Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Роль габброидов в формировании земной коры Исландии

ВАК РФ 04.00.04, Геотектоника

Автореферат диссертации по теме "Роль габброидов в формировании земной коры Исландии"

п О V"

2 2 ММ

ОБ'ЕДИНЕНЫЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ЗЕМЛИ ИМЕНИ О.Ю.ШМИДТА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

на правах рукописи УДК 551.243

Шолпо Анна Викторовна

РОЛЬ ГАББРОИДОВ В ФОРМИРОВАНИИ ЗЕМНОЙ КОРЫ

ИСЛАНДИИ

специальность: 04.00.04 - геотектоника

04.00.08 - петрография и вулканология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1995.

Работа выполнена в Об'единенном институте физики Земли им. О.Ю.Шмидта (ОИФЗ) РАН

Научный руководитель: доктор физико-математических наук Ю.С.Геншафт Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Б.Г.Лутц (ОИФЗ РАН) кандидат геолого-минералогических наук Н.С.Муравьева (ГЕОХИ РАН)

Ведущая организация: Геологический институт (ГИН) РАН

Защита состоится / I ¿'-ч-Ал 1995г. в часов на заседании

Специализированного совета К 002.08.02 Об'единенного института физики Земли РАН по адресу 123 242, Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИФЗ РАН.

Автореферат разослан,

1995 г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета, доктор физ.-мат. наук

В.А. Дубровси

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Настоящая работа посвящена изучению основного интрузивного магматизма в процессе формирования земной коры на примере Исландии. Целесообразность подобного исследования несомненна в связи с до сих пор существующими различными точками зрения на происхождение Исландии и общепризнанной высокой ролью магматизма в формировании этой геологической структуры. Кроме того, изучение интрузивного процесса в Исландии является частью глобальной проблемы исследования роли габ-броидов в формировании земной коры, т.к. обширный фактический материал показывает, что интрузивный процесс с участием базитовых магм, результаты которого проявляются в виде коренных выходов пород или их включений в разнообразных по составу вулканитах, протекает в земной коре любого типа и является показателем тектономагматической активности того или иного региона.

Целью диссертации является изучение конкретных проявлений процесса формирования первичной "интрузивной" коры и эволюции его во времени. Об'ектом для исследований была выбрана Исландия. Эта активная молодая структура является практически чисто магматической, поскольку осадочные формации составляют там первые проценты от общего об'сма пород, а метаморфизм развит слабо.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи.

1. Подобрать коллекционный материал из включений в вулканитах и интрузивных пород Исландии.

2. Провести минералогические и петрохимические исследования с целью классификации отобранных пород и выяснения их генезиса.

3. Изучить петрофизические характеристики образцов в том числе при высоких давлениях и температурах и сопоставить их с глубинным распределением геофизических параметров - плотности, скоростей упругих волн, электропроводности и т.п.

4. Определить возможный вещественный состав глубинных зон земной коры Исландии.

5. Провести сопоставление состава габброидов из геотектонических струк-

тур различной подвижности с различными эндогенными режимами и на основе полученной классификационной схемы определить палеотектонические условия формирования габброидов Исландии. Сравнить с этих позиций глубинные породы Исландии с габбро идами Британо-Арктической провинции, а также с включениями основных пород из других структур, в которых проявлена высокая активность эндогенных процессов в третичном, четвертичном и новейшем времени. В качестве таких структур были выбраны Малый Кавказ и Курило-Камчатская островная дуга.

Фактический материал и методика работ. В процессе работы было описано около 450 шлифов включений и интрузивных пород Исландии и Малого Кавказа, получено около 200 химических анализов глубинных пород и около 150 химических анализов вулканитов Исландии. На микроанализаторе проанализировано порядка 500 зерен различных минералов, методами ИНАА и количественным спектральным анализом определено содержание рассеянных и некоторых петрогенных элементов (главным образом группы Fe) в 85 пробах включений и минералах из них. Петрохимические анализы выполнены центральной лабораторией управления "Укрчерметгеология", геохимические - в отделе аналитических исследований ЦНИГРИ. Микрозондовые исследования выполнялись на микроанализаторе САМ ЕВАХ в геофизической обсерватории "Борок" ОИФЗ РАН.

Были изучены физические свойства пород (электропроводность, плот-пость, сжимаемость, скорости упругих волн) 24 образцов горных пород. Измерения проводились в Об'единенном институте физики Земли им. О.Ю. Шмидта, в Ереванском политехническом институте и в геологическом институте АН Азербайджана.

Собран банк данных химических составов габброидов основных тектонических структур Земли (всего 870 анализов, включая исландские). Для статистической обработки аналитических данных в том числе методами многомерной статистики (иерархическим кластерным анализом, факторным анализом по методу главных компонент, линейным и квадратичным дискриминантным анализом) использовались пакеты прикладных программ STATGRAF, версия З.О и PGD, разработанный во ВСЕГЕИ и любезно предоставленный д.г.м.н. М.А. Садиковым.

Научная новизна и практическое значение работы.

1) Проведена систематика глубинных пород Исландии на основе петроло-го-геохимических признаков.

2) Выявлена эволюция интрузивного процесса в период от третичного до четвертичного времени и оценены параметры этого процесса.

3) Предложена обоснованная петролого-петрофизическими данными вещественная модель третьего слоя земной коры Исландии.

4) Построены "тектонические" дискриминантные диаграммы, позволяющие по химическим составам отделять друг от друга габброиды из различных тектонических структур. Эти диаграммы можно использовать для палеотектони-ческих реконструций условий образования габброидов неясного генезиса и ксенолитов магматических пород базитового состава.

5) Выявлена эволюция режимов образования интрузивных пород Исландии от неогена до четвертичного периода.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 10 работ автора и 1 работа находится в печати. Материалы докладывались автором на конференциях молодых ученых в Переславле-Залесском и пос. Славское Львовской области в 1990 г., научных чтениях памяти проф. И.Ф.Трусовой в 1994 г. (МГРИ), семинаре памяти В.В.Белоусова в 1994 г. (ОИФЗ РАН), а также на международных конференциях в Страсбурге и в Канберре в 1994 г.

Об' ем и содержание работы. Текст диссертации включает введение, 4 главы и заключение.

Глава I посвящена особенностям геологии, глубинного стороения и магматизма Исландии. Исландия расположена в Северной Атлантике на пересечении двух структур - рифтовой системы срединно-океанического хребта и поперечных к ней Фареро-Исландского и Исландско-Гренландского порогов. Кратко рассмотрены стратиграфический разрез Исландии, включающий породы с возрастом от неогена до современных отложений; сейсмический разрез и две модели глубинного строения - классическая трехслойная модель и четырехслой-ная модель "толстой коры". Приводится литературный обзор данных изучения включений и интрузивных пород массивов Исландии. Характерной особенностью интрузивных комплексов и ксенолитов является их преимущественно бимодальный габбро-гранофировый состав. В настоящее время известно, что включения в Исландии встречаются как в базальтах, так и в кислых породах различного возраста, причем большое количество их найдено в толеитовых вулканитах, что не характерно для других районов Земли. Включения представлены в целом относительно малоглубинными породами - отторженцами внутрикоровых пород и гомеогекными включениями - продуктами фракционной кристаллизации в магматических очагах, а также мегакристаллами. Исходя из

литературных данных делается вывод о преимущественно интрузивном, а не метаморфическом составе третьего слоя земной коры острова, в связи с чем выдвигается задача построения вещественной модели этого слоя. Обсуждаются две гипотезы геодинамического развития Исландии - "погружения" (Шейнманн и др.) и "спрединговая" (Палмасон и др.) и ставится задача рассмотреть вещественную эволюцию глубинных зон земной коры Исландии.

В главе 2 приводится карта отбора образцов пород включений и интрузивных массивов Исландии. Районы распространения этих пород охватывают практически всю территорию острова за исключением центральных его частей. Рассматриваются минералогические, петрохимические и геохимические особенности глубинных пород и обсуждается их генезис.

В главе 3 проведено сопоставление глубинного распределения геофизических параметров с данными лабораторного изучения физических свойств образцов глубинных пород различного состава, в том числе при высоких давлениях и температурах. Предлагается вещественная модель состава третьего слоя земной коры Исландии.

Глава 4 посвящена изучению взаимосвязи петрохимических характеристик габброидов различных формационных типов с их тектонической позицией методом математической статистики. Приводится конкретное приложение полученных результатов к габброидам Исландии и других регионов, высказываются и обосновываются предположения об эволюции эндогенных режимов геодинамического развития Исландии.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю работы Ю.С.Геншафгу, всем исследователям, которые принимали участие в сборе и обработке фактического материала - АЯ.Саптыковскому, Ф.Ф.Бдояну, А.К.Юханяну, М.М.Сатарову, Б.А.Хасаеву, А-ВЛыкову, Г.Ч.Витоженцу, С.А.Милютину, сотрудникам лаборатории "Укрчерметгеология". В разные периоды автор пользовался советами и консультациями Н.С.Муравьевой, С.А.Силантьева, С.В.Соболева, В.В.Эза, В.Ф.Писаренко, М.А.Садикова, за что приносит им свою благодарность.

В автореферате приняты сокращения: PI - плагиоклаз (And -андезин, An - анортит), Срх - клинопироксен (Cr-Di - хромдиопсид, Av - авгит, Mg-Sal - магнезиальный салит), Орх - ортопироксен, R - рудные минералы (77-mt - титаномагкетит, Ilm - ильменит, Cr-Sp - хромшпинель), Ol - оливин, Amf - амфибол (Act - актинолит, Mg-Hbl - магнезиальная роговая обманка, Parg -паргасит, Hast - гастингсит, Cher - чермакиг, Ed - эденит), Q - кварц, Fsp -

щелочной полевой шпат, Chi - хлорит, Fo- форстерит, р - давление, Г -температура, f02 - окислительный потенциал, р - плотность, г - электросопротивление, Vp - скорость продольных волн, Vs - скорость поперечных волн, РЗЭ -редкоземельные элементы.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

Результаты проведенных исследований, представленных в диссертации, могут быть сведены к следующим основным защищаемым положениям.

Первое защищаемое положение. Основным процессом, формирующим глубинные зоны земной коры Исландии, является интрузивный магматизм. Его проявления фиксируются на всей территории острова и включают в себя:

а) кристаллизацию и дифференциацию магмы в промежуточных очагах на уровне плагиоклазовой фации глубинности;

б) предположительно селективное плавление.

Метаморфический процесс развит слабо и находится на уровне зелено-сланцевой и амфиболитовой фаций.

Предполагается эволюция глубинного магматизма во времени, которая может быть связана с изменением состава магм, режима /07 и условий кристаллизации.

Петролот-геохимическими методами выявлено семь групп глубинных порол Исландии, пять из которых представлены габброидами (группы 1,11, III, IV и VI) и лве - породами средне-кислого ряда (группы V и VII). По своей распространенности габброиды покрывают всю территорию острова, из чего можно сделать вывод о существенной роли интрузивного процесса при формировании глубинных зон земной коры Исландии.

Габброиды представлены двумя разновозрастными комплексами - третичным и четвертичным. Первый комплекс наблюдается в виде включений в третичных дацитах на северо-западе острова (группа III) и в виде интрузивных массивов, прорывающих третичные вулканиты (группа IV). Второй комплекс представлен включениями в четвертичных эффузивах различного состава (группа VI).

Третичные габбро представлены анортозитами, амфиболизированными и рудными габбро и сложены PI, Срх, Орх, R, в редких случаях может

присутствовать 01. Среди вторичных минералов отмечаются Amf во включениях и Chl+Act в интрузиях. Основными особенностями этих пород является преимущественное развитие в них РI (его количество может достигать 60%) и высокое содержание R - до 15%, который кристаллизовался на последних стадиях магматической эволюции. Содержание вторичных минералов невысоко (до 5 - 7%).

Четвертичные габбро представлены лейкогаббро, анортозитами, оливино-выми габбро-норитами и сегрегациями в базальтах. Они сложены P!, 01, Срх, Орх, которые варьируют в различных соотношениях. Изредка встречаются сегрегации, обогащенные рудной фазой. Четвертичные породы не несут на себе следов вторичных изменений.

Кислые и средние породы представлены гранофирами. леикофанитами (группа V) и кварцевыми диоритами (группа VII), кошрыс всфсчакисн как среди третичных включении, так и среди интрузий. 'Ли породы смолены Pi, Q, Fsp, Срх, R и вторичными минералами - Amf во включениях и Chl+Act в интрузиях. Кварцевые диориты отличаются от гранитов большим количеством PI (до 60% в кварцевых диоритах и 5 - 10% в гранофирах и лейкогранитах).

По химическому составу все породы относятся к нормальному или субщелочному ряду. В габброидах S¡0¡= 33.54 - 54.70%, Na}0+ К20 = 0.99 - 5.95%, в кислых и средних породах Si07 = 55.76 - 74.44%, Nafl + К70 = 3.55 - 8.26%.

Особенности состава породообразующих минералов включений и интрузивных пород Исландии свидетельствуют о малоглубинности их формирования. Pi имеет состав от And до An, причем наиболее основные разности Р1 наблюдаются в четвертичных габброидах. Среди Срх отмечаются Cr-D¡ в наиболее магнезиальных сегрегациях, Av во всех остальных видах габбро и кварцевых диоритах и Mg-Sal в кислых породах. Срх из третичных ксеиолитов испытали распад в постмагматических условиях. В 01 из четвертичных включений содержание Fo составляет от 78.5 до 88%. R представлены Ti-пи и 11т во всех породах, кроме самых высокомагнезиальных сегрегаций, где в качестве рудного минерала присутствует Cr-Sp. Содержание 7/ широко варьирует в Ti-mt, однако весьма характерным является наличие высокотитанитстых Ti-mt в габброидах третичного возраста со следами окисления и распада твердого раствора. Примеси Mg и Сг в Ti-mt и 11т незначительны. Amf из третичных включений представлены различными видами кальциевых роговых обманок -Mg-НЫ, Parg, Hast, Cher, Ed\ Amf из интрузий являются Ас/.

