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

4. Влияние на возрастные оценки эндогенных и экзогенных факторов

При K-Ar датировании вулканитов из глубоководных морских обстановок возникает две основные проблемы. Во-первых, базальтовая магма при излиянии в подводной обстановке обычно превращается в стекло. Благородные газы, включая радиогенный аргон, предположительно происходящие из областей образования магмы, часто захватываются в минералах-вкрапленниках и стекле, в результате чего измеренные K-Ar возраста становятся аномально древними [Dalrimple and Moore, 1968; Dymond, 1970; Funkhouser et al., 1968; Noble and Naughton, 1968]. Дж. Далримпл и Дж. Мур [1968] показали, что голоценовые лавы с возрастом моложе 1000 лет, изверженные в обстановке морского дна у активной восточной окраины вулкана Килауэа (Гавайские острова), дают кажущиеся возраста, достигающие 43 млн лет по материалу из сложенных стеклом краев "подушек". Они обнаружили, что количество избыточного аргона в стекле возрастает с увеличением глубины относительно уровня моря, на которой изливались лавы, что свидетельствует о влиянии гидростатического давления. В то же время, Дж. Далримпл и Дж. Мур [Dalrimple and Moore, 1968] и Дж. Даймонд [Dymond, 1970] продемонстрировали, что во внутренних частях лавовых подушек и каналов, где магма имела возможность как минимум частично раскристаллизоваться из-за более медленных скоростей остывания, большая часть ранее существовавшего аргона теряется или обменивается, и измеренные отношения ⁴⁰ Ar/ ³⁶ Ar практически не отличаются от значения для атмосферного аргона. Таким образом, образцы из внутренних частей лавовых потоков могут давать реальные K-Ar возраста [Faure, 1986]. Очевидно, это предположение тем более справедливо для габброидов, которые кристаллизуются в магматических камерах и не подвержены эффекту закалки.

На практике, при датировании глубоководных пород, часто возникает вторая проблема - измененность, которая препятствует получению реальных возрастных данных. Очень немногие магматические породы из глубоководной морской обстановки отвечают критериям свежести и кристалличности для K-Ar датирования, так как гидротермальные изменения и подводное выветривание приводит к развитию хлорита, кальцита, смектитов и других глинистых минералов при замещении преимущественно высокотемпературных минералов. Из-за потери радиогенного аргона из продуктов изменения и привноса калия при подводном выветривании измеренные возраста обычно являются слишком молодыми [Seidemann, 1977]. Таким образом, получение реальных K-Ar возрастов для образцов вулканических пород, отобранных с океанического дна, в большинстве случаев является сложной задачей.

Использование методики ⁴⁰Ar/³⁹Ar возрастных спектров для глубоководных морских вулканических пород обычно также не дает надежных возрастных оценок, так как большинство возрастных спектров являются сложными для интерпретации. Кроме того, при исследованиях по ⁴⁰Ar/³⁹Ar датированию образцов океанических пород Д. Клэгю c колегами [Clague et al., 1975], Дж. Далримпл и Д. Клэгю [Dalrimple and Clague, 1976], Д. Сейдеманн [Seidemann, 1978] и И. В. Чернышев с соавторами [Чернышев и др., 1996] обнаружили, что во время нейтронного облучения в реакторе и до момента выделения аргона из образцов обычно происходят существенные потери ³⁹ Ar, вероятно из кристаллических ячеек в вулканическом стекле, глинах и других продуктах вторичных изменений. Эти потери происходят путем отдачи и из-за плохой сохранности аргона в таких материалах. На величину отношения ⁴⁰Ar/³⁹Ar может влиять также установленный в океанических гидротермальных флюидах избыток ⁴⁰Ar мантийного происхождения, который в [Stuart and Turner, 1998] объясняется усвоением флюидом летучих при его циркуляции вблизи активных магматических камер. Таким образом, значения возраста ⁴⁰Ar/³⁹Ar общего плавления обычно значительно древнее, чем обычные K-Ar возраста для тех же образцов. Проблемы при интерпретации измеренных для валовых образцов пород возрастных спектров могут возникнуть и из-за того, что датируемые образцы состоят из нескольких фаз с различной способностью сохранять аргон. ⁴⁰Ar/³⁹Ar возрастные спектры для глубоководных морских вулканических пород редко имеют прямолинейную форму. В тех редких случаях когда на высокотемпературных ступенях имеется сегмент плато, возраст этого плато можно интерпретировать как отражающий время, прошедшее с момента излияния [Dalrimple et al., 1980; Walker and McDougall, 1982]. Вместе с тем, интерпретировать подобные в различной степени протяженные возрастные плато как значения, отражающие время, прошедщее с момента консолидации кристаллической породы, следует с осторожностью, поскольку не всегда удается восстановить характер реальных соотношений породообразующих минералов в анализируемом объекте.

Однако в связи с тем, что большинство других изотопных методов не применимо для подводных вулканитов, К-Ar и ⁴⁰Ar/³⁹Ar датирование является практически единственным инструментом для получения более или менее реального возраста магматических пород из океанических бассейнов.

В случае океанических габброидов и их метаморфических производных при их K-Ar датировании целесообразно использовать выделенный из этих пород амфибол, который является обычной и широко распространенной в плутонических породах САХ фазой. Однако следует иметь в виду, что наиболее перспективным в отношении датирования является амфибол с максимальными содержаниями калия. В океанических габброидах это условие соблюдается только для наиболее высокотемпературной роговой обманки (K₂O до 0,50 масс.%) [Silantyev, 1998; Silantyev et al., 1995], поэтому чем выше степень метаморфизма в габброиде, тем более благодарным объектом для датирования он является. Некоторые разновидности габбро САХ и ассоциирующие с ними гранитоиды содержат флогопит, который также удовлетворяет требованиям K-Ar датирования, но, к сожалению, эта фаза в изученных породах достаточно редка и ее выделение связано с трудностями. В целом, очевидно, что ближайшая перспектива применения метода K-Ar датирования для пород океанического субстрата тесно связана с развитием методов точечного анализа (например, метод лазерной абляции).