ПРОИСХОЖДЕНИЕ МАНТИЙНЫХ МАГМ НАД ЗОНАМИ СУБДУКЦИИ НА ПРИМЕРЕ ОФИОЛИТОВОГО КОМПЛЕКСА ТРОДОС, О.КИПР

Автор: Портнягин Максим Владимирович

4. Геохимическая неоднородность пород лавового и дайкового комплексов.

    4.1 Геохимические типы пород

    4.1.1 Главные геохимические типы лав.
 
    В настоящее время большинством исследователей Тродоса признано, что двумя основными типами пород Тродоса, представляющими, соответственно, ранний и поздний этапы эволюции магматизма, являются НПЛ и ВПЛ [например, Robinson et al., 1983]. Принципиальный вопрос заключается в определении генетических взаимоотношений между ними. Наиболее корректный подход к решению этого вопроса возможен на основе изучения наиболее примитивных высокомагнезиальных пород, несущих прямую информацию о составе родоначальных расплавов. Если примитивные оливин-порфировые базальты являются обычными составляющими разрезов ВПЛ, то неизмененные высокомагнезиальные НПЛ были прежде неизвестны и впервые обнаружены в ходе данного исследования в районе Аналиондас.

Рис. 2 Содержание петрогенных элементов в главных геохимических типах стекол Тродоса.

Стекла района Аналиондас образуют тренд составов от 8.5 мас.% до 4 мас.% MgO, наименее магнезиальные стекла полностью соответствуют по составу НПЛ андезит-дацитового состава (Рис. 2). В то же время, наиболее примитивные стекла НПЛ отличаются по составу от типичных ВПЛ и демонстрируют повышенные содержания Al₂O₃, CaO и пониженные содержания SiO₂, FeO по сравнению с ВПЛ при одинаковом содержании MgO~8.5 мас.%. Различия в составах примитивных стекол НПЛ и ВПЛ не могут быть объяснены процессами кристаллизационной дифференциации и предполагают существование самостоятельных родоначальных расплавов, на различных этапах эволюции магматизма офиолитового массива.
     4.1.2 Геохимические типы примитивных ВПЛ.
     Впервые присутствие среди ВПЛ пород различных геохимических типов было показано в работе [Cameron, 1985]. В данной работе для типизации ВПЛ использовалось отношение Al₂O₃/TiO₂ (далее А/Т). Эффективность использования этого критерия обусловлена несколькими факторами. Среди них важнейшими являются: чувствительность к вариациям состава родоначальных магм; применимость к обширной базе данных пород, для которых известны содержания только петрогенных окислов; слабая чувствительность к процессам вторичного изменения; слабая чувствительность к процессам кристаллизации и кумуляции главных минеральных фаз ВПЛ (оливин, клинопироксен, шпинель). Основным ограничением применения этого критерия является присутствие на ликвидусе либо в качестве кумулятивных фаз плагиоклаза и/или магнетита. Судя по петрографическим данным [Rautenschlein et al., 1985; Thy, Xenophontos, 1993] и характерному тренду изменения составов расплавов Тродоса при фракционировании (Рис. 2), такое ограничение не распространяется на большую часть ВПЛ с содержанием MgO>6 мас.%.

Рис. 3 Геохимические типы ВПЛ. Пунктирные линии разделяют поля

Сравнение по А/Т составов пород, первоначально типизированных в работе [Cameron, 1985], показало, что лавы типа 1 имеют А/Т менее 30, тип 2 - 30-40 и тип 3 более 40. Составы всей выборки примитивных пород и стекол ВПЛ показаны на Рис. 3. А/Т в породах варьирует от 20 до 42, и формально лавы представляют типы 1, 2 и 3 по [Cameron, 1985]. Учитывая большую представительность лав типа 1, в нем были выделены подтипы 1a и 1б, имеющие A/T равное 20-25 и 25-30, соответственно. Весьма характерно, что во всех типах ВПЛ присутствуют породы различной степени магнезиальности от андезито-базальтов до ультрамафитов, что служит явным признаком их когенетичной природы. Также следует отметить отсутствие дискретных групп пород, различающихся по A/T, что указывает на непрерывный характер изменения геохимических характеристик ВПЛ. С этой точки зрения предложенная типизация является в значительной степени условной и применяется нами для удобства геохимической характеристики пород.     

Рис. 4 Составы примитивных (MgO>6 мас.%) стекол ВПЛ (открытые кружки) и НПЛ (залитые кружки) Тродоса.

