Главная
Исходя из распространенных концепций о разделении земной коры на два типа — океанический и континентальный, а также о том, что океаническая кора мощностью порядка 6 км перекрывает нижележащую мантию, считалось, что большинство вулканических пород в океанических районах должно быть образовано из подсиалических региональных источников верхней мантии с минимальной возможностью контаминации за счет материала коры. Поэтому изучение океанических вулканических пород имеет значение для уточнения состава и эволюции верхней мантии. Такая концепция допускала возможность обнаружения пород, генерированных из первозданной мантии, субстанция которой по составу приближается к метеоритному веществу.
Прецизионные измерения Фаста и Шильдса показали, что 87Sr/86Sr в каменных метеоритах равно 0,7004, а по Шильдсу — 0,6983; при крайне низком содержании Rb (0,50 ррм) Sr/Rb = 189.
В работе 1963 г. Фор и Харли отмечали, что первичное отношение 87Sr/86Sr соответствует времени кристаллизации породы и комагматичность интрузивных образований или серий лавовых излияний разного состава может быть установлена при схождении стронциевых изохрон для валовых проб. Авторы показывают, что первичное отношение 87Sr/86Sr изверженных пород, образовавшихся вследствие ассимиляции, переплавления или гранитизации древнего корового материала, обогащенного рубидием, обычно более высокое, чем в изверженных породах, которые произошли путем фракционной кристаллизации базальтовой магмы.
Фор и соавторы в 1963 г. провели большую работу по определению 87Sr/86Sr в различных континентальных и океанических породах. В табл. 3 и 4 показаны средние данные 87Sr/86Sr для различных групп пород — молодых и древних, континентальных и океанических. Из табл. 4 видно, что отношение 87Sr/86Sr в исторических излияниях Гавайских островов и Самоа достигает 0,7072 при содержании Rb от 10 до 40 ррм. Первичные отношения 87Sr/86Sr с поправкой на возраст показали близкие значения для базальтов тихоокеанских островов, диабазов триаса из Палисада, траппов Индии. Среднее значение отношения 87Si/86Sr для 14 континентальных базальтов равно 0,7081, для 11 океанических — 0,7072. Базальты и сиениты о-ва Реюньон (Индийский океан) при разном содержании Rb показывают почти тождественные отношения 87Sr/86Sr. Все эти лавы и интрузии спенитов близки по возрасту, им около 1 млн. лет.
Фаст и Тилтон определяли изотопный состав вулканических пород островов Гоф и Вознесение Атлантического океана. Возраст этих пород 1—2 млн. лет. Для трахитов обоих островов среднее значение 87Sr/86Sr = 0,7083. Для базальтов обоих островов среднее значение 87Sr/86Sr = 0,7034. Указанные выше авторы считают, что наблюдаемые отличия определяются существованием региональных вариаций в отношениях Rb/Sr в верхнемантийных источниках этих пород. Ho это было бы верно, если бы отличались изотопы по принадлежности к островам. Различия между трахитами и базальтами двух островов гораздо менее значительны, чем между базальтами и трахитами одного острова.
Муурбат и Уокер изучили изотопный состав стронция из изверженных пород Исландии. Среднее значение для 12 основных пород Исландии они получили равным 0,7027, а для кислых — 0,7020. В Восточной Исландии известны интрузии, сложенные габбро, гранитами и гранофирами. K-Ar возраст одного из штоков 6,5 млн. лет. Авторы приходят к мнению, что изучение изотопов свидетельствует об образовании кислых магм из того же регионального источника, что и основные породы, — предположительно из верхней мантии. Кислые породы, по их мнению, образовались либо путем фракционной кристаллизации основной магмы, либо путем селективного плавления основных пород. Они считают, что возможность образования кислых пород путем частичного или полного плавления древней сналической коры под островом с Rh/Sr, подобным среднекоровому, исключается на основании изотопных данных. Следует при этом напомнить, что, по Трпггвасону, строение Исландии по геофизическим данным выглядит следующим образом. Верхний слой сложен вулканическими породами, ниже идет слой мощностью 15 км, со скоростями около 6,7 км/сек, еще ниже — мощный слой со скоростью7,4км/сек. Слой со скоростью 7,4 км/сек в Срединно-Атлантическом хребте достигает глубины 140 км, где проходит граница скачка и где начинается скорость 8,2 км/сек. В свете таких представлений о строении Исландии по геофизическим данным вывод Муурбата и Уокера о происхождении кислых интрузий и лав Исландии может быть взят под сомнение.
До сих пор шла речь главным образом об основных океанических породах, относящихся к последнему этапу геологической истории. Возраст их и в Тихом, и в Индийском, и в Атлантическом океанах определяется как современный или до 1—2 млн. лет, т. е. постплиоценовый.
