2014

Загадка гавайских мелилититов

Чернышева Е.А.

Атлантическое отделение Института океанологии м. П.П. Ширшова РАН, г. Калининград, Россия; elcher@atlas.baltnet.ru

Мелилититы являются родственниками кимберлитов [Gudfinnson, Presnall, 2005] и имеют ряд примечательных геохимических признаков, которые отличают их от базальтов и свидетельствуют об их образовании на значительной глубине, при очень низкой степени парциального плавления обогащенного мантийного субстрата.

Исследования в регионе Атлантического океана показали, что мелилититы образуются на континентальных плитах, но не на океаническом ложе [Чернышева, Харин, 2007]. Их связь с субконтинентальной мантией была подтверждена также для островов вблизи побережья Африки.

В районе Тихого океана нам известны три проявления мелилититов: 1) дайки и эруптивные брекчии альнеитов на острове Малайта, Соломоновы о-ва вблизи Австралии, (возраст 34 млн. л.), [Neal, Davidson, 1989]; 2) потоки лав мелилит-оливиновых нефелинитов в районе Хамада, Япония [Tatsumi et al., 1999], (возраст 5,7-6,1 млн.л.); 3) оливин-мелилит-нефелинитовые лавы на нескольких островах Гавайского архипелага (возраст 0,5-3,5 млн.л.), [Frey, Clague, 1982; и др.]. Первые два проявления расположены на краю континентальных плит, имеющих глубокие корни, содержащие алмазы (Австралийская и Китайская). Но вот Гавайи являются единственным проявлением мелилититов без видимой связи с континентальной плитой.

Происхождение Тихого океана до сих пор не выяснено. Ряд исследователей полагает, что погрузившееся на глубину океаническое дно должно содержать множество реликтовых блоков деламинированной континентальной плиты, которые постепенно трансформируются в океаническую кору. Отношения элементов Ce/Pb и Nb/La очень полезны для выявления  контаминации базальтовых расплавов «континентальным» материалом [Hofmann, 1997]. Мы использовали данные о составе базальтов из трансформных разломов Мендосино и Меррей к северо-востоку от Гавайев [Меланхолина и др., 2003] и глубоководной скважины 801 на западе Центрального тихоокеанского бассейна. Толеиты характеризуются величинами отношения Ce/Pb 5-14,2 в зоне разломов и 2-5,4 в базальтах скважины. Величины отношения Nb/La составляют 0,7-1,1 и 0,9-1,4 состветственно. Океанические базальты обычно имеют Ce/Pb >20-25 и Nb/La около 2. Таким образом, базальты Тихого океана действительно имеют признаки контаминации веществом континентальной коры. Похожую картину можно наблюдать в юго-западной части Тихого и в Индийском океане. То-есть, идея о возможном присутствии реликтов континентальной коры под Гавайями заслуживает внимания.

Мелилититы на Гавайях проявлены на пяти западных островах, в стороне от главного «ствола» мантийного плюма [Garcia et al., 2005]. Подобно другим известным проявлениям мелилититов (Гренландия, Маймеча-Котуйская провинция Сибири и др.), на Гавайях существовало два источника магматических расплавов, «работавших» одновременно:  один, поставлявший толеитовые и умеренно щелочные базальты, - на небольшой глубине; второй, поставлявший мелилититы – на очень большой глубине. Главным пусковым крючком мелилититового магматизма было сильнейшее растяжение и раскол толстой континентальной плиты, иногда вплоть до образования океана (Гренландия). Мантийные плюмы, видимо, могут управлять этими процессами. Тектонические особенности Гавайев скрыты от нас под водой. Мы полагаем, что наиболее вероятным  геодинамическим режимом образования мелилититов является континентальный рифтогенез.

Литература

Gudfinnson G.H., Presnall D.C. Continious gradations among primary carbonatitic, kimberlitic, melilititic, basaltic, picritic and komatiitic melts in equilibrium with garnet lerzolite at 3-8 GPa // J. Petrol. 2005. V. 46. P. 1645-1659.

Чернышева Е.А., Харин Г.С. Щелочноймагматизм в истории формирования Норвежско-Гренландского бассейна // Петрология. 2007. Т.15. № 3. С. 317-323.

Neal C.R., Davidson J.P. Un unmetasomatized source for the Malaita alnoite (Solomon Islands): petrogenesis // Geochim. Cosmochim. Acta. 1989. V. 53. P.1975-1990.

Tatsumi Y., Arai R., Ishizaka K. The petrology of a melilite-olivine nephelinite from Hamada, SW Japan // J. Petrol. 1999. V 40 (1). P. 497-509.

Clague D.A., Frey F.A. Petrology and trace element geochemistry of the HonoluluVolcanics, Oahu: implications for the oceanic mantle below Hawaii // J. Petrol. 1982. V. 23. P. 447-504.

Hofmann A.W. Mantle geochemistry: the message from oceanic volcanism // Nature. 1997. V. 395. P. 219-229.

Меланхолина Е.Н., Сущевская  Н.М., Беляцкий Б.В. Развитие толеитового магматизма в  Севере-Тихоокеанском регионе // Доклады АН. 2003. Т.391. № 1. С. 75-80.

Garcia M.O., Swinnard L., Weis D., et al. Petrology, geochemistry and geochronology of Kaua’i lavas over 4.5 Myr: implications for the origin of rejuvenated volcanism and the evolution of the Hawaiian plume // J. Petrol. 2010. V. 51 (7). P. 1507-1540.