Петрография и геохимия плутонических пород центральной части хребта Ширшов (Берингово море)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Петрография и геохимия плутонических пород центральной части хребта Ширшов (Берингово море)

А.С. Грязнова

Аннотация

Изучено строение земной коры в центральной части хребта Ширшова, расположенного в восточном секторе задугового бассейна Берингова моря. Хребет Ширшова, судя по данным полученным в ходе проведения в 2016г. 249-го рейса немецкого НИС «Зонне», является типичным задуговым центром спрединга. Приводятся предварительные результаты петролого-геохимического изучения плутонических пород, драгированных в этом регионе.

Ключевые слова: Хребет Ширшов, петрология, геотермобарометрия

Хребет Ширшова располагается в западной части Берингова моря, вытянут субмеридионально, и разделяет Командорскую и Алеутскую глубоководные котловины. Происхождение хребта Ширшова дискуссионно. Предполагается, что этот хребет имеет островодужное [9] или спрединговое [7] происхождение. Первое предположение подтверждается находками пород андезитового состава, с возрастом 27.8 млн лет [2]. Данные о возможной спрединговой природе этого хребта были получены при проведении 29-го рейса НИС «Дмитрий Менделеев» в 1982 году, в ходе которого была составлена коллекция коренных пород, драгированных в северной и центральной части хребта. Настоящая работа посвящена изучению коллекции из 34 образцов, отобранных в ходе проведения 249-го рейса НИС «Зонне». В ходе данного рейса были драгированы плутонические породы, представленные различными петрографическими типами расслоенного комплекса. Опробование проходило на западном склоне хребта на станциях 112 и 114 (Табл.1).

С помощью микрозонда было исследовано 6 образцов, на станции 112 были произведены анализы по 5 образцам, со станции 114 был изучен один образец (рис.1). Они представлены следующими породами: пироксениты, серпентиниты, амфиболовый сланец, а также метагаббро. На станции 112 на поверхность были подняты породы, в основном представленные ультраосновными разновидностями. Это были гарцбургиты, пироксениты и дуниты, данные породы сильно изменены (серпентинизированы и имели тонкие пленки Fe-Mn гидроксида).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 1

Расположение станций и глубина отбора образцов [11]

На этой же станции были драгированы ортоамфиболиты по габбро и метаосадочные породы, в то время как на станции 114 были подняты однородные сланцы. [11]

Среди драгированных ультраосновных пород преобладают апогарцбургитовые серпентиниты, состоящие из серпентина (90%), клинопироксена (3-4%), ортопироксена (1-2%), шпинели (1 - 3%) и магнетита (1%). Структура данных пород петельчатая, а текстура неоднородная. В многих образцах на фоне основной серпентиновой массы выделяются реститы субидиоморфных пироксенов, так же можно наблюдать достаточно большие скопления магнетитов и шпинелей, которые образуют либо достаточно крупные скопления в одной части шлифа, либо рассеяны по шлифу достаточно равномерно.

Пироксениты состоят из клинопироксена (15%), серпентина (80%), шпинели (5%), акцессорными минералами являются амфибол, кварц. Также присутствуют карбонатные жилы. В некоторых образцах наблюдаются остатки неизмененного оливина, к примеру, в образце DR112-6, который является оливиновым пироксенитом. Данные породы во многом схожи с серпентинитами, потому что достаточно сильно изменены, но в отличие от предыдущих образцов здесь сохранилось больше первичного пироксена, который обычно представлен в виде небольших ксеноморфных кристаллов, образуя скопления, среди серпентина. В данных образцах также можно найти достаточно большое количество шпинели равномерно распределенной по всей поверхности шлифов.

Габброиды из изученной коллекции представлены типичными офитовыми разновидностями (клинопироксен 20%, амфибол 40%, плагиоклаз 35%, шпинель 5%). Все габброиды в различной степени уралитизированы. Текстура данных образцов неоднородная, а структура неравномернозернистая, мелко-среднезернистая. Кристаллы плагиоклазов субидиоморфны. В породах наблюдается достаточно большое количество субидиоморфных кристаллов клинопироксена и амфибола. Шпинели наблюдаются в виде скоплений небольших кристаллов. хребет ширшов тектонический

Амфиболы в данных породах в основном представлены магнезиальной роговой обманкой, также встречаются разновидности ряда тремолит-актинолит. Составы серпентинов варьируются в широких диапазонах. Клинопироксены в основном представлены диопсидом и в меньшей степени клиноэнстатитом. Плагиоклазы в основном представлены разновидностями ряда андезин-битовнит, также встречается вторичный альбит.

Шпинели в образцах пироксенитов и серпентинитов зональны. Центральная часть представлена хромистыми разновидностями шпинели (хромит), а кайма представлена более железистой составляющей (магнетит). Хромистость шпинели в серпентинитах различается от 0.34 до 0.87. При анализе минералов выявлены серпентины с различными содержаниями главных элементов в своем составе, за счет этого можно сказать по каким первичными минералам развивался серпентин. В образцах, где количество оксида NiO варьируется от 0.30 до 0.45 вес. % серпентин развивался по оливину. При повышенном содержании MgO (более 40 вес. %) можно выделить серпентин, резвившийся по ортопироксену. При повышенных содержаниях FeO (2.5-4 вес. %), Cr2O3(0.5-1.4 вес. %) выделяется серпентин по клинопироксену.