Для выявления общих закономерностей поведения петрогенных элементов

в породах Исландии были применены методы многомерной статистической обработки - иерархический кластерный анализ и факторный анализ по методу главных компонент. При этом использовались 209 анализов глубинных пород (включений и интрузий) и 138 анализов вулканитов. В результате было выделено 8 кластеров интрузивных пород и 11 кластеров вулканитов. При нанесении кластеров на диаграммы значений факторов выявляется однотипность дифференциации "интрузивных" и "эффузивных" магм, которая проявляется в смене меланократовых пород с высокой долей Срх, 01, Я, лейкократовыми разновидностями, обогащенными Р1. Наблюдается также обособленность класте. ров кислых и средних пород от общего тренда дифференциации.

При геохимических исследованиях глубинных пород Исландии наблюдаются следующие особенности.

1) Содержания Сг и А7 резко уменьшается при переходе от габброидов ксенолитов к габброидам интрузий, после чего концентрации слабо растут в сторону кислых пород.

2) Как габброиды, так и кислые и средние породы обогащены легкими РЗЭ относительно тяжелых; в габброидах эта закономерность проявлена менее четко. Содержание РЗЭ в кварцевых диоритах и гранофирах примерно в 100 раз выше, чем в габброидах. Обращает на себя внимание отчетливый европиевый максимум в габбро и слабый минимум в кислых и средних породах. Срх габброидов характеризуются относительно низкими содержаниями РЗЭ и практически нефракционным характером их распределения. В Р1 наблюдается обогащение легкими РЗЭ, при этом в Р! основных пород отчетливо выражен европиевый максимум, РI средней породы его не имеет.

Картина распределения РЗЭ в породах и минералах свидетельствует о непервичном, фракционном характере габброидов, обусловленном накоплением основных плагиоклазов.

Таким образом, химические составы минералов, однотипность дифференциации эффузивных и интрузивных пород, особенности поведения РЗЭ позволяют сделать вывод о том, что данные породы формировались на уровне плагиоклазовой фации глубинности, т.е. очаги дифференциации базальтовых магм располагались в земной коре Исландии.

По составу сосуществующих минералов - Я, Срх, Ат/ - были получены оценки Т, р, /02 образования габброидов. В третичных габбро породообразующие минералы несут на себе следы вторичных преобразований, поэтому были получены постмагматические Т= 400 - 950 'С, соответствующие амфиболитовой

и зеленосланцевой фациям метаморфизма. В четвертичных габбро признаков метаморфизма не наблюдается, поэтому полученные для них Т = 1050 - 1100 'С можно считать первичномагматическими. Окислительный потенциал соответствует буферу NNO в третичных породах и QFM в четвертичных. Давления оценивались, исходя из данных о геотермическом градиенте и средней плотности пород исландской коры, равной 2.6 г/см3. Третичные ксенолиты в дацитах Кроксфьорда претерпевали перекристаллизацию на глубине 6 - 7 км, что соответствует давлению около 1.5 - 1.8 кбар, интрузивные габбро - на глубине порядка 5 км, где давление составляет около 1.3 кбар. Для лейкогаббро и плагиклазовых сегрегации получаются следующие оценки: глубина формирования - около 7 км, соответственно, давление - около 2 кбар. Кроме того, относи 1сльнал глубина формирования габброидов оценивалась по содержанию FeO в PI, т.к. известно, что с глубиной это содержание уменынаасм (.'Кчнов и др., 1988).

третичный период

2

S

cd я

ч й

-базальты

Т < 500"С

С PfrQ+Fsp)

\ Ц. + 7Ь750-400°С

(Pl-Cnx-R)--..........->-

(PI+ Q+ Fsp)

\ t / Г-950-630 С СPL-Cpx-R)-.......—->■

магма, обогащенная FeO, Ti02, fO:=NNO

} t Ч

. чешергичныи период

цеолиты |

\ChhAct\

окисление, распад R

fchl+Act

распад Срх, окисление R

базальты

( Жфснокр.))

С Pl-OI,Cpx,R ) г t t . (Ol-Срх,PI,R ) высокомагнези а Л Ь H а Я магма, f02-QFM t \ \ ■

рис.1

Генезис глубинных пород Исландии

В классе основных пород намечается непрерывный ряд от магнезиальных к высокожелезистым разновидностям. Этот ряд представляет собой тренд накопления РеО в породах при постоянстве содержания 5Ю2, т.е. "феннеровешй" путь эволюции, характерный для толеитовых магм. Нижнее положение в этом тренде занимают породы кумулятивного происхождения, возникшие на ранних

этапах дифференциации толеитовой магмы. Верхнюю часть тренда образуют более дифференцированные продукты кристаллизации толеитовых магм (ортомагматические габброиды), образовавшиеся на этапе совместной кристаллизации плагиклазов, пироксенов и рудных минералов. "Феннеровский" тренд эволюции характерен для обоих разновозрастных комплексов, однако подавляющая часть ортомагматических габброидов принадлежит третичному комплексу, а кумуляты, наоборот, более характерны дгм четвертичных пород. Исходя из этих особенностей вытекает предположение, что характер эволюции магм в промежуточных очагах изменялся во времени. Суммируя все данные об условиях минералобразования и петрографических особенностях пород была построена схема петрогенезиса глубинных слоев Исландии для разных временных срезов (рис.1). Здесь использовались не только данные автора, но и литературные в той части, которая касается базальтов (Уолкер, 1961, 1964). При построении /той схемы было принято предположение, что процессы кристалли-laiiiiii магмы в очаге и преобразование породы в ходе субсолидусной перекристаллизации и метаморфизма происходили при постоянном давлении на фоне постоянно снижающейся температуры.

Изменение характера интрузивного процесса во времени связано как с изменением состава исходных магм, так и с различными условиями их кристаллизации. В третичное время формирование интрузивных тел происходило из дифференцированных высокожелезистых и высокотитанистых магм в приповерхностных очагах (на глубине 5-7 км) и почти не сопровождалось фракционированием. Окислительно-восстановительные условия кристаллизации (близкие к буферу NNO) привели к обильной кристаллизации рудного минерала. В результате состав габброидов оказался близким к составу изливающихся на поверхность лав, застывающих в виде базальтов. Такие процессы возможны при быстром застывании магм в условиях открытой магматической системы в коре, характеризующейся повышенной теплопроницаемостью. В дальнейшем эти породы подвергались перекристаллизации и метаморфизму в амфиболитовой или зеленосланцевой фации.

Среди третичных пород наблюдается довольно много разновидностей среднего и кислого состава (группы V и VII). В настоящее время существует две точки зрения на проблему генезиса кислых пород Исландии. Согласно одной из них кислые породы являются продуктами кристаллизационной дифференциации толеитовой магмы (Поляков, Муравьева, 1981). Согласно другой гипотезе кислые породы образовались автономно при подплавлении низов коры, а

средние породы возникли при смешении магм кислого и основного состава (Сгейнторссон и др., 1987, Прествик, 1980, Хемонд и др., 1987). Автор не занимался детально проблемой генезиса кислых пород, однако имеющиеся в его распоряжении данные (минералогические, петрохимические, геохимические) свидетельствуют в пользу второй гипотезы. Селективное плавление происходило на разных глубинных уровнях, вероятно, под воздействием тепла, выделяющегося при остывании внедрившихся тел габброидов.

В четвертичное время условия магматизма Меняются. В кору поступает глубинная, менее дифференцированная магнезиальная магма. Земная кора становится более жесткой, теплопроницаемость ее снижается. В результате этого магматическая система становится закрытой, и кристаллизация в промежуточных очагах в условиях кислородного буфера ()РМ протекает медленнее, что создает предпосылки для фракционирования ликвидусных минеральных фаз (01, Р1) и изменения состава остаточной жидкости в сторону обогащения ее РеО. В результате интрузивные и эффузивные фации базальтоидов перестают быть петрохимическими аналогами.

Второе защищаемое положение. Третий слой земной коры Исландии сложен породами, близкими по составу к амфиболизированным и рудным габброидам третичного возраста.

Для решения вопроса о том, какие из видов габброидов могут быть ответственны за состав третьего слоя земной коры Исландии, было проведено сопоставление глубинного распределения геофизических параметров с данными лабораторного изучения физических свойств образцов - упругоплотностных и электрических - в том числе при высоких Тир. Результаты экспериментального изучения электропроводности габброидов и кислых интрузивных пород Исландии позволили сделать следующие заключения.

•1) Гранофиры и лейкограниты характеризуются очень высокими значениями г > 300 Ом.м и не могут слагать значительную часть третьего слоя, т.к. по данным МТЗ в Исландии на глубинах до 10 км г горных пород не превышает 200 Ом.м. 2) Судя по значениям г для габброидов Т на глубинах 3-5 км, т.е. в средней части третьего слоя заключена в пределах от 600 до 800 'С. Этот результат находится в соответствии с данными по тепловому потоку, температурам, измеренным в глубоких скважинах и МТЗ. На поверхности третьего слоя, т.о. Т= 350 - 400 'С.