Кроме очевидных различий по содержанию TiO₂, которые следуют из самого принципа типизации, породы разных типов также ясно различаются по ряду других геохимических признаков. От типа ВПЛ-1 к ВПЛ-3 происходит монотонное уменьшение содержаний Na, Zr, Sr, Y, тяжелых и средних РЗЭ. С увеличением степени обедненности лав умеренно-несовместимыми элементами (увеличение А/Т) наблюдается отчетливая тенденция увеличения содержаний щелочей, Th, U, Sr и Na относительно РЗЭ и TiO2, хотя абсолютные содержания этих элементов уменьшаются или остаются постоянными (Рис. 4). Отношение Th/U с увеличением А/Т понижается. Отметим также, что примитивные стекла НПЛ на большинстве графиков выпадают из общего тренда ВПЛ, что свидетельствует в пользу отсутствия генетической связи между этими типами магм.
     4.1.3 Геохимические типы даек.
     Первичная типизация пород дайкового комплекса Тродоса была проведена, используя обширную базу данных [Baragar et al., 1989] по составу даек с различным количеством закалочных краев. Идея такого подхода заключается в том, что количество закалочных краев у даек при развитии структур типа "дайка-в-дайке" может в определенной степени служить индикатором относительного времени внедрения. Полученные результаты показали, что между возрастом внедрения и составом даек корреляция отсутствует и магнезиальные разности одинаково распространены среди даек всех типов. На первый взгляд эти данные противоречат присутствию в низах разрезов лав дифференцированных НПЛ и в верхах - более примитивных ВПЛ [Robinson et al., 1983]. Данные о присутствии в низах разрезов НПЛ пород базальтового состава, полученные в этой работе и работах [Taylor, 1987; Bernarz, Schmincke, 1994], позволяют снять это противоречие и предположить, что многие из магнезиальных даек на самом деле являются питающими каналами примитивных НПЛ, а не ВПЛ, как предполагалось ранее [Baragar et al., 1989]. Об этом прямо свидетельствует статистически повышенная магнезиальность даек в тех районах Тродоса, где установлены значительные по мощности примитивные НПЛ. Аналоги ВПЛ также присутствуют в дайковом комплексе, но относятся к наиболее поздним образованиям и представлены в резко подчиненном количестве. К этому типу относятся изученные в работе ультрамафические дайки. Близкий результат был получен и в работе [Thy, 1995] на основе кластерного анализа.

    4.2 Пространственные соотношения ВПЛ различных геохимических типов.

    Распределение геохимических типов ВПЛ в субширотном направлении в целом подчиняется структурному контролю. Лавы восточных грабенов, Митзеро и Ларнака (рис.1), имеют близкий состав. Среди лав преобладает геохимический тип 1 с подчиненным количеством типа 2 (А/Т=20-35, Zr/Y=1-3, Ti/V=100-200, [La/Sm]_n=0.5-0.8). Лавы западного грабена Солеа характеризуются специфическим составом. Здесь установлены наиболее обедненные по А/Т (до 45) и Ti/V (до 70) разности. Лавы грабена Солеа также демонстрируют некоторое обогащение легкими РЗЭ ([La/Sm]_n~1). В пределах грабенов четкой зональности не наблюдается, и лавы различных геохимических типов тесно ассоциируют друг с другом.
     В распределении различных геохимических типов ВПЛ в разрезах наблюдается отчетливая вертикальная зональность. Низы разрезов ВПЛ обычно сложены породами типа ВПЛ-1а, вверх по разрезу они сменяются типами ВПЛ-1б и 2. Параллельно меняется состав минералов ассоциации вкрапленников. Хромистость шпинели и максимальная магнезиальность вкрапленников оливина систематически повышаются вверх по разрезу вместе со степенью обеднения пород несовместимыми элементами.

4.3 Объемные соотношения пород разных геохимических типов.

     Обобщение данных по стратиграфии различных районов лавового комплекса Тродоса [Bernarz, Schmincke, 1994; Taylor, 1987] показало, что НПЛ слагают от 65% до 90 и более % общей мощности лавовых разрезов. В дайковом комплексе также преобладают аналоги НПЛ, объемы которых составляют по некоторым оценкам до 95% всех даек [Thy, 1995].
     Максимальную мощность в разрезах ВПЛ всегда имеют наименее обедненные лавы типа ВПЛ-1а (45-75 об.%), объемы лав других типов уменьшаются с увеличением степени их обедненности (ВПЛ-1б - 17-33 об.%, ВПЛ-2 - 8-20 об.%). Указанная тенденция полностью сохраняется при анализе всей выборки составов ВПЛ северного Тродоса (ВПЛ-1а - 54%, ВПЛ-1б - 29%, ВПЛ-2 - 13%, ВПЛ-3 - 3%).

далее>>