По результатам анализов на микрозонде проведен расчет температурных условий образований данных пород. Для расчета давления использован геобарометр, основанный на распределении алюминия в амфиболе [5, 8]. Рассчитанное давление составляет 6.44 кбар [5] и 6.67 кбар [8] с точностью 0.5 кбар.

Для определения температуры образования пород был проведен расчет по амфибол-пироксеновому термометру Л.Л.Перчука [1] на примере образца DR112-6 по трем амфиболам и четырем пироксенам. Измеренная таким образом температура составила около 1000 оС.

В изученных образцах были проанализированы отношения Al2O3/SiO2 и MgO/SiO2, характер вариаций которых позволяет судить о генезисе ультраосновнах пород и позволяет разделять мантийные реститогенные перидотиты и продукты магматического фракционирования. Для сравнения были использованы составы мантийных реститов, слагающих внутренние океанические комплексы Срединно-Атлантического хребта [3,10], а также составы ультраосновных пород из офиолитовому комплекса Семаил (Оман) [4], образованного, как принято считать, в задуговом центр спрединга и составы пород офиолита Bay of Islands, Ньюфаундленд [6]. Рисунок 2 демонстрирует, что вариации состава ультраосновных пород хребта Ширшова соответствуют тренду магматического фракционирования, вдоль которого распологаются точки состава ультраосновных пород из расслоенных серий многих офиолитовых комплексов. С другой стороны, составы мантийных реститогенных перидотитов образую тренд, отражающий влияние частичного плавление и связанного с ним деплетирования мантийного субстрата.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

При рассмотрении диаграммы AFM стоит отметить, что все изученные породы и породы, использованные для сравнения, представляют собой высокомагнезиальные разновидности ультраосновных пород (рис 3).

В строении хребта Ширшов, по нашим данным, участвуют разнообразные петрографические типы магматических и метаморфических пород. Возможный геологический разрез хребта сложен базальтами, долеритами, габбро, апогарцбургитовыми серпентинитами, а также амфиболовыми сланцами. Эта ассоциация пород полностью соответствует классическому офиолитовому разрезу.

На данный момент геодинамическая позиция хребта Ширшова является предметом дискуссий. Однако, полученные нами данные свидетельствуют о том, что скорее всего хр. Ширшова можно рассматривать как реликт преобразованного в результате тектонических процессов и метаморфизма типичного задугового центра спрединга.

Библиографический список

1. Перчук Л. Л. Равновесия породообразующих минералов. М., «Наука», 1970.320 с.

2. Cухов А.Н., Чехович В.Д., Ландер А.В., Пресняков С.Л., Лепехина Е.Н. Возраст фундамента подводного хребта Ширшова (Берингово море) по результатам исследования цирконов методом U-Pb SHRIMP // Докл. РАН. 2011. Вып. 439. № 2. С. 233-239.

3. Delacour A., Fru?h-Green G. L., Frank M, Gutjahr M., Deborah S. Kelley “Sr- and Nd-isotope geochemistry of the Atlantis Massif (30°N, MAR): Implications for fluid fluxes and lithospheric heterogeneity” Chemical Geology 254 (2008) 19-35

4. Godard M., Jousselin D., Bodinier J.-L. “Relationships between geochemistry and structure beneath a palaeo-spreading centre: a study of the mantle section in the Oman ophiolite” Earth and Planetary Science Letters 180 (2000) 133-148

5. Hammarstrom J. M., Zen E-An. Aluminium in hornblende: an empirical igneous geobarometer // Amer. Miner., 1986. V. 71. № 11/12. P. 1297-1313.

6. Komor S.C., Elthon D., Casey J.F. (1985) Mineralogic variation in a layered ultramafic cumulate sequence at the North Arm Mountain Massif, Bay of Islands Ophiolite, Newfoundland // Journal of Geophysical Research. 1985. V.90. NB9. PP.7705-7736.

7. Silant'yev S. A., Baranov B. V. and Kolesov G. M. Geochemistry and petrology of the Shirshov ridge amphibolites, Bering sea Translated from Geokhimiya, No. 12, pp. 1694-1705, 1985

8. Schmidt M.W. Experimental calibration of the Al-in-hornblende geobarometer at 650 C, 3.5-13.0 kbar. // Terra abstracts, 1991. V.3, N.1. P. 30.

9. Scholl, D., E. Buffington, and M. Marlow, Plate tectonics and the structural evolution of the Aleutian-Bering Sea region, Spec. Pap. Geol. Soc. Am., 151, 1-31, 197

10. Lawrence J. Tiezzi and Robert B. Scott “Crystal fractionation in cumulate gabbro, mid-atlantic ridge, 26oN” Journal of geophysical research, vol 85, №B10, 5438-5454, oct 10,1980

11. Werner R., Hoernle K., Hauff F. et al. RV SONNE Fahrtbericht / Cruise Report SO249 BERING -- Origin and Evolution of the Bering Sea: An Integrated Geochronological, Volcanological, Petrological and Geochemical Approach, Leg 1: Dutch Harbor (U.S.A.) - Petropavlovsk-Kamchatsky (Russia), 05.06.2016- 15.07.2016, Leg 2: Petropavlovsk-Kamchatsky (Russia) - Tomakomai (Japan), 16.07.2016-14.08.2016. GEOMAR Report, N. Ser. 030. GEOMAR Helmholtz-Zentrum fьr Ozeanforschung. Kiel, 2016. 451 p.

Размещено на Allbest.ru