Рис. 8. Изотопный состав Nd и Sr базальтов хр. Книповича и о. Шпицберген (Сущевская и др. 2008, 2009). DMM – состав обедненной перидотитовой мантии; РК-состав предполагаемого пироксенитового компонента, образованного реакцией продуктов плавления рециклированной коры и мантийного перидотита.

Рис. 9. Зависимость изотопного состава Nd и Sr базальтов хр. Книповича и о. Шпицберген от пропорции пироксенитового компонента в родоначальных магмах. 1 – осевые базальты хр. Книповича; 2 – четвертичные базальты о. Шпицберген; 3 – неогеновые базальты о. Шпицберген. В правом верхнем углу указаны значения квадрата коэффициента линейной корреляции. Синей и красной звездами показаны оценки изотопного состава перидотитового и пироксенитового компонентов соответственно. Изотопные данные по (Сущевская и др. 2008, 2009). Пропорции пироксенитового компонента в родоначальных магмах рассчитаны по составу оливина независимо по отношениям Mn/Fe и Ni/(Mg/Fe) по методике (Sobolev et al., 2007, 2008).

Таблица 2. Сопоставление оценок доли пироксенитового расплава в родоначальном расплаве по составу среднего оливина (табл. 1) с изотопным составом Sr и Nd пород

Следует специально отметить сильную корреляцию между содержаниями пироксенитового компонента и изотопным составом пород, которая позволяет количественно оценить изотопные составы перидотитового и пироксенитового источников (табл. 2, рис. 9, 10). Судя по этим данным, состав перидотита близок к обедненной океанической мантии. Пироксенитовый компонент по составу приближается к рециклированной океанической коре с возрастом около 1–1.5 млрд. лет, установленной в мантийных источниках магм о. Исландия (Sobolev et al, 2008) и Канарских о-вов (Gurenko et al, 2009). Следует однако отметить, что повышенные содержания U и K в платобазальтах Шпицбергена (рис. 5) свидетельствуют также о возможном участии в составе пироксенитового компонента материала нижней континентальной коры. Это также согласуется с небольшим отклонением изотопного состава пироксенитового источника в сторону обогащенного компонента (рис. 10).

Рис. 10. Корреляции соотношений пироксенитового и перидотитового компонентов источника мантийных магм с изотопным составом неодима. R2-квадрат коэффициента линейной корреляции. Зеленый и синий овалы показывает изотопные составы перидотитового и пироксенитового компонентов Исландских лав соответственно. Прямые линии представляют значимую линейную регрессию между параметрами. Разноцветные параболы представляют линии смешения расплавов Исландской мантийной струи с учетом различного содержания Nd в продуктах плавления перидотита и пироксенита (Sobolev et al, 2008). Синей и красной звездами показаны оценки изотопного состава соответственно перидотитового и пироксенитового компонентов магм хребта Книповича и о. Шпицберген.

Впервые получены данные о систематическом изменении во времени состава мантийного источника и продуктов магматизма сопряженных структур Северного Ледовитого океана. Показано, что неогеновый магматизм о. Шпицберген характеризовался повышенным отношением 87Sr/86Sr и пониженным отношением 143Nd/144Nd и, вероятно, возник в результате плавления пироксенита – продукта реакции вещества рециклированной древней океанической и нижней континентальной коры и мантийного перидотита без существенного вклада чисто перидотитового мантийного источника. Поскольку реакционный пироксенит производит значительно больше расплава при данных температуре и давлении чем перидотит, именно присутствием такого вещества в мантии можно объяснить начальную стадию магматической активности данного региона. С омоложением возраста фиксируется повышение доли перидотитового компонента с параллельным закономерным изменением изотопного состава Sr и Nd. Эту тенденцию можно объяснить уменьшением глубины плавления за счет утонения (эрозии) или обрушения континентальной литосферы. К этому этапу относятся щелочные четвертичные лавы о. Шпицберген на континентальной литосфере и толеиты флангов хр. Книпович, на вновь образованной океанической литосфере. Современные проявления магматизма осевой части хр. Книповича по составу ближе к типичным БСОХ, однако, присутствие корового компонента в этих расплавах вполне различимо. Главным источником этих магм являлся перидотит, преобладание которого над пироксенитом, связано, вероятно, с малой глубиной плавления.

Авторы благодарят Д.В. Кузьмина за помощь в проведении электронно-зондового микроанализа оливина. Работа выполнена при финансовой поддержке программы Отделения Наук о Земле, РАН № 14 (2006–2008 гг.) «История формирования бассейна Северного Ледовитого океана и режим современных природных процессов Арктики (по программе Полярного года)» и программы Президиума № 16 РАН (2009 г.) «Окружающая среда в условиях изменяющегося климата: экстремальные природные явления и катастрофы».

Соболев А.В., Криволуцкая Н.А., Кузмин Д.В. Петрология родоначальных расплавов и мантийных источников магм Сибирской трапповой провинции. // Петрология 2009, т.17, № 3, 1–37.

Сущевская Н.М., Черкашов Г.А., Баранов Б.В., Томаки К., Сато Х., Нгуен Х., Беляцкий Б.В., Цехоня Т.И. Особенности толеитового магматизма в условиях ультрамедленного спрединга на примере хребта Книповича (Северная Атлантика). // Геохимия. 2005. № 3, 254–274.

Сущевская Н.М., Евдокимов А.Н., Беляцкий Б.В. и др. Условия формирования четвертичного магматизма о. Шпицберген. // Геохимия. 2008.№ 1. С. 1–17.

Сущевская Н.М., Кораго Е.А., Беляцкий Б.В., Сироткин А.Н. Геохимические особенности неогенового магматизма острова Шпицберген. // Геохимия. 2009. № 10.С. 1027–1040

Сущевская Н.М., Пейве А.А., Беляцкий Б.В. Условия формирования слабо-обогащенных толеитов в северной части хребта Книпович. 2009 // Геохимия. (в печати)

Сущевская Н.М., Соболев А.В. Оценка характера и степени гетерогенности мантии полярной Атлантики по данным изучения магматизма хребта Книпович и о. Шпицберген // Вестник Отделения Наук о Земле РАН, № 1 (27) 2009, М. ИФЗ РАН, 2009.

Amundsen H.E.F., Griffin W.L., O’Reilly S.Y. The lower crust and upper mantle beneath northwestern Spitsbergen: evidence from xenoliths and geophysics. Tectonophysics. 1987. V.139, 169–185.

Baranov B., Gusev Ye., Suschshevskaya N., Cherkashov G. Oligocene rocks of the Knipovich Ridge (Northern Atlantic) as evidence of ridge jumping and propagation. In: Geology and Geophysics of the Knipovich Ridge. // Abstracts of the K2K post-cruise meeting. St.Petersburg, 2001, 7–8.