Строение и история развития литосферы

В 2006 г. в ходе 24-го рейса НИС «Академик Страхов» было проведено опробование бортов рифтовой долины и небольших вулканических построек в районе 77°54’–77°24’ с.ш. Также впервые успешно драгированы фланговые структуры северной части хребта Книповича (рис. 3). Свежие базальты представлены афировыми разностями с редкими фенокристами оливина, содержание которых колеблется от 0,1 до 3–5 %. Присутствие лишь оливина в стеклах свидетельствует о примитивности расплава. Ранее поднятые базальты в рифтовой долине хребта Книповича также содержали оливин в свежих стеклах и относились к типу родоначальных расплавов, генерирующихся на небольших глубинах, с более низкой степенью плавления по сравнению с большинством океанических хребтов (тип Na – ТОР). Подобные толеиты типичны для хребтов cо сверхмедленным спердингом (Michael, P.J. et al., 2003; Dick et al., 2003) и отличаются пониженным содержаниям Fe и повышенным Na и Si в родоначальных расплавах (Сущевская и др., 2005).

3.3. Базальты о. Шпицберген

Исследованы толеитовые базальты неогеновых покровов о. Шпицберген из коллекции Кораго А.Е., собранной в ходе полярной экспедиции 2003 г. (Сущевская и др., 2009) и щелочные четвертичные базальты о. Шпицберген (Сущевская и др, 2008). По сравнению с толеитовыми стеклами хр. Книповича, неогеновые базальты о. Шпицберген существенно обогащены Mg, Fe, Ti, K, Na и обеднены Ca, Al (рис. 4).

Рис. 4. Содержание главных компонентов в базальтовых стеклах хребта Книповича (1) и неогеновых базальтах о-ва Шпицберген (2) по (Сущевская и др., 2009). Стрелкой соединены составы породы и стекла образца базальта 18-2. Цифрами на рис Zr-MgO показаны номера образцов.

Рис. 5. Содержания несовместимых литофильных примесных элементов базальтовых стекол хр. Книповича и базальтов о. Шпицберген нормированные к составу примитивной мантии (Сущевская и др., 2009)

По содержанию несовместимых примесных литофильных элементов неогеновые базальты о. Шпицберген существенно отличаются от базальтов хребта Книповича значительным обеднением тяжелыми редкими землями и существенным обогащением Zr, Hf, Pb и, особенно, U (рис. 5). Четвертичные щелочные базальты о. Шпицберген, кроме того, отличаются повышенным содержанием всех наиболее несовместимых примесных элементов (рис. 5).

3.4. Состав оливина

Определение состава вкрапленников оливина из базальтов хребта Книповича и Шпицбергена производилось методом электронно-зондового рентгеноспектрального микроанализа на микроанализаторе JXA-8200 (Jeol) в Институте Химии им. Макса Планка. Исследования проводились по специально разработанной методике высокоточного анализа с погрешностями определения примесных элементов (Ni, Ca, Co, Cr, Mn, Al), не превышавшими 20 г/т (Sobolev et al, 2007).

В общей сложности проанализировано более 240 зерен оливина из 10 представительных образцов базальтов хребтов Книповича, 630 зерен оливина из 5 образцов четвертичных базальтов о. Шпицберген и 160 зерен оливина из 4 образцов четвертичных базальтов о. Шпицберген. Поскольку четвертичные базальты о. Шпицберген содержат оливин из дезинтегрированных мантийных ксенолитов (Сущевская и др, 2008

), вкрапленники оливина этих пород выявлялись по содержанию CaO более 0,10 вес%. Средние анализы оливина представлены в табл. 1.

На рис. 6 представлены полученные данные в сравнении с составами оливинов типичных базальтов срединно-океанических хребтов (БСОХ) и внутриплитовых базальтов, образованных под литосферой повышенной мощности (более 70 км). На том же рисунке показаны составы оливина, равновесного с продуктами частичного плавления перидотита и составы вкрапленников оливина Гудчихинской свиты (Норильский район) сибирских траппов. Как показано в работах (Sobolev et al, 2007; Соболев и др., 2009) две последние группы представляют составы чистых предельных компонентов-продуктов плавления перидотита и реакционного пироксенита соответственно. Оливины осевых базальтов хр. Книповича образуют компактную группу с небольшим обогащением Ni и обеднением Mn по сравнению с типичными БСОХ и продуктами плавления мантийных перидотитов. По составу оливин базальтов из флангов хр. Книповича (образец S2438-1) уже значительно обогащен Ni и обеднен Mn при том же содержании форстеритового компонента. В этом отношении он перекрывается с составами оливина четвертичных базальтов о. Шпицберген и уже находится в поле составов оливина внутриплитовых базальтов, имеющих значительный компонент неперидотитовых (пироксенитовых) расплавов (Sobolev et al., 2007). Оливин неогеновых базальтов о. Шпицберген еще более обогащен Ni и обеднен Mn (при том же значении Fо) и уже близок по составу к оливину сибирских траппов и продуктов плавления чистого пироксенита.