Петрология и геохимия океанических и альпинотипных шпинелевых перидотитов в связи с проблемой эволюции мантийного вещества

Заключение

Решение научной проблемы. Проявления петролого-геохимической эволюции мантийного вещества в океанических и альпинотипных шпинелевых перидотитах существенно различаются. Эти различия устанавливаются на магматической стадии эволюции пород, на стадии субсолидусной перекристаллизации пород, а также на стадиях их метасоматизма и метаморфизма. Разнообразие шпинелевых перидотитов обусловлено различными механизмами магмогенерации и отделения расплавов от пород, различной глубиной отделения последних порций расплава от пород, различными механизмами выведения на поверхность перидотитов и различиями в строении литосферы в разных обстановках формирования пород, различной скоростью остывания пород и разными источниками метасоматизирующих агентов в различных обстановках, различием в величине отношения флюид/порода при метаморфизме, различными источниками и составами метаморфизующего флюида.

Преобладающая часть альпинотипных шпинелевых перидотитов не является аналогами перидотитов СОХ. Для реконструкции первичных составов перидотитов СОХ может быть использована лишь часть альпинотипных перидотитов типа пассивных континентальных окраин. Перидотиты из состава крупных стратифицированных офиолитовых пластин несут черты образования над зоной субдукции, и геологические модели литосферы, построенные на основании их изучения (Троодос, Семаил) отражают строение надсубдукционной литосферы океанического типа, но не литосферы СОХ. В качестве маркеров древних рифтовых структур среди альпинотипных перидотитов могут быть использованы лишь массивы внутриплитных шпинелевых перидотитов и перидотитов типа пассивных окраин.

Полученные данные позволили выдвинуть следующие защищаемые положения:

1. Сопоставление составов перидотитов и первичных минералов из них с результатами моделирования частичного плавления мантийных источников позволило заключить, что в океанических и альпинотипных шпинелевых перидотитах проявлены различные механизмы плавления. В отличие от геохимически нормальных сегментов Срединно-океанических хребтов, плавление мантийного источника в геохимически аномальных сегментах СОХ происходило в системе, открытой для привноса расплава. В альпинотипных шпинелевых перидотитах проявляются как равновесное плавление мантийного источника, индикаторное для ненарушенной, малопроницаемой континентальной литосферы, так и сочетание равновесного и критического плавления (индикаторное для тектонически нарушенной континентальной литосферы при начале спрединга), а также плавление в системе, открытой для привноса расплава (для надсубдукционных перидотитов).

2. Оцененные по составам пород и первичных минералов из них составы обогащенных компонентов, привносимых в систему при плавлении океанических шпинелевых перидотитов в пределах геохимически аномальных сегментов СОХ и надсубдукционных альпинотипных перидотитов, закономерно различаются. Проведенное моделирование позволяет охарактеризовать обогащенный компонент в океанических перидотитах как результат крайне низких степеней плавления обогащенного мантийного источника, связанного с рециклингом океанической литосферы и характеризующегося знакопеременной стронциевой аномалией. Обогащенный компонент альпинотипных перидотитов, происхождение которого связывается с дегидратацией и частичным плавлением субдуцируемой океанической литосферы, характеризуется позитивной аномалией стронция и негативными аномалиями ниобия, циркония и титана.

3. Установлены закономерные различия в температурах закрытия межминеральных обменных реакций (клинопироксен-ортопироксен, оливин-хромшпинелид) в океанических и альпинотипных шпинелевых перидотитах. В соответствии с разработанной физической и физико-химической моделью, эти различия отражают характер и скорость остывания мантийных перидотитов после отделения от них расплавов и определяются типом строения литосферы и глубиной отделения расплавов. Отделение последних порций расплава от океанических перидотитов происходило в целом на меньших глубинах и при меньших степенях плавления мантийного источника, чем от надсубдукционных альпинотипных перидотитов. Часть альпинотипных перидотитов не претерпевала непрерывного остывания после отделения расплава и, соответственно, была сформирована в литосфере неокеанического типа. Среди последних выделяются "субконтинентальные" лерцолиты, изотермически остывавшие в основании континентальной литосферы, и преимущественно гарцбургитовые массивы, породы которых претерпевали повторное нагревание за счет просачивания расплавов в надсубдукционной обстановке.

4. Впервые в океанических шпинелевых перидотитах установлены и исследованы проявления модального мантийного метасоматизма (развитие в перидотитах роговой обманки и флогопита), ранее известные только в альпинотипных перидотитах. Сопоставление геохимии метасоматических минералов (амфибола, флогопита) с геохимией первичных клинопироксенов, в сочетании с петрологическим моделированием фракционной кристаллизации расплавов и флюидов, а также взаимодействия флюид-порода, позволило заключить, что агентами метасоматизма океанических перидотитов являются как сильно дифференцированные расплавы, так и равновесные с ними ювенильные флюиды. В отличие от альпинотипных перидотитов, в океанических перидотитах Р-Т параметры метасоматизма и метаморфизма почти не перекрываются, и составы метасоматических и метаморфических минералов закономерно различаются.

5. Установлены закономерные различия в составе метаморфических минеральных ассоциаций океанических и альпинотипных шпинелевых перидотитов. На основании результатов термодинамического моделирования взаимодействия морской воды с перидотитами эти различия интерпретированы как свидетельство Высоких отношений вода/порода при метаморфизме в океанической обстановке, что проявляется и в его сильной неизохимичности по сравнению с метаморфизмом преобладающей части альпинотипных перидотитов.