Карбонатизация пород Срединно-Атлантического хребта рассказала об эволюции океанической коры

Сотрудниками лаборатории геохимии магматических и метаморфических пород Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН, в сотрудничестве с коллегами c геологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова, реконструированы тренды изменения минерального и химического состава, сопровождающие карбонатизацию (изменения горной породы, приводящие к образованию карбонатов кальция, магния и др. металлов) горных пород - абиссальных перидотитов (пород ультраосновного состава) Срединно-Атлантического хребта. Характер этих трендов позволил восстановить картину вещественной эволюции океанической коры низкоскоростных срединно-океанических хребтов на заключительных этапах ее формирования. Результаты опубликованы в журнале «Петрология».

Рисунок 1. Карта-схема расположения станций отбора образцов (звездочки) из изученной коллекции.

В процессе работы была изучена коллекция из 30 образцов карбонатизированных абиссальных перидотитов, отобранных на огромном протяжении осевой зоны Срединно-Атлантического хребта между 37°с.ш. и 17°ю.ш. (6000 км) (Рис. 1). Обнажения абиссальных перидотитов слагают огромные площади океанического ложа в Атлантическом, Индийском и Северном Ледовитом океанах, где они являются непременным участником разреза океанической коры, сформированной в срединно-океанических хребтах (Срединно-Атлантический хребет, Юго-Западный Индийский хребет и хребет Гаккеля). Абиссальные перидотиты как в современных океанических бассейнах, так и в переходных зонах океан-континент, представлены преимущественно серпенитинизированными (гидратированными породами ультраосновного состава, сложенных преимущественно серпентином (минерал с высоким содержанием воды)) ультраосновными породами (в быту эти породы часто обозначают термином «змеевик»).

Рисунок 2. Блок-схема, иллюстрирующая последовательную карбонатизацию абиссальных перидотитов Срединно-Атлантического хребта по мере их транспорта к поверхности океанического дна. На уровне блоков 2 и 3 реализуется прожилковая карбонатизация, блок 4 отвечает проникающей карбонатизации, блок 5 – массивной карбонатизации.

Главным агентом преобразования минерального и химического состава абиссальных перидотитов служит морская вода и ее гидротермальные растворы морского происхождения. Установленные авторами тренды изменения состава абиссальных перидотитов при их карбонатизации тесно связаны с изменением их минерального состава и позволили реконструировать основные этапы внутрикоровой истории этих пород по мере транспорта к поверхности океанического дна (Рис. 2). Полученные данные о вариациях состава породообразующих минералов и их характерных ассоциациях позволяют прийти к заключению, что начальные этапы карбонатизации абиссальных перидотитов происходят внутри океанической коры в восстановительных условиях практически одновременно с образованием серпентина в этих породах. Финальным этапом коровой эволюции абиссальных перидотитов является их экспонирование на поверхности океанического дна, к которой они транспортируются вдоль полого срыва падающих разломов.

Установлено, что породы, отобранные вблизи низкотемпературного и безрудного гидротермального поля Лост Сити, характеризуются более низким содержанием хлора по сравнению с породами из районов высокотемпературных гидротермальных полей, гидротермальные постройки которых сложены полиметаллическим сульфидами (поля Рейнбоу и Логачев). Возможно, эта геохимическая специфика изученных пород определяется различиями в физико-химических параметрах гидротермальных флюидов, ответственных за гидротермальную активность в районах этих гидротермальных полей.