Харли, Фэйрберн и Пинсон опубликовали в 1965 г. статью об изотопном составе стронция в вулканических породах Западной Италии. Большое разнообразие типов пород, отвечающих разным щелочным магмам, в вулканической провинции близ Рима они приписывают влиянию ассимиляции коровых пород разного состава. Если это так, то должны наблюдаться заметные вариации в 87Sr/86Sr, коррелирующиеся с содержанием калия в магме. Были изучены породы от нормальных базальтов до богатых калием пород. Авторы нашли, что нет значительных вариаций в распределении в них 87Sr. Отношение 87Sr/86Sr не так мало, как в океанических базальтах, и специфично для каждого излияния. В пределах одного центра излияний отношение 87Sr/86Sr вопреки вариациям в типах пород близкое и вместе с тем каждый вулкан отличается от другого, хотя и незначительно. Полных данных не приводится, но указывается, что отношение 87Sr/86Sr порядка от 0,7068 до 0,7108. На этом основании авторы считают, что имеются внутрикоровые очаги с расстоянием в несколько километров или десятки километров, в которых магмы были хорошо гомогенизированы перед магматической дифференциацией. Следует подчеркнуть, что, по Фору, среднее отношение для океанических базальтов 87Sr/86Sr = 0,7072, что даже превышает аналогичное отношение для базальтов Италии. Кроме того, по данным Гаста и др., на островах Вознесения и Гоф разница больше между трахитами и базальтами, чем между породами островов в целом.
Большой интерес вызывают милонитизированные перидотиты островов Св. Павла в Атлантическом океане. Харт в 1965 г. определил в шести образцах колеблющиеся содержания К, Bb, Sr (абсолютные цифры для конкретных образцов не приводятся): 1) К от 99 до 1450 ррм, 2) Rb от 0,25 до 1,7 ррм и 3) Sr от 8,0 до 90 ррм.
Четыре образца имели 87Sr/86Sr от 0,703 до 0,705—0,704. Колебания Rb/Sr отношения для них не всегда коррелируются, и это говорит об открытости системы для одного или больше образцов за последний миллиард лет. Пятый образец имел 87Sr/86Sr = 0,7087 (т. е. тождественное среднему, по Фору, для континентальных пород). Харт отмечает, что это необычно высокое значение 87Sr/86Sr по сравнению с молодыми вулканическими породами из других частей Срединно-Атлантического хребта. Изохрона 4,5 млрд. лет, проведенная через точку первичного отношения 0,701, включает все образцы перидотитов в пределах экспериментальной ошибки.
В этих выводах есть определенная натянутость. При возрасте
4,5млрд. лет первичное отношение 87Sr/86Sr должно приближаться к метеоритному, однако оно сильно превышает его. По-видимому, здесь сказываются: 1) трудности прецизионного определения Rb, Sr и их изотопов, присутствующих в столь малых абсолютных концентрациях; 2) недоучет геологической истории, например воздействие трахитовой магмы или растворов могло нарушить картину распределения Rb и Sr изотопов.
В этом же районе тождественным изотопным составом характеризуются молодые базальты (0,703) и повышенно радиогенные трахиты.
В другой работе Гленн, Пинсон и Харли отмечают, что изучение перидотитов показывает для многих из них 87Sr/86Sr и Rb/Sr более высокое, чем у океанических базальтов (при содержании Rb < 0,4 ррм и 10 ррм Sr). Высокое 87Sr/86Sr не может коррелироваться с соответственным повышением Rb/Sr и возрастом интрузий (но нельзя забывать, что серпентинизация связывается с воздействием гранитных интрузий!).
Для дунитов Новой Зеландии и Новой Каледонии найдена изохрона, отвечающая 730 млн. лет. В связи с этими данными авторы критикуют представления о связи перидотитов и базальтов, согласно которым базальт выплавляется из общего источника (мантийного) и захватывает почти весь Rb и Sr, а перидотиты образуют остаточный материал после выделения базальтовой жидкости.
Однако мне представляется, что в приведенных примерах недостаточно детально научена история геологического развития регионов и что магматические расплавы поступают скорее не из первозданной мантии, а из гетерогенной верхней оболочки Земли.
По Штюберу, альпинотипные ультраосновные породы (дуниты и перидотиты) характеризуются отношением 87Sr/86Sr от 0,705 до 0,715, что зависит от географических вариаций в концентрациях Rb, К, Sr и Na.
Резюмируя приведенные материалы по распределению 87Sr в породах, можно сказать, что отсутствует какая-либо закономерность в распределении радиогенного стронция, зависящая от петрографического типа магматических образований, или от их геологического возраста, или от их структурно-территориального размещения.