устойчивых при вторичных изменениях, в расплавных включениях свидетельствуют о том, что магматические бассейна Науру и острова Малаита достаточно близки между собой, хорошо согласуются с информацией по базальтам плато Онтонг Джава и формируют тренды линейной зависимости значений иттрия и ниобия от содержания циркония. Они лишь частично попадают в поле N-MORB и хорошо отличаются от E-MORB и OIB (базальты «горячих точек» внутриплитных океанических островов). В то же время, для Малаиты устанавливается значительно большее развитие процессов дифференциации магм с максимальным накоплением в остаточных расплавах Zr, Y, Nb. Процессы фракционирования магматических систем острова Малаита не были случайным эпизодом, а происходили непрерывно, о чем свидетельствует прямолинейный тренд прямой зависимости значений ниобия от содержания циркония, протягивающийся через данные по базальтам к точкам расплавных включений с максимальными значениями элементов.

По характеру распределения редкоземельных элементов расплавные включения в клинопироксенах бассейна Науру близки к хондритовому типу, располагаясь в полях базальтов плато Онтонг Джава и N-MORB. Спектры редкоземельных элементов расплавных включений в пироксенах острова Малаита также близки к хондритовому типу и обогащены практически всеми компонентами по сравнению с включениями в пироксенах бассейна Науру и базальтами плато Онтонг Джава, резко отличаясь от N-MORB.

На основе составов расплавных включений по методу [6] были оценены параметры первичных магм острова Малаита: преобладающие значения глубин соответствуют 70–97 км (23–32 кбар), а температуры составляют около 1430–1540 ºС. Эти условия практически совпадают с данными для первичных расплавов бассейна Науру, установленных также на основе расплавных включений – 70–110 км, 1440–1500 ºС, но существенно выше оценок для первичных расплавов срединно-океанических хребтов. В частности, для Срединно-Атлантического хребта нами установлены следующие условия генерации глубинных магм, исходных для нормальных базальтов срединно-океанических хребтов типа N-MORB: 40–65 км, 1310–1400 ºС.

Таким образом, сравнительный анализ физико-химических и геохимических параметров, полученных с помощью исследования расплавных включений, показал значительные отличия океанических платобазальтовых магматических систем от магматизма срединно-океанических хребтов и внутриплитных «горячих точек» океанических островов.

Данные по включениям, показывающие тренды эволюции расплавов острова Малаита и, в основном, компактное распределение геохимических характеристик в расплавах Науру, свидетельствуют о том, что в первом случае (собственно платобазальтовые системы) идет дифференциация в замкнутых системах, а во втором – сказывается влияние развивающихся в открытых условиях спрединга магматических систем срединно-океанических хребтов, что не способствует длительной эволюции.

Магматические системы острова Малаита имеют свои специфические характеристики (высокая железистость, низкие температуры, повышенные содержания редких и редкоземельных элементов), позволяющие сделать вывод, что с помощью расплавных включений в данном случае нами были изучены наиболее дифференцированные расплавы, представляющие собой конечные этапы эволюции глубинных магм.

Результаты расчетного моделирования, проведенного на основе данных по включениям, свидетельствуют о том, что первичные расплавы океанических платобазальтов формировались при более высокотемпературных условиях и на больших глубинах, чем магмы срединно-океанических хребтов, что подтверждает определяющую роль глубинных плюмов в процессах развития платобазальтовых магматических систем.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 05-05-64380), интеграционного проекта совместных исследований СО-УрО РАН, гранта Министерства образования и науки № РНП.2.1.1.1840.

 

1.      Пущаровский Ю. М., Пейве А. А., Разницин Ю. Н., Базилевская Е. С. Разломные зоны Центральной Атлантики. М.: ГЕОС, 1995. 164 с.

2.      Симонов В. А., Ковязин С. В., Васильев Ю. Р., Махони Дж. Физико-химические параметры континентальных и океанических платобазальтовых магматических систем (данные по расплавным включениям) // Геология и геофизика, 2005. Т. 46. № 9. С. 908–923.

3.      Трансформные разломы Индийского океана / Под ред. А. П. Лисицына. М.: Наука, 1986, 246 с.

4.      Le Pichon X., Francheteau J., Bonnin J. Plate Tectonics. Amsterdam: Elsevier, 1973. 300 p.

5.      Oceanic Hotspots. Intraplate Submarine Magmatism and Tectonism / Ed. R. Hekinian, P. Stoffers, J.L. Cheminee. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2004. 480 p.

6.      Schilling J.-G., Ruppel C., Davis A. N., McCully B. et al. Thermal structure of the mantle beneath the equatorial Mid-Atlantic Ridge: Influences from the spatial variation of dredged basalt glass compositions // J. Geophys. Res., 1995. V. 100. № B 7. P. 10057–10076. v