/

При р = 2кбар значения р габброидов различного состава находятся в пределах от 2.54 до 3.16 г/см3 (максимум на гистограмме распределения - 2.8 г/см3). По модели Палмасона третий слой характеризуется р = 2.9 г/см3. Известно, что значения Ур и й снижаются при увеличении Т.

Используя линейные уравнения регрессии и учитывая температурные поправки к Ур и Уб, было получено, что ряд образцов горных пород Исландии обладает близкими к параметрам третьего слоя упругими характеристиками: Ур = 6.5 км/с, Ух = 3.53 км/с, Ур/Ух = 1.84.

Корреляционный анализ показал, что между упругоплотностными свойствами и компонентами химического состава существует сильная взаимосвязь. Наиболее скоррелированными с компонентами химического состава оказались значения р , поэтому был оценен виртуальный состав горной породы, отвечающий р = 2.9 г/см3. Порола с таким составом оказывается близкой к основной массе габброидов третичного возраста. Таким образом, можно утверждать, что третий слой исландской земной коры сложен габброидами, кристаллизовавшимися из высокожелезистой магмы и измененными в амфиболитовой и зеленосланцевой фациях.

Третье защищаемое положение. Установлено, что габброиды из пяти различных тектонических структур - траппов, офиолитов подвижных поясов континентов, других, помимо офиолитовых, формаций складчатых областей, океанов и островных дуг - образуют значимо различающиеся друг от друга петрохимические группы. Эти различия обусловлены глубинными условиями выплавления и кристаллизации магм, совокупность которых образует магматический режим формирования габброидов. Магматический режим не всегда соответствует эндогенному режиму образования структуры, к которой приурочен в настоящее время тот или иной тип габбро.

Для решения вопроса о характере эволюции эндогенных режимов геодинамического развития Исландии было проведено сопоставление габброидов из различных тектонических структур по составу с помощью метода статистической обработки данных - линейного дискриминантного анализа. Основу метода составляет построение линейной дискриминанткой функции. Если представить себе интересующие нас обЧкты в виде точек в многомерном пространстве, образуемом переменными, то линейная дискриминантная функция будет обозначать некую плоскость, которая выбирается таким образом, что при

проектировании на нее точек обеспечивается, во-первых, максимальное различие между группами и сводится к мйнимуму рассеяние внутри групп.

Были выбраны следующие группы пород в соответствии с естественно выделяемыми глобальными геологическими структурами: а) габброиды траппо-вой формации; б) габброиды офиолитовых ассоциаций континентальных подвижных поясов; в) габброиды из других, помимо офиолитовых, формаций складчатых областей (дуниг-клинопироксенит-габбровой, габбро-плагиогранитной, габбро-гранитной); г) габброиды океанического дна; д) габброиды ультрамафит-мафитовых ассоциаций островных дуг.

Некоторые пояснения следует дать по поводу офиолитов. В настоящее время термин "офиолиты" практически используется для любой ассоциации гипербазитов, габбро и базальтов. В связи с этим Б.ГЛутцем (1989) были выделены несколько типов офиолитов, включая континетальные офиолиты подвижных поясов, океанические и островодужные. Все эти типы имеют значимые различия в химическом составе. Поэтому во избежание терминологической путаницы при интерпретации результатов было решено оставить название "офиолиты" только за гипербазит-габбро-базальтовыми комплексами подвижных поясов континентов (Урала, Омана, Сирии, Турции, Аппеннин и др.), к которым и было изначально применено данное название. Габброиды островных дуг и океанов, таким образом, выделены нами в отдельные группы без указания их формационной принадлежности.

Всего было рассмотрено 159 химических анализов габброклов нормальной щелочности и субщелочных, представляющих различные регионы и разновозрастные ассоциации пород - от PR до KZ. В качестве переменных (признаков) были выбраны восемь окислов: Si02, ТЮ2, А1гО}, FeO', MgO, СаО, Naß, K7Ö.

В результате анализа получены следующие три значимые дискриминан-тные функции:

F] = 0.1317 Si02 + 1.2631 7Ю2 + 0.5210 АЩ - 0.8118 FeO' + 1.2074 MgO +

0.2494 СаО+0.2412 Na20 -0.3933 Kß F2 = -1.1943 Si02 - 0.0112 Ti02 - 0.7463 Alß3 - 0.7479 FeO' - 0.8342 MgO - 0.1904

CaO + 0.7210 Naß - 0.0528 Kß F3 = 0.8514 Si02 + 0.7700 Ti02 - 0.4688 Al20, - 0.0819 FeO' + 0.1652 MgO + 0.1145 CaO - 0.1432 Na20 - 0.2072 K20

При проектировании значений этих функций на плоскости получаются три

дискриминантные диаграммы, на которых обособляются поля габброидов пяти вышеназванных структур или пять тектонотипов габбро. Анализ этих диаграмм позволил выявить следующие особенности.

