Эволюция мантийного субстрата САХ, 14-16o с.ш. и 33o 40' с.ш.: временные и вещественные ограничения процессов аккреции океанической литосферы по данным исследования Sm-Nd изотопной системы

1. Введение

Объектами настоящего исследования служили ультраосновные породы, драгированные в 12-ом и 16-ом рейсах НИС "Академик Борис Петров" в двух районах гребневой зоны Срединно-Атлантического хребта (САХ): 1) 13-17^o с.ш. (вблизи пересечения оси хребта с разломной зоной 15^o 20 ); и 2) 33^o 40 с.ш. (западное пересечения гребня САХ и разлома Хэйс). Были изучены также образцы мантийных перидотитов, отобранных в бортах рифтовой долины сегментов САХ между 13 и 17^o с.ш. с борта глубоководного автономного аппарата "Nautile" в экспедиции НИС "L'Atalante" в рамках проекта FARA.

Район гребневой зоны САХ между 13 и 17^o с.ш. является уникальным объектом для изучения вещественного состава мантии и его связей с геохимическими параметрами продуктов современного магматизма в низкоскоростных центрах спрединга по следующим причинам: 1) широкое развитие здесь протяженных обнажений реститогенных перидотитов; 2) совмещение в районе разломной зоны 15^o 20 двух контрастных по характеру магматизма сегментов хребта: нормального - к северу и аномального - к югу; 3) ярко выраженная в аномальном (южном) сегменте САХ (14^o 48 с.ш.) резкоградиентная геохимическая аномалия, установленная по развитию здесь базальтоидов плюмового типа; 4) наличие накопленного к настоящему времени большого объема данных по минералогии и геохимии мантийных реститов этого района.

Предпринятые ранее попытки интерпретации данных по изотопному составу Pb, Sr и Nd в мантийных перидотитах САХ из района его пересечения с разломной зоной 15^o 20 были ориентированы на тестирование генетических связей между ассоциирующими породами перидотит-габбро-базальтовой ассоциации [Silantyev et al., 1995a], а также на идентификацию геохимических типов мантийного субстрата под гребневой зоной САХ между 13 и 17^o с.ш. и оценку влияния на его изотопные характеристики экзогенных факторов [Силантьев, Беляцкий, 1998; Silantyev et al., 1998]. На основании изотопных данных в указанных выше работах было высказано предположение, что в гребневой зоне САХ между 14 и 16^o с.ш. присутствуют и тесно ассоциируют три главных геохимических типа представителей мантийного вещества: 1) предельно деплетированные перидотиты из дунит-гарцбургитой ассоциации; 2) умеренно деплетированные гарцбургиты, в изотопном отношении близкие к мантийному веществу, обогащенному компонентом HIMU; 3) флогопитовые дуниты, генетически не связанные с продуктами современного магматизма САХ и близкие по геохимическим параметрам к веществу древней субконтинентальной мантии.

Геохимическая информация о мантийных породах сегмента САХ, заключенного между 30 и 34^o с.ш. (в нашем случае из западного пересечения САХ и разлома Хэйс), имеет принципиальное значение для выяснения характера вещественной сегментации гребня хребта в районе южной периферии области развития магматизма, связанного с Азорским мегаплюмом. Следует заметить, что сведения о вещественном составе перидотитов из этого района САХ крайне скудны, а данные по изотопной геохимии этих пород до настоящего времени отсутствовали. В [Silantyev et al., 1995b] высказано предположение, что в западном пересечении САХ и разлома Хэйс присутствуют два типа ультраосновных пород, один из которых представлен амфиболизированными мантийными реститами, другой - амфиболитами, развитыми по ультраосновным кумулатам расслоенного комплекса. Альтернативная интерпретация происхождения перидотитов, относящихся ко второму из упомянутых выше двух типов, предложена в [Bazylev, 1997] и подразумевает происхождение этих ультраосновных амфиболитов за счет контактово-метасоматической перекристаллизации мантийных реститов при участии коровых флюидов, обеспечивающих привнос в эти породы кремнезема и железа. Анализ распределения различных по степени деплетированности мантийных реститов вдоль простирания гребня САХ между 30 и 37^o с.ш. позволил рассматривать разломную зону Хэйс как южную границу между аномальным северным плюмовым сегментом САХ (Азорский мегаплюм) и южным, характеризующимся нормальным спрединговым магматизмом [Bazylev, 1997]. Тектоническая позиция мантийных перидотитов САХ между 33^o 43 и 34^o 07 с.ш. обсуждается в [Gracia et al., 1998], где рассмотрена связь распределения вдоль простирания хребта в этом регионе сегментов с различным магматическим бюджетом и пространственным положением обнажений ультраосновных пород.

Все многообразие минеральных типов ультраосновных пород, присутствующих в гребневой зоне САХ между 13-17^o с.ш. и на 33^o 40 с.ш., в настоящее время аттестовано в отношении изотопных характеристик Sm-Nd системы (табл. 1). Эти изотопные характеристики позволили расчетными методами протестировать временные и генетические связи между эволюцией мантийного вещества под гребнем хребта и продуктами его магматизма.