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

5. Заключение

Рассмотренные в настоящей работе данные и предложенная их интерпретация позволяют очертить некоторые главные закономерности в распределении различных геохимических типов мантийного вещества под гребневой зоной САХ и идентифицировать главные эндогенные факторы, определяющие вещественное разнообразие изученных мантийных реститов.

Одним из наиболее принципиальных результатов проведенного исследования является установленое и повсеместно проявленное несоответствие в оценках степени плавления экстремально деплетированных мантийных перидотитов САХ между 14 и 16^o с.ш., базирующихся на использовании параметров состава реститовой шпинели и на привлечении данных по Sm/Nd отношению в тех же породах. Подобное несоответствие указывает на широкомасштабное взаимодействие мантийного субстрата с обогащенными несовместимыми элементами магматическими расплавами или флюидами. Прямым следствием такого магматического взаимодействия можно считать минералогические признаки мантийного метасоматизма, установленные в мантийных реститах рассмотренных сегментов САХ и заключающиеся в развитии в этих породах флогопитовой и амфиболовой минерализации. Примечательно, что представители метасоматизированной мантии тесно ассоциируют в районе станций 16АВР56, 16АВР68 и 16АВР75 с экстремально деплетированными перидотитами [Silantyev et al., 2000]. Геохимические особенности магматических расплавов, вызывающих наведенное обогащение в мантийных перидотитах САХ между 14 и 16^o, судя по существующим данным о составе разнообразных вулканических и плутонических пород из этого региона [Dosso et al., 1991; Silantyev, 1998; Sobolev et al., 1992; Xia et al., 1992], позволяют относить их к производным плюмового магматизма. Таким образом, феномен обогащенности ЛРЗЭ экстремально деплетированных перидотитов САХ может быть обусловлен комбинацией двух присущих плюмовому магматизму особенностей: высоких степеней плавления в мантийных источниках и их геохимической аномальности. Следует заметить, что в настоящее время плавлению плюмовых мантийных источников отводится важная роль в моделях магматизма современных океанических бассейнов. В [Morgan, 1999] предложен механизм экстракции расплавов при прогрессивном плавлении гетерогенных мантийных источиков плюмовой природы и их взаимодействие с мантийным веществом при его последующем частичном плавлении. Инициирующая роль в мантийном плавлении под срединно-океаническими хребтами отводится плюмовому магматизму в модели двухстадийного плавления, рассмотренной в [Morgan and Morgan, 1999] и согласно которой умеренно деплетированные реститы от плавления плюмового источника впоследствии, при своем подъеме, подвергаются повторному плавлению. Выше расчетными методами было показано, что во многих случаях сильно деплетированные мантийные перидотиты САХ по мере своей эволюции во времени должны были испытывать неоднократное плавление. В свою очередь, интерпретация изотопных характеристик базальтов и габброидов, ассоциирующих с этими перидотитами, допускает их происхождение за счет повторного плавления мантийного источника. Приведенные данные позволяют допускать, что неоднократное плавление мантии под осевой зоной САХ является универсальной чертой магматизма низкоскоростных спрединговых центров. Очевидно также, что между магматизмом плюмового типа, свойственным аномальным сегментам САХ, и магматизмом нормальных его сегментов существует тесная связь, определяющая последовательность магматических событий в гребне хребта и его мелкомасштабную вещественную сегментацию.

Из проведенного исследования следует, что в Центральной Атлантике, под гребневой зоной САХ, существуют отчетливые признаки изотопно-геохимической сегментации мантии. Полученные в настоящей работе результаты подтверждают высказанное ранее предположение о вещественной гетерогенности мантии под САХ между 13 и 17^o с.ш. [Silantyev et al., 1998]. Примечательно, что в обоих рассмотренных районах гребневой зоны хребта пространственно совмещены сегменты САХ нормального (спредингового) и аномального в геохимическом отношении типов. Особенно выразительно этот контраст в вещественном строении мантии проявлен в сегментах САХ, расположенных к югу и северу от разломной зоны 15^o 20. На западном пересечении САХ и разломной зоны Хэйс, в районе 33^o 40 с.ш., представители аномальной (недеплетированной) мантии и мантии типа DM очевидно совмещены тектонически и маркируют южное окончание Азорского мегаплюма. Следует особо подчеркнуть, что мантийные перидотиты аномального (плюмового) типа, судя по приведенным данным, могут иметь более широкое распространение в САХ, чем это предполагалось ранее.

Ключевым вопросом в расшифровке главных эндогенных факторов, определяющих фундаментальные различия между магматизмом нормальных и аномальных сегментов САХ, является геохимическая природа мантийных источников, плавление которых продуцирует контрастные в изотопно-геохимическом отношении магматические серии. Общепринято считать, что источники плюмового магматизма характеризуются большей глубинностью, чем резервуары типа DM или DMM [например, Hofmann, 1997], а изотопные характеристики магматических пород Центральной и Северной Атлантики, как и в N-MORB в целом, располагаются вдоль линии смешения двух главных мантийных компонентов: DM и HIMU (SHC) [Hofmann, 1997; Wilson, 1989]. Однако данные, приведенные в настоящей работе, определенно свидетельствуют о присутствии в гребневой зоне САХ вблизи 15^o 20  с.ш. мантийных реститов с изотопными характеристиками, резко "уводящими" их с этой линии смешения в область низких значений ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd. В эту аномальную группу попадают как экстремально деплетированные перидотиты дунит-гарцбургитовой ассоциации, так и флогопитовые дуниты, генетически не связанные с продуктами современного магматизма САХ и близкие по геохимическим параметрам к веществу древней субконтинентальной мантии. В этой связи необходимо иметь в виду, что по существующим представлениям мантийные резервуары типа EM1 и EM2, с близким к установленному в мантийных реститах из сегмента САХ к югу от 15^o 20 с.ш. изотопным составом Nd и продуцирующие OIB, характерны для плюмовых регионов или горячих точек, расположенных, главным образом, к югу от экватора, где установлены признаки существования глобальной мантийной геохимической аномалии DUPAL [Dupre and Allegre, 1983]. Следует заметить, что в MORB из многих районов Южной Атлантики фиксируются изотопные метки магматизма плюмового типа [Dupre and Allegre, 1983; Hart, 1984; Humphris et al., 1985], близкие к установленным в мантийных перидотитах САХ между 13 и 15^o с.ш. В этой связи особый интерес представляет установленный выше феномен отсутствия в рассмотренных сегментах САХ базальтоидов и плутонических пород, которые могли бы рассматриваться как продукты плавления мантийного субстрата с изотопными характеристиками, свойственными мантийным реститам сегмента САХ, расположенного к югу от разлома 15^o 20. В [Douglass and Schilling, 1999] предполагается, что наиболее универсальной чертой "изотопной физиономии" мантии под Южной Атлантикой и Индийским океаном, является участие в ее составе компонента LOMU ( ¹⁴³ Nd/ ¹⁴⁴ Nd <0,51200>, обусловленное инкорпорацией в мантийные источники вещества дезинтегрированной и расслоенной субконтинентальной мантии Гондваны. Примечательно, что анализ изотопно-геохимических особенностей базальтов САХ между 31 и 41^o ;с.ш. позволил Л. Доссо с коллегами [Dosso et al., 1999] предположить существование вещественной гетерогенности мантийных источников, продуцирующих эти породы, которая, по мнению этих авторов, была сформирована до открытия бассейна современной Атлантики и отражает фрагментацию и рифтинг древнего суперконтинента Гондвана. Это предположение в цитируемой работе, обосновывается изотопными возрастами, аттестующими магматическую эволюцию мантийных источников и их повторное обогащение под этим районом САХ, которые составили 100-300 и 250 млн лет, соответственно. Обращает на себя внимание совпадение порядка возрастных интервалов, оцененных в настоящей работе с получеными в [Dosso et al., 1999]. С другой стороны, приведенные выше изотопно-геохимические характеристики мантийных реститов из САХ в районе 33^o 40  с.ш. в свою очередь подтверждают возможность присутствия здесь под гребневой зоной хребта фрагментов аномальной мантии плюмового или субконтинентального типов. В рамках обсуждаемой проблемы следует также иметь в виду, что в изотопно-геохимическом отношении аномальные перидотиты САХ в районе 13-17^o с.ш. близки к расположенным далеко к югу (0^o 56 с.ш.) перидотитам скал Святого Павла, изотопно-геохимические характеристики которых приведены в [Roden, 1987; Roden et al., 1984] и которые по общепринятому мнению относятся к представителям древней метасоматизированной мантии, не связанной с современным магматизмом САХ. Таким образом, появляются основания предполагать, что аномальные в геохимическом отношении мантийные перидотиты САХ в зонах его пересечения с разломом 15^o 20 относятся к фрагментам мантийного субстрата, чужеродного для мантии под Атлантикой к северу от экватора. Из этого допущения следует констатация отсутствия генетической связи между продуктами современного магматизма рифтовой долины в рассмотренных сегментах САХ и ассоциирующими мантийными реститами. С другой стороны, факт обнаружения в гребневой зоне САХ на значительном удалении к северу от экватора мантийных перидотитов с аномально низкими величинами отношения ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd может свидетельствовать о крупномасштабном (планетарном) взаимодействии мантийных резервуаров южного и северного полушария под акваторией Атлантического океана.