1) Офиолиговые габбро образуют хорошо обособленную группу, в то время как часть океанических габбро попадает в поле офиолитов. Эта часть содержит так называемые магнезиальные габброиды, драгированные из рифговых зон срединно-океанических хребтов. Габброиды, образовавшие океаническое поле на диаграмме, принадлежат трансформным разломам и впадинам и отличаются от первых большими содержаниями Н0}, ЛеО и ИагО.

2) Островодужные и трапповые габбро образуют очень хорошо обособленные группы, из чего следует, что они являются продуктами достаточно индивидуализированных по глубннным условиям процессов. В свою очередь 20% габброидов складчатых поясов попали в область островодужных. Возможно, на некоторых этапах развития орогенов реализовывались условия, характерные для формирования габброидов из островных дуг.

Формирование тектонотипов габбро обусловлено глубинными условиями выплавления и кристаллизации магм, совокупность которых мы назовем магматическим режимом формирования габброидов. Если в случае океанических и трапповых габбро магматический режим соответствует режиму образования структур, к которым приурочены данные породы (океанские впадины, трансформные разломы и трапповые поля), то в отношении остальных групп габброидов далеко не всегда можно утверждать, что их образование совпадало по времени со становлением той или иной структуры (складчатого пояса, островной дуги). Поэтому магматический режим не тождествен эндогенному режиму, который включает в себя помимо магматических, метаморфические и тектонические процессы (Белоусов, 1991), он лишь характеризует те условия, при которых формируются габбро, приуроченные в настоящее время к пяти различным структурам. Тот факт, что выбранные группы образовали хорошо обособляющиеся семейства пород, приуроченных к определенным структурам, свидетельствует о существовании неких глобальных специфических глубинных условиях, обусловивших конкретное "петрохимическое лицо" этих габброидов независимо от их возраста и геологической истории. Из этого следует, что структурообразующие и магматические процессы, проявляясь асинхронно, имеют единую первопричину, связанную, по-видимому, с тепловым режимом недр Земли.

Учитывая вышеизложенные особенности, полученные дискриминантные

диаграммы можно использовать при палеотектонических реконструкциях в комплексе с геологическими, геохимическими и другими признаками, а также прг изучении ксенолитов основных магматических пород, интерпретация геодинамических условий образования которых особенно затруднена.

Четвертое защищаемое положение. Эволюция интрузивного процесса в Исландии в период от третичного до новейшего времени связана с изменением глубинных условий магматизма от режима "складчатых поясов" к "трапповому" и "океаническому" и далее - "офиолитовому" режиму. Геотектонически этот процесс представлял собой изменение характера растяжения земной коры от рассеянного в третичное время к сосредоточенному в неовулканичсс-кой рифговой зоне в четвертичный период. Возможность реализации условий для возникновения таких типично континентальных режимов, как "трапповый" и "складчатых поясов" свидетельствует о том, что в третичный и более ранний периоды своего развития Исландия, по-видимому, не была чисто океанической структурой, но прошла некий континентальный или субконтинентальный этап, признаки которого наблюдаются в характере магматизма.

При нанесении точек, соответствующих исландским габброидам, на дис-криминантные диаграммы, получилась следующая картина. Наиболее древние интрузивные образования Исландии - долериты лайкового комплекса, возраст которых составляет около 11 млн лет, - попали в поле габброидов складчатых поясов. Приуроченность самых древних даек Исландии к режиму "складчатых поясов" перекликается с результатом, полученным для еще более древних третичных интрузий Британо-Арктической провинции, часть которых тяготеет к такому же режиму. Более молодые дайки, а также третичные интрузивные породы, попали в трапповое и океаническое поля, габброиды третичных ксенолитов заняли океаническое поле. Практически все включения четвертичного возраста оказались в поле офиолигов. Таким образом, наблюдается эволюция магматических режимов в Исландии от типично континентального "складчатого" через "трапповый" и "океанический" к "офиолитовому". Сосуществование двух режимов в одно и то же время - "океанического" и "траппового" - свидетельствует об их близости и связано, возможно, с различными кислотно-щелочными условиями в магме, кристаллизующейся на разной глубине.

