Статья: Особенности вулканизма и геодинамика области тройного сочленения Буве

Таким образом, структурно-текстурный анализ полученных вулканитов позволяет предположить, что поднятие Шона имеет тектоно-вулканическую природу. Вероятно, вулканическая постройка центрального типа при своем формировании в основании имела базальтовую толщу, сложенную непористыми диагенетически измененными базальтами. Эти базальты сейчас выведены на уровень дна в результате последующих тектонических движений. О большом размахе последних свидетельствует тот факт, что наряду с базальтами драгированы также габброиды. В ходе наращивания высоты вулканической постройки формировались все более пористые вулканиты. Аналогично с хребтом Шписс имеются те же основания для предположения о том, что вершина вулкана выступала над поверхностью океана. Дополнительными аргументами в пользу этого является также окатанность некоторых образцов и плоский характер вершины поднятия, что могло быть вызвано морской абразией.

В пределах Американо-Антарктического хребта опробовано только поднятие внутреннего угла, откуда получено небольшое количество вулканического материала. Драгирование было проведено в нижней (станция G9602), средней (станция G9604) и верхней (станция G9605) частях склона (рис. 1, табл. 1). Среди вулканитов выделяются слабо пористые, преимущественно афировые, измененные базальты с хлоритом или смектитом в качестве вторичных минералов, представленные небольшими окатанными обломками (обр. G9602/1-4, 11-15, G9604/49, 51, 53-56); сильно пористые афировые андезито-базальты, иногда встречающиеся в виде вулканических бомб (обр. G9602/5-7, G9604/50, 52, 76, 77); и дациты с небольшим количеством мелких вкрапленников плагиоклаза и роговой обманки (обр. G9605/1). Дациты встречены в виде слабо окатанных обломков в составе брекчии с песчано- глинистым цементом.

С верхней части склона подняты также габброиды и ультрабазиты, выведенные на этот уровень в результате интенсивных тектонических движений. Возможно, раньше вершина поднятия находилась выше уровня моря, о чем свидетельствует ее абразионный характер и галечный материал, в виде которого поднята большая часть выше описанных пород. Вероятно, обнаруженные сильно пористые андезито-базальты и дациты характеризуют вулканизм центрального типа, в ходе которого сформировалась конусовидная постройка на западном окончании углового поднятия.

Район сочленения палеоструктур Американо-Антарктического и Африкано-Антарктического хребтов имеет сложное строение, обусловленное наложенными внутриплитными тектоническими движениями [Сколотнев, 2000]. Из четырех станций драгирования, проведенных в этом районе, две (G9620 и G9621) характеризуют борта пассивной части разлома Буве, одна (G9619) небольшое поднятие, относящееся к АмАХ, и еще одна (G9610) расположена на склоне поднятия, являющегося реликтовой структурой САХ (рис. 1, табл. 1).

На станции G9610 подняты слабо пористые (пористость 2-4%, редко до 10%) афировые (обр. G9610/1 -15, 17, 23, 29-36) и оливин-плагиоклаз порфировые (обр. G9610/16, 18-22, 24-28) базальты. Некоторые базальты очень свежие, аналогичные таковым, поднятым в рифтовой долине САХ (обр. G9610/1-12). Другие в той или иной мере изменены. В частности в образце G9610/30 развит смектит близкий к сапониту (табл. 5). В этом же образце определен состав микролитов клинопироксена, имеющих отчетливую розовую окраску. По своему составу они относятся к титаноавгитам с большим содержанием TiO ₂ (5,05-5,32%) (табл. 4).

На станции G9619 базальты отличаются большим разнообразием текстур и структур. Среди них выделяются следующие разновидности: непористые плагиоклаз порфировые (обр. G9619/1-4, 23), пористые (15-20%) афировые (обр. G9619/10-14) и оливин-плагиоклаз порфировые (обр. G9619/5-9, 15, 16). Помимо базальтов драгированы более кислые вулканиты, содержащие вкрапленники Ol, Cpx, Pl и иногда роговой обманки, отличающиеся сильной пористостью (до 80%) (обр. G9619/18-21). Измеренные составы вкрапленников в базальте (G9619/16) и в более кислом вулканите (G9619/20) заметно отличаются. В образце G9619/16: центр вкрапленника Pl-An₈₉ , край - An₈₁ , у микролита - An₇₂ , оливин: вкрапленник - Fo_85-87 , субфенокрис. - Fo₈₂ . В образце G9619/20: Pl-An₉₁ , Ol-Fo₆₆ , Cpx-Fs_14-15 (табл. 2, 3, 4). Из вторичных минералов в базальтах обнаружены глауконит (табл. 5) и смектит.

Вулканический материал, поднятый на станциях G9620 и G9621, близок между собой. Среди базальтов также имеются непористые афировые (обр. G9620/10-12, 18, 19, G9621/6, 7, 10-12) и оливин-плагиоклаз порфировые (обр. G9620/1-9, 13-17, G9621/4, 5, 9) и пористые (10-15%) афировые (обр. G9620/21, 22, G9621/1, 2) и плагиоклаз порфировые (обр. G9621/3) представители. В афировых разностях встречаются отдельные вкрапленники Pl, Ol, Cpx. На станции G9620 подняты также очень пористые породы (60-80%), представленные окисленными шлаками красного цвета (обр. G9620/25-27) и вулканическими бомбами (обр. G9620/23, 24, 28). Последние имеют кислый состав (до дацитов) и содержат небольшое количество вкрапленников Pl, Ol, Cpx. Изучены составы вкрапленников в 4 образцах, при этом они группируются в две группы в независимости от их текстурно-структурных особенностей. В образцах G9620/6, 9 - An_85-89 , Fo_83-84 , Fs₁₀ , а в образцах G9621/1, 4 - An_85-91 , Fo₇₆ , Fs₁₅ (табл. 2, 3, 4). Большая часть вулканитов слабо изменена, в них встречается в небольших количествах лишь глауконит (табл. 5). Ряд образцов тектонизированы и содержат хлорит (обр. G9620/7, 20).

Базальты из зоны сочленения палеоструктур АмАХ и САХ (станции S1854-56) в целом близки к таковым, встреченным на флангах САХ.

Район сочленения палеоструктур САХ и АфАХ охарактеризован только одной станцией - G9617 (рис. 1, табл. 1), приуроченной к тектоническому эскарпу, представляющему собой борт одной из грабенообразных депрессий. Полученные при драгировании преимущественно афировые и практически непористые базальты отличаются друг от друга степенью свежести. Часть из них несет только продукты поверхностного изменения (палагонит) (обр. G9617/1-11), другие в заметных количествах содержат хлорит, карбонаты (табл. 5), кварц, пирит и иногда халькопирит и борнит (обр. G9617/12-33) и таким образом, по-видимому, характеризуют нижние горизонты базальтового разреза. Базальты с хлоритом тектонизированы, разбиты многочисленными трещинами кливажа.

Три станции характеризуют три различных хребта, простирающихся между поднятием Шписс и островом Буве (станции G9618, 22, 23) (рис. 1, табл. 1). Полученный каменный материал близок между собой и близок к таковому, распространенному на выше названных поднятиях. Это в основном пористые и сильно пористые слабо оливин-плагиоклаз порфировые разности базальтов и более кислых вулканитов. Часть из них окрашена в красный цвет в силу интенсивного окисления, другие заметно палагонитизированы (обр. G9623/1, 2). Небольшое количество базальтов менее пористые и более измененные, содержащие уже смектит (обр. G9618/7, G9622/6).

Выше были приведены составы вкрапленников и микролитов из некоторых вулканитов. Их количества недостаточно для корректных выводов о характере изменчивости состава минералов, в то же время следует отметить некоторые намечающиеся тенденции.

Наиболее железистые вкрапленники оливина встречены среди вулканитов поднятия Шона. Для крупных вкрапленников - это Fo_72-80 , для мелких - Fo_62-67 . Такие же оливины имеются в аналогичных вулканитах, но на других структурах из зоны сочленения палеоструктур САХ, АфАХ и АмАХ. При этом с наиболее железистыми вкрапленниками оливина ассоциируют наиболее основные вкрапленники плагиоклаза - An_86-96 . Наиболее магнезиальные фенокристы оливина (Fo_86-87 ), встречены среди деплетированных базальтов, вкрапленники плагиоклазов в них в целом более кислые (An_85-89 ), чем на поднятии Шона. Вкрапленники ортопироксена имеются только в вулканитах, развитых на поднятии Шона и аналогичных им. Все изученные микролиты клинопироксена отличаются от вкрапленников большей железистостью и имеют высокие концентрации титана, при этом, чем более обогащенный базальт, тем эта концентрация выше. Изученные вкрапленники рудного минерала относятся к титаномагнетиту (табл. 6). Заметно более высоким содержанием TiO ₂ (29,91%) выделяются зерна из образца G9610/30, который представляет базальты, также заметно отличающиеся по составу от других вулканитов. В изученных вулканитах было встречено несколько зерен шпинели. По соотношению хромистости (40-51) и магнезиальности (40-70) они попадают в поле составов шпинелей из мантийных перидотитов, однако высокие концентрации титана свидетельствуют о воздействии на них базальтового расплава (табл. 7).

Петро-геохимический состав вулканитов

Вещественный состав пород в районе ТСБ изучался в ряде морских экспедиций [Dick et al., 1984; Dickey et al., 1977; Le Roex et al., 1983, 1985, 1987]. Выявлены значительные вариации составов лав от пикритов до ферробазальтов. Было показано, что подъем мантийного плюма Буве привел к формированию в непосредственной близости от него провинций базальтов, обогащенных легкими редкоземельными элементами, с изотопными отношениями ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr и ¹⁴³ Nd/¹⁴⁴ Nd соответственно выше и ниже, чем N-MORB. Эти выводы в основном базируются на данных изучения базальтов из осевых частей срединно-океанических хребтов. Мы рассмотрим составы базальтов, поднятых в пределах различных структур из гораздо более обширной области, что позволит проанализировать вулканизм этого района в значительно большем возрастном диапазоне.

Базальты южной части САХ (табл. 8) в пределах осевой (рифтовой) зоны характеризуются сравнительно однородным составом. Это преимущественно свежие слабо и умеренно фракционированные толеитовые базальты типа N-MORB ((La/Sm)_n 0,7-1,0, (Nb/Zr)_n 0,3-0,7)) с преобладающей железистостью (FeO/MgO) около 1,2-1,4 (здесь и в дальнейшем значения отношения (La/Sm)_n приводятся по данным работ [Пущаровский и др., 1998; Сущевская и др., 1999; Simonov et al., 1996]). Концентрации TiO₂ , K₂ O и P₂ O₅ закономерно возрастают соответственно от 1,1%, 0,2%, 0,08% в наименее дифференцированных разностях (обр. G9625/1 с железистостью 0,8) до 2,2%, 0,4%, 0,6% в наиболее дифференцированных базальтах с железистостью до 1,7-1,8 (рис. 2-4). Это свежие породы с потерями при прокаливании (п.п.п.) менее 1%. Содержание SiO ₂ находится в пределах 48-50%, Cr 130-150 г/т, Sr 90-150 г/т, Rb 1-10 г/т. Несколько отличаются базальты станции G9624, в которых заметно более высокие концентрации K₂ O (до 0,57%) и P₂ O₅ (до 0,24%), что позволяет отнести их к толеитам типа T-MORB.

На вариационных диаграммах базальты Срединно-Атлантического хребта за исключением существенно измененных разностей образуют компактные поля или тренды, наиболее отличающиеся от других вулканитов этого района более высоким содержанием FeO и более низким - Al₂ O₃ при тех же значениях коэффициента фракционирования FeO/MgO, а также менее быстрым темпом накопления K₂ O (рис. 2, 3, 4).

Хребет Шписс сложен свежими, преимущественно пузыристыми базальтами и андезито-базальтами (табл. 8). В отличие от базальтов САХ они охватывают гораздо больший интервал фракционирования: от слабо фракционированных с железистостью 1,1 до сильно фракционированных разностей с FeO/MgO до 4. Преобладают значения 1,8-2,5. На диаграмме TiO₂ - FeO/MgO (рис. 2) отчетливо прослеживается тренд фракционирования с резким накоплением TiO₂ от 2,16% (обр. G9612/19) до 3,43% (обр. G9614/20). При дальнейшем фракционировании расплава массовая кристаллизация рудных фаз привела к падению содержаний TiO₂ до 2,5% при железистости около 4 (обр. G9612/6). В ходе фракционирования, как видно из диаграмм окисел - FeO/MgO (рис. 2), возрастают содержания SiO₂ от 45 до 55%, K₂ O от 0,4 до 1,6%, P₂ O₅ от 0,1 до 0,65%, Na₂ O от 2 до 6%. Закономерно падает содержание Al₂ O₃ от 17 до 14% и CaO от 12 до 6%. Точки составов базальтов хребта Шписс хорошо аппроксимируются единым трендом дифференциации, что позволяет говорить о сохранении условий формирования расплавов на всем протяжении хребта за время его существования. Об однородности его мантийного источника говорят незначительно варьирующие отношения некогерентных элементов, в частности (La/Sm)_n (1,6-2,1) и (Nb/Zr)_n (0,8-1,2). Следует подчеркнуть, что на этот тренд попадают вулканиты со всех опробованных морфоструктур хребта в независимости от их текстурно-петрографических особенностей. Это и слабо пористые разности, и пористые лавы, и пиллоу, и чрезвычайно пузыристый вулканический шлак. Наименее дифференцированный образец с х?