Возраст магматических и метаморфических событий в САХ: интерпретация данных изотопного K-Ar датирования

1. Введение

Главной целью проведенного исследования является синтез всех оригинальных и опубликованных данных по изотопному датированию разнообразных плутонических пород гребневой зоны Срединно-Атлантического хребта и их интерпретация в свете существующих представлений о его мелкомасштабной вещественной сегментации и о возможном нарушении генетического соответствия пород из гипербазит-габбро-базальтового комплекса [Silantyev et al., 1995]. Поскольку в изученных плутонических породах в различной степени проявлены признаки метаморфической перекристаллизации, происходящей в широком температурном интервале и во всем диапазоне мощности океанической литосферы, рассмотренные оценки возраста позволяют судить о временной последовательности главных этапов аккреции океанической литосферы от становления магматического комплекса пород фундамента до его перекристаллизации, обусловленной экзогенными факторами, главным из которых является взаимодействие пород с флюидом морского происхождения.

Объекты изучения были представлены гнейсовидными разновидностями габброидов, традиционно рассматриваемым как обычные литологические компоненты разреза 3-го слоя океанической коры. Во многих сегментах САХ ассоциация подобных плутонических пород с реститогенными перидотитами слагает протяженные подводные обнажения как в трансформных разломах, так и в бортах рифтовой долины. Такое строение океанической коры (кора Хессовского типа) является характерной особенностью низкоскоростных центров спрединга и предоставляет уникальную возможность методами изотопной геохимии напрямую идентифицировать вещественный состав мантийного субстрата под срединно-океаническими хребтами и оконтурить временные координаты мантийного диапиризма и связанных с ним магматических и метаморфических событий.

Попытки изотопного датирования пород океанического фундамента в гребне и на флангах САХ предпринимаются с 1969 г., когда появилась работа [Aumento and Lancarevic, 1969], в которой были представлены данные K-Ar датирования габброидов, драгированных на западном фланге САХ (45^o с.ш.), свидетельствующие о древнем возрасте этих пород: 785 млн лет. Изотопное датирование плутонических пород проводилось также в рамках проекта DSDP: в этом случае изучались габбро, пробуренные скважиной 334 (район FAMOUS, западный фланг САХ, 37^o с.ш.). Полученый для этих габброидов ⁴⁰ Ar- ³⁹ Ar методом возраст, определенный при различных температурах дегазации, составил 635-135 млн лет [Reynolds and Clay, 1977]. Драгированные в гребне САХ на 26^o с.ш. амфиболизированные габро и единственный фрагмент плагиогранита, как следует из результатов K-Ar датирования, приведенных в работе [Трухалев и др., 1990], также характеризуются неожиданно древними возрастами: в габбро - 562 33 млн лет (валовая проба), 517 32 млн лет (клинопироксен), 550 33 млн лет (плагиоклаз); в плагиограните - 1 631 106 млн лет (биотит). Датирование мономинеральных фракций, выделенных из того же образца плагиогранита, предпринятое позже, дало следующие значения возраста для этой породы: по циркону (U-Pb) - от 1648 до 1853 млн лет; Sm-Nd (минеральная изохрона) - 1687 млн лет [Беляцкий и др., 1997]. Примечательно, что оценки возраста плагиогранита, полученные по Sm-Nd минеральной изохроне, соответствуют возрасту, оцененному K-Ar методом для биотита из той же породы.

Новые данные по изотопному датированию габброидов САХ приводятся в работе [Pilot et al., 1998], где сообщается об обнаружении в габбро, пробуренном в зоне пересечения САХ и разломной зоны Кэйн (вблизи 23^o32  с.ш.), циркона с возрастом около 330 и 1600 млн лет ( ²⁰⁶ Pb/ ²⁰⁷ Pb метод).

Датированию подвергались также типичные метабазиты САХ: гнейсовидные амфиболиты, отобранные на удалении 196 и 207 км от оси САХ с северного склона поперечного хребта, простирающегося параллельно южному борту разлома Вима (10-11^o с.ш.). K-Ar методом в [Honnorez et al., 1984] были получены следующие оценки изотопного возраста: по амфиболу, выделенному из различных образцов - 7,8 3,7 млн лет (обр. Dr10-81), 13,1 1,8 млн лет (обр. Dr10-83), 9,6 1,5 млн лет (обр. 10-16), 7,1 2,3 млн лет (обр. Dr10-20), 8,6 1,4 млн лет (обр. Dr10-77); по плагиоклазу - 19,6 4,1 млн лет (обр. Dr10-83), 10,9 2,5 млн лет (обр. Dr10-16); по валовой пробе - 14,8 1,5 млн лет (обр. Dr10-83), 17,8 1,6 млн лет (обр. Dr10-23).

Очевидно, что существующие данные по изотопному датированию изверженных и метаморфических пород САХ находятся в резком противоречии с общепринятыми представлениями о временных параметрах аккреции океанской литосферы в гребневой зоне срединно-океанических хребтов, которые базируются на канонической модели спрединга. В некоторых из упомянутых выше работ высказывается предположение, что древние возраста, полученные для океанических габбро, имеющих обычно низкие содержания калия, отражают избыток радиогенного аргона в системе, что и объясняет несоответствие возраста, определенного K-Ar методом с модельным (геофизическим) возрастом участка океанического ложа, в котором был добыт исследованный образец [например, Reynolds and Clay, 1977]. Однако следует заметить, что, как будет показано ниже, древние значения возраста определены тем же методом и в плутонических породах САХ с относительно высокими содержаниями калия. С другой стороны, необходимо иметь в виду приведенные выше древние возрастные оценки, полученные по циркону ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb методом.

Феномен систематического отклонения возрастных оценок, полученных для пород и минералов САХ K-Ar или Ar-Ar методами от модельного возраста гребневой зоны хребта может отражать воздействие на используемую для датирования изотопную систему эндогенного (магматического) или экзогенного (гидротермального) факторов. Возможные ограничения, которые накладывают указанные факторы на использование K-Ar или Ar-Ar методов для датирования пород океанической коры, обсуждаются ниже.