Если "трапповый" и "океанический" режимы реализовывались в условиях

рассеянного растяжения земной коры, то последующий за ними "офиолитовый" режим связан с сосредоточенным растяжением в рифтовой зоне и увеличением жесткости коры. Таким образом, возникновение неовулканической рифтовой зоны является с одной стороны развитием процесса раздвига земной коры, а с другой стороны, это - качественный скачок в этом процессе, в результате которого изменяется магматический режим Исландии. Преобладание "траппо-вого" режима, а также наличие признаков режима "складчатых поясов" в третичный период развития Исландии свидетельствует о том, что в то время Исландия не была чисто океанической структурой, но в ней реализовывались условия, характерные для возникновения пород в коре континентального типа. О близости петрохимических характеристик исландских третичных платобазаль-тов и базальтов траппов писал в свое время Ю.М.Шейнманн (1968). Наши результаты подтверждают его предположение о том, что Исландия в третичный период представляла собой своеобразную трапповую провинцию. Однако утверждать о существовании типично континентальной структуры в третичной Исландии трудно, поскольку там не обнаружено никаких реликтов гранитно-метаморфического слоя. Возможно, такая структура существовала в более ранние периоды развития острова, но была полностью уничтожена последующей магматической деятельностью. Однако магматический режим, обладая некоей преемственностью развития, еще какое-то время сохранял черты, присущие процессам, реализующимся в континентальных условиях. Таким образом, изучение вещественного состава глубинных пород Исландии свидетельствует, скорее, в пользу первоначально континентальной или субконтинентальной Исландии и постепенном развитии в ней процесса рифтогенеза, сопровождающегося изменением глубинного магматического режима.

Гетерогенность тектонической структуры Исландии составляет ее основное отличие от Малого Кавказа и Курило-Камчатской островной дуги - регионов, характеризующихся высокой эндогенной активностью и обилием габброидных включений. Эти районы характеризуются прежде всего двумя режимами -"складчатым" и "островодужным", что вполне соответвтвует геолого-структурным особенностям этих областей. Исключения составляют включения Талышской складчатой рбласти, которые попали в траппы, и оливин-анортитовые нодули Камчатки, которые попали в офиолиты.

Список работ по теме диссертации.

1. А.В.Шолпо, Г.Ч.Витоженц, Ю.С.Геншафг, А.Я.СалтыковскиЙ. Геохимические особенности глубинных пород земной коры Исландии // Докл.АН СССР. 1991.Т.316. N1. С.212 - 217.

2. Ю.С.Геншафг, А.А.Бдоян, А.В.Шолпо, А.Я.Салтыковский, А.К.Юханян. Состав третьего слоя земной коры Исландии // Физика Земли. 1992. N10. С.42 -57.

3. Ю.С.Геншафг, А.Я.Салтыковский, А.В.Шолпо. Вулканизм рифговой структуры Исландии и его корреляция с интрузивным магматизмом // Вулканизм в структурах Земли и различных геодинамических обстановках. Тезисы докладов. Иркутск. 1992. С.7 - 8

4. Б.А.Хасаев, Ю.С.Геншафг, А.В.Шолпо, А.Я.Салтыковский, М.М.Сатгаров. Электрические свойства глубинных пород земной коры Исландии при высоких температурах // Физика Земли. 1993. N12. С.67 - 73.

5. А.ВЛыков, А.В.Шолпо, Ю.С.Геншафг. Петромагнитные исследования глубинных пород Исландии // Физика Земли. 1993. N9. С.53 - 66.

6. А-В.Шолпо, Ю.С.Геншафг, А.Я.Салтыковский, К.Гренвольд. Минералогические и петрохимические особенности глубинных пород Исландии и вопросы их петрогенезиса // Вулканология и сейсмология. 1993. N1. С.36 - 54.

7. А.В.Шолпо, Ю.С.Геншафг, С.А.Милютин, А.Я.Салтыковский. Минеральные парагенезисы постмагматически измененных глубинных пород Исландии // Минералогический журнал. 1991. т.13. N5. С.12 - 22.

8. Yu.S.Genshaft, AABdojan, A.V.Sholpo, A.Ya.Saltykovsky, A.K.Juhatijan. Composition of the layer three of the Icelandic earth's crust // Terra abstr. EUG VII. Abstr. Suppl. N1 to Terra Nova. 1993. Vol.5. P.425 - 426

9. Yu.S.Genshaft, A.Ya.Saltykovsky, A.V.Sholpo. The types of magmatic rocks of the earth's crust of Iceland // IAVSEI abstr. Ansient volcanism & modern analogues. Sept. 1993. Canberra. 1993. P.39

10. А.В.Шолпо, Ю.С.Геншафг. Сравнительный анализ коровых включений Исландии, Малого Кавказа и Курило-Камчатской островной дуги в свете изучения эндогенных режимов этих структур // Проблемы магматической и метаморфической петрологии. Тезисы докладов на научных чтениях памяти проф. И.Ф.Трусовой 5-13 апреля 1994 г. М. 1994. С.23.

11. А-В.Шолпо, Ю.С.Геншафг Тектонический контроль состава габбро-идов (по данным дискриминантного анализа) // Геотектоника. 1995 (в печати).