Геотектоника с основами геодинамики - Хаин В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Для океанских толеитов нормального типа (N-MORB) характерно низкое содержание подвижных, так называемых некогерентных элементов, в том числе калия, поэтому их считают продуктом частичного плавления геохимически истощенной (деплетированной) мантии на сравнительно небольших глубинах. При этом степень плавления исходных пород была высокой, что выразилось, в частности, обогащенностью расплава элементами группы железа. На деплетированность мантийного источника (которую объясняют массовым выносом подвижных элементов в верхние оболочки Земли еще в раннем протерозое) указывают и изотопные характеристики. Отношение 87Sr/86Sr в N-MORB около 0,7025, что заметно ниже значений, отвечающих нормальному накоплению в мантии радиогенного 87Sr при допущении исходного хондритового состава с рубидий-стронциевым отношением 0,026-0,034. Предполагается, что в геологическом прошлом вынос рубидия, более подвижного, чем стронций, снизил это отношение приблизительно до современного (0,006). Преимущественным выносом из мантии 144Nd (Он подвижней, чем 147Sm, распад которого дает 143Nd) объясняют наблюдаемые отношения 143Nd/144Nd и соответствующие им высокие (около +10) значения меры изотопного состава Nd
Нормальным океанским толеитам противопоставляются базальты геохимически обогащенного типа E-MORB (англ., enriched), обозначаемого также P-MORB (англ., plume - струя), поскольку появление в зоне спрединга обогащенных некогерентными элементами базальтов, в частности в Исландии, связывают с горячими точками - с подъемом мантийных струй, несущих вещество из неистощенных низов мантии. Выразительны редкоземельные спектры этих базальтов с гораздо более высокими, чем в нормальных толеитах, содержаниями легких редких земель. Выделяют и переходный геохимический тип базальтов T-MORB (англ., transitional), степень обогащенности которых нарастает при приближении к горячим точкам.
Особенно важны данные о содержании в базальтах таких элементов, как торий, тантал, гафний, которые устойчивы при последующих вторичных изменениях пород и поэтому надежны при использовании химических данных для реконструкций (см. рис. 5.10, II).
В случае дифференциации первичной базальтовой магмы в зонах спрединга обычно проявляется так называемый "толеитовый" тренд с накоплением железа на ранних стадиях процесса. Тренды дифференциации, наряду с составом, широко используются для распознавания и разграничения базальтоидов разных геодинамических обстановок.
Вариации состава базальтов в срединно-океанских хребтах обнаруживают связь с тектонической сегментацией. Согласно Дж. Синтону (1990), крупные, длиной в сотни километров, отрезки зон спрединга различаются такими геохимическими особенностями базальтов, которые лучше всего объясняются неодинаковым составом исходного мантийного вещества. Вариации состава базальтов при сравнении сегментов длиной в десятки километров обусловлены преимущественно степенью парциального плавления. Наконец, для самой дробной сегментации, измеряемой километрами, вариации базальтов отражают главным образом разную глубину плавления. На все эти вариации накладывается зависимость состава базальтовых магм от скорости спрединга (см. ниже).
Базальты окраинных морей, формирующиеся в задуговых зонах спрединга, иногда неотличимы по составу от базальтов срединно-океанских хребтов. Вместе с тем, как показали А. Сондере и Дж. Тарни (1984), среди них представлены разности с геохимическими признаками, которые сближают их с островодужными толеитами.
Остается неясным вопрос о каких-либо направленных изменениях базальтовых выплавок в ходе эволюции зоны спрединга от ее заложения и до раскрытия бассейна океанских размеров. Такие направленные изменения установлены в составе мантийных реститов по образцам перидотитов, взятых в осевой зоне юных систем спрединга (с острова Забаргад в Красном море), микроокеанов и зрелых океанских бассейнов. Согласно Э. Бонатти (1988), по мере эволюции зоны спрединга и расширения окружающего ее бассейна возрастают температура выплавки базальтовой магмы (определяемая по пироксеновому термометру) и геохимическая деплетированность мантийных реститов. С.А. Паланджян (1991) рассмотрел и использовал при палеотектоническом анализе направленные изменения состава минералов в перидотитах, в частности распределение окиси хрома между шпинелью и ортопироксеном.
Сопоставление низко- и высокоскоростных зон спрединга. Скорость спрединга, варьирующая от 1,5 до 15-18 см/год, определенным образом связана с особенностями глубинного строения и режима, с поверхностной тектонической структурой и рельефом, а также с характером вулканизма, петрографическими и геохимическими особенностями его продуктов. Обычно считают низкими скорости спрединга менее 3 см/год, средними - 3-7 см/год, высокими - более 7 см/год.
Рис. 5.11. Зависимость рельефа срединно-океанского хребта, морфологии базальтовых лав и их химического состава от скорости спрединга. Профили - по Р. Экиньяну, 1984 (I - Срединно-Атлантический хребет; II, III - Восточно-Тихоокеанское поднятие). Процентные соотношения подушечных лав и базальтовых покровов, по Э. Бонатти и К. Харрисону, 1988 (1 - Красное море, 18°с.ш.; 2 - Срединно-Атлантический хребет, 37°с.ш.; 3 - рифт Галапагос, 86°з.д., 4-12 - Восточно-Тихоокеанское поднятие, в том числе 4,5 - 21°с.ш., 6,7 - 12°50'с.ш., 8 - 20°ю.ш., 9 -21°30'ю.ш., 10 - 18°30'ю.ш., 11 - 17°30'ю.ш., 12 - 20°ю.ш.). График содержаний окиси титана, по В. В. Матвеенкову, 1983 (К -Красное море, 18°с.ш.; А - Срединно-Атлантический хребет, 37°с.ш., ВТ-1 - Восточно-Тихоокеанское поднятие. 21°с.ш.: ВТ-2 - там же, 9°с.ш.)
