Строение и история развития литосферы

На основе определения элементного состава и содержаний изотопов ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr и ¹⁴³

Nd/¹⁴⁴Nd в породах и концентраций главных и примесных элементов во вкрапленниках оливина впервые получены данные об эволюции состава мантийных источников магм сопряженных структур Северного Ледовитого океана (о. Шпицберген, хребет Книповича) за последние 20 млн. лет. Установлено, что главным источником неогеновых магм о. Шпицберген был безоливиновый пироксенит с повышенным отношением ⁸⁷Sr/⁸⁶

Sr и пониженным отношением ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd, который вероятно, возник в результате реакции вещества рециклированной древней океанической коры и нижней континентальной коры с мантийным перидотитом. Из-за своей легкоплавкости этот пироксенит мог послужить источником значительного объема магм под мощной континентальной литосферой и вызвать ее раскол. С омоложением возраста (от неогена до современного) в источниках магматизма Шпицбергена и хребта Книповича прослеживается последовательное уменьшение доли пироксенитового компонента за счет повышения доли перидотита с параллельным закономерным изменением изотопного состава Sr и Nd. Эту тенденцию можно объяснить утонением (обрушением) континентальной литосферы, вызвавшим декомпрессионное плавление тугоплавкого перидотита.

1. Введение

Принципиальным вопросом геодинамических построений является роль легкоплавких мантийных неоднородностей, связанных с вовлечением в мантию материала океанической или континентальной коры (Hofmann, White, 1982; Tuff et al, 2005; Sobolev et al, 2005, 2007). Присутствие таких неоднородностей в мантии приводит к образованию значительных объемов магм в условиях когда «нормальная» перидотитовая мантия не претерпевает существенного плавления (Pertermann, Hirschmann, 2003; Sobolev et al., 2007). Важнейшими геодинамическими следствиями этого процесса может стать раскол континентальных плит и образование океанической коры или (и) возникновение больших магматических провинций на континентальных или океанических плитах (Tuff et al, 2005; Sobolev et al, 2007, Соболев и др, 2009

). Образование океанической коры Арктического бассейна напрямую сопряжено с расколом континентальной литосферы (Ritzmann, Jokat, 2003; Scogseid et al., 2000) и поэтому может быть связано с плавлением мантийных неоднородностей. Анализу этой возможности и посвящена данная работа.

Долговременная цель наших исследований состоит в разработке геодинамической модели формирования современной океанической коры Арктического бассейна на основе определения состава, условий образования и эволюции родоначальных магм и мантийных источников базальтов срединно-океанических хребтов Ледовитого океана и сопряженных структур на континенте. Настоящая статья представляет результаты первого этапа этого исследования, полученные на основе изучения магматических пород хребта Книповича, а также четвертичных и неогеновых базальтов о. Шпицберген.

2. Методология исследования

Результаты изучения магматизма базальтов хребта Книповича стали частью крупного международного исследования мантийного магматизма под руководством российских ученых (Sobolev et al, 2007), в котором приняли участие ученые из 20 институтов (университетов) 10 стран (Россия, Германия, США, Франция, Англия, Нидерланды, Австралия, Тайвань, Исландия, Эритрея). Главным достижением работы явилось доказательство повсеместного и значительного участия корового материала в мантийных источниках базальтов срединно-океанических хребтов, мантийных струй и больших магматических провинций (БМП). Этот результат установлен на основе беспрецедентно точного анализа примесных и главных элементов (Ni, Mn, Ca, Cr, Co, Fe, Mg) в 17000 вкрапленниках оливина из 230 образцов, представляющих главные геодинамические обстановки проявления внутриплитового магматизма и магматизма срединно-океанических хребтов.