Коллектив авторов - Строение и история развития литосферы

Рис. 8. Изотопный состав Nd и Sr базальтов хр. Книповича и о. Шпицберген (Сущевская и др. 2008, 2009). DMM – состав обедненной перидотитовой мантии; РК-состав предполагаемого пироксенитового компонента, образованного реакцией продуктов плавления рециклированной коры и мантийного перидотита.

Рис. 9. Зависимость изотопного состава Nd и Sr базальтов хр. Книповича и о. Шпицберген от пропорции пироксенитового компонента в родоначальных магмах. 1 – осевые базальты хр. Книповича; 2 – четвертичные базальты о. Шпицберген; 3 – неогеновые базальты о. Шпицберген. В правом верхнем углу указаны значения квадрата коэффициента линейной корреляции. Синей и красной звездами показаны оценки изотопного состава перидотитового и пироксенитового компонентов соответственно. Изотопные данные по (Сущевская и др. 2008, 2009). Пропорции пироксенитового компонента в родоначальных магмах рассчитаны по составу оливина независимо по отношениям Mn/Fe и Ni/(Mg/Fe) по методике (Sobolev et al., 2007, 2008).

Таблица 2. Сопоставление оценок доли пироксенитового расплава в родоначальном расплаве по составу среднего оливина (табл. 1) с изотопным составом Sr и Nd пород

Следует специально отметить сильную корреляцию между содержаниями пироксенитового компонента и изотопным составом пород, которая позволяет количественно оценить изотопные составы перидотитового и пироксенитового источников (табл. 2, рис. 9, 10). Судя по этим данным, состав перидотита близок к обедненной океанической мантии. Пироксенитовый компонент по составу приближается к рециклированной океанической коре с возрастом около 1–1.5 млрд. лет, установленной в мантийных источниках магм о. Исландия ( Sobolev et al, 2008 ) и Канарских о-вов ( Gurenko et al, 2009 ). Следует однако отметить, что повышенные содержания U и K в платобазальтах Шпицбергена (рис. 5) свидетельствуют также о возможном участии в составе пироксенитового компонента материала нижней континентальной коры. Это также согласуется с небольшим отклонением изотопного состава пироксенитового источника в сторону обогащенного компонента (рис. 10).

Рис. 10. Корреляции соотношений пироксенитового и перидотитового компонентов источника мантийных магм с изотопным составом неодима. R2-квадрат коэффициента линейной корреляции. Зеленый и синий овалы показывает изотопные составы перидотитового и пироксенитового компонентов Исландских лав соответственно. Прямые линии представляют значимую линейную регрессию между параметрами. Разноцветные параболы представляют линии смешения расплавов Исландской мантийной струи с учетом различного содержания Nd в продуктах плавления перидотита и пироксенита (Sobolev et al, 2008). Синей и красной звездами показаны оценки изотопного состава соответственно перидотитового и пироксенитового компонентов магм хребта Книповича и о. Шпицберген.

Впервые получены данные о систематическом изменении во времени состава мантийного источника и продуктов магматизма сопряженных структур Северного Ледовитого океана. Показано, что неогеновый магматизм о. Шпицберген характеризовался повышенным отношением 87Sr/86Sr и пониженным отношением 143Nd/144Nd и, вероятно, возник в результате плавления пироксенита – продукта реакции вещества рециклированной древней океанической и нижней континентальной коры и мантийного перидотита без существенного вклада чисто перидотитового мантийного источника. Поскольку реакционный пироксенит производит значительно больше расплава при данных температуре и давлении чем перидотит, именно присутствием такого вещества в мантии можно объяснить начальную стадию магматической активности данного региона. С омоложением возраста фиксируется повышение доли перидотитового компонента с параллельным закономерным изменением изотопного состава Sr и Nd. Эту тенденцию можно объяснить уменьшением глубины плавления за счет утонения (эрозии) или обрушения континентальной литосферы. К этому этапу относятся щелочные четвертичные лавы о. Шпицберген на континентальной литосфере и толеиты флангов хр. Книпович, на вновь образованной океанической литосфере. Современные проявления магматизма осевой части хр. Книповича по составу ближе к типичным БСОХ, однако, присутствие корового компонента в этих расплавах вполне различимо. Главным источником этих магм являлся перидотит, преобладание которого над пироксенитом, связано, вероятно, с малой глубиной плавления.

Авторы благодарят Д.В. Кузьмина за помощь в проведении электронно-зондового микроанализа оливина. Работа выполнена при финансовой поддержке программы Отделения Наук о Земле, РАН № 14 (2006–2008 гг.) «История формирования бассейна Северного Ледовитого океана и режим современных природных процессов Арктики (по программе Полярного года)» и программы Президиума № 16 РАН (2009 г.) «Окружающая среда в условиях изменяющегося климата: экстремальные природные явления и катастрофы».

Соболев А.В., Криволуцкая Н.А., Кузмин Д.В. Петрология родоначальных расплавов и мантийных источников магм Сибирской трапповой провинции. // Петрология 2009, т.17, № 3, 1–37.

Сущевская Н.М., Черкашов Г.А., Баранов Б.В., Томаки К., Сато Х., Нгуен Х., Беляцкий Б.В., Цехоня Т.И. Особенности толеитового магматизма в условиях ультрамедленного спрединга на примере хребта Книповича (Северная Атлантика). // Геохимия. 2005. № 3, 254–274.

Сущевская Н.М., Евдокимов А.Н., Беляцкий Б.В. и др. Условия формирования четвертичного магматизма о. Шпицберген. // Геохимия. 2008.№ 1. С. 1–17.

Сущевская Н.М., Кораго Е.А., Беляцкий Б.В., Сироткин А.Н. Геохимические особенности неогенового магматизма острова Шпицберген. // Геохимия. 2009. № 10.С. 1027–1040

Сущевская Н.М., Пейве А.А., Беляцкий Б.В. Условия формирования слабо-обогащенных толеитов в северной части хребта Книпович. 2009 // Геохимия. (в печати)

Сущевская Н.М., Соболев А.В. Оценка характера и степени гетерогенности мантии полярной Атлантики по данным изучения магматизма хребта Книпович и о. Шпицберген // Вестник Отделения Наук о Земле РАН, № 1 (27) 2009, М. ИФЗ РАН, 2009.

Amundsen H.E.F., Griffin W.L., O’Reilly S.Y. The lower crust and upper mantle beneath northwestern Spitsbergen: evidence from xenoliths and geophysics. Tectonophysics. 1987. V.139, 169–185.