Состав магматических пород в зонах спрединга

http://avspir.narod.ru/geo/khain1995/hain_5_3.htm

Тектономагматические процессы зон спрединга формируют океанскую кору из вещества, отделяющегося от мантии. О масштабах явления можно судить по тому, что ежегодно создается около 3—3,5 км2 коры и она, образовавшись за последние 170 Му, не только распространилась на всю площадь дна Мирового океана, но еще такая же или даже большая ее часть была поглощена за это время в зонах субдукции. В этих зонах породы океанической коры вместе с осадками возвращаются глубоко в мантию. Таким образом, конструктивные процессы спрединга — всего лишь звено в мантийно-коровом круговороте вещества (recycling).

Изучение магматических пород в современных срединных хребтах, выявление вариаций их состава в зависимости от рельефа и строения зон спрединга, от кинематики и от стадии развития важно не только для понимания этой формы рифтогенеза, но и для палеотектоники. Оно служит основой исследования и интерпретации фрагментов древней океанской коры (офиолитов) с позиций актуализма. В этом отношении информативны не только базальтоиды и габброиды, но и выступающие в срединных хребтах перидотиты — тугоплавкий остаток мантийного вещества.

Базальтовая магма, разные формы кристаллизации которой дают породы II и III слоев океанической коры, обнаруживает общие особенности состава во всех зонах спрединга, что послужило основанием для выделения особого типа базальтоидов MORB (Mid-oceanic ridge basalts. Выявлены их отличия от базальтоидов других геодинамических обстановок. С тех пор как в начале 60-х годов Д. Энгель и С. Энгель определили этот тип толеитовых базальтов, глубоководное бурение, драгирование и картирование дали огромный фактический материал и стало ясно их большое разнообразие.

Для океанских толеитов нормального типа (N-MORB) характерно низкое содержание подвижных, некогерентных элементов и калия, поэтому их считают продуктом частичного плавления геохимически истощенной (деплетированной) мантии на сравнительно небольших глубинах. При этом степень плавления исходных пород высока, что выразилось в обогащенности расплава элементами группы железа. На деплетированность мантийного источника, которую объясняют массовым выносом подвижных элементов в верхние оболочки Земли еще в раннем протерозое, указывают и изотопные характеристики. Отношение 87Sr/86Sr в N-MORB около 0,7025, что заметно ниже значений, отвечающих нормальному накоплению в мантии радиогенного 87Sr при допущении исходного хондритового состава с рубидий-стронциевым отношением 0,026—0,034. Предполагается, что в геологическом прошлом вынос рубидия, более подвижного, чем стронций, снизил это отношение до современного (0,006). Преимущественным выносом из мантии 144Nd (Он подвижней, чем 147Sm, распад которого дает 143Nd) объясняют наблюдаемые отношения 143Nd/144Nd и соответствующие им высокие (около +10) значения меры изотопного состава Nd

Нормальным океаническим толеитам противопоставляются базальты геохимически обогащенного типа E-MORB (enriched), обозначаемого также P-MORB (plume — струя), поскольку появление в зоне спрединга обогащенных некогерентными элементами базальтов связывают с горячими точками — с подъемом вещества нижней мантии. Выразительны редкоземельные спектры этих базальтов с гораздо более высокими, чем в нормальных толеитах, содержаниями легких редких земель. Выделяют и переходный геохимический тип базальтов T-MORB (transitional), степень обогащенности которых нарастает при приближении к горячим точкам.
Особенно важны данные о содержании в базальтах таких элементов, как торий, тантал, гафний, которые устойчивы при последующих вторичных изменениях пород и поэтому надежны при использовании химических данных для реконструкций.

В случае дифференциации первичной базальтовой магмы в зонах спрединга обычно проявляется «толеитовый» тренд с накоплением железа на ранних стадиях процесса. Тренды дифференциации, наряду с составом, широко используются для распознавания и разграничения базальтоидов разных геодинамических обстановок.

Вариации состава базальтов в срединно-океанских хребтах обнаруживают связь с тектонической сегментацией. Согласно Дж. Синтону (1990), крупные, длиной в сотни километров, отрезки зон спрединга различаются такими геохимическими особенностями базальтов, которые лучше всего объясняются неодинаковым составом исходного мантийного вещества. Вариации состава базальтов при сравнении сегментов длиной в десятки километров обусловлены преимущественно степенью парциального плавления. Наконец, для самой дробной сегментации, измеряемой километрами, вариации базальтов отражают главным образом разную глубину плавления. На все эти вариации накладывается зависимость состава базальтовых магм от скорости спрединга.

Базальты окраинных морей (задуговый спрединг), неотличимы от базальтов срединно-океанских хребтов. Вместе с тем, как показали А. Сондере и Дж. Тарни (1984), среди них представлены разности с геохимическими признаками, которые сближают их с островодужными толеитами.

Согласно Э. Бонатти (1988), по мере эволюции зоны спрединга и расширения окружающего ее бассейна возрастают температура выплавки базальтовой магмы (определяемая по пироксеновому термометру) и геохимическая деплетированность мантийных реститов.