Зерттеу тақырыбының өзектілігі. Әлемдік мұхит түбінің магмалық жыныстарының петрология және Геохимия саласындағы зерттеулері бүгінгі күні өзінің өзектілігін жоғалтпады және геологиялық ғылымда басымды болып қала береді. Осы салада алынған нәтижелер көп жағдайда мұхиттың геологиялық және тектоникасы туралы, сондай-ақ оның астындағы қабық пен мантия құрамы туралы түсініктерді анықтады және анықтайды. Көптеген Петролеум-геохимиялық зерттеулерде Мұхит қабатының екінші сейсмикалық қабатының вулкандық жыныстары әлемдік мұхит түбінің геологиясын зерттеудің бастапқы кезеңдерінде көрсетілгендей бірдей емес екендігі көрсетілген. Мұхиттың орталы-мұхиттық жоталарының ең көп таралған қалыпты төлетті базальталарымен қатар, мұхиттың әр түрлі дәрежелерінде байытылмаған әртүрлі лито-фильм элементтері (Т-МСЖВ және Е-М (ЖВ), сондай-ақ негізінен Мұхит аралдарына тән субщелкелі және сілтілі базальтоидтер бар. Мұхиттық магматизм картинасының күрделенуі мұхиттардың қалыптасу тарихын түсіндіруге тырысатын геодинамикалық үлгілердің күрделенуіне алып келеді.

Қазіргі уақытта үстемдік теориясы-литосфералық плиталардың дивергенттік және конвергенттік шекараларындағы магматизмнің болуы мен ерекшеліктерін анық түсіндіреді. Осы теорияның шеңберінде ішкі құйма магматизм көріністері бір мағыналы түсінік жоқ. Құйма ішіндегі көтерілу әлемдік мұхит түбінің маңызды құрылымдық элементтерінің бірі болып табылады. Бұл көтермелерге ірі жоталар, плато және жеке су асты таулары жатады.

Үнді мұхиты түрлі мұхиттық құрылымдардың магматизмін зерттеу үшін ең қызықты нысандардың бірі болып табылады. Үнді мұхиты ложасының құрылысында мұхит түбінің барлық тектоно-магмалық құрылымдары бар: орта-мұхиттық жоталар (СОХ), абиссалды қазандар (плиталар), асейсмикалық жоталар, абиссалды плиталардағы проблемалы генезистің вулкандық көтерілуі және көтерілуі, сондай-ақ терең су Зонд желобы.

Мұхит түбінің вулкандық жыныстары туралы қосымша геохимиялық деректерді алу Мұхит қабатының қалыптасуының жаңа геохимиялық және геодинамикалық үлгілерін түзетуге және ұсынуға мүмкіндік береді.

Жұмыстың мақсаты. Жүргізілген зерттеулер Үнді мұхитының батыс, шығыс және оңтүстік-шығыс бөліктерінде орналасқан, құйма ішіне көтерілген вулканиттердің петрографиялық және геохимиялық құрамын зерттеуге бағытталған. Жұмыстың мақсаты осы құрылымдардың ерекшеліктерін анықтау және магматизмін салыстыру, сондай-ақ осы ерекшеліктердің туындауына әкеп соққан себептерді іздеу болды.

Үнді мұхитының шығыс және оңтүстік-шығыс бөліктеріндегі зерттеу нысандары Шығыс-Үнді жотасы (90° жотасы) және Кергелен үстірті, оның батыс бөлігінде — Маскарен жотасы, Чагос банкі және Мальдив жотасы болып табылады. Бұл көтерілулердің пайда болуы көбінесе & laquo-Кергелен”- (Шығыс провинция) және & laquo-Реюньон”- (Батыс провинция) ыстық нүктелерінің әсерімен байланысты. Жоғарыда аталған көтерулерден басқа, осы ыстық нүктелердің әсерімен раджмахала плато-базальттарының және мұхитының шығысы мен оңтүстік-шығысындағы Кергелен үстірті шегінде жанартау аралдарының түзілуі, ал батыста — Маврикий мен Реюньон аралдарының деканның траппалық формациясы және вулканиттерінің пайда болуы байланыстырады.

Жеке нақты материал негізінде және қолда бар әдеби деректердің көп санын талдау негізінде мұхиттағы ішкі құймалардың пайда болу үлгілерінің осы аса ірі асейсмиялық жоталар мен Үнді мұхитының үстіртін қолданудың заңдылығын қарастыру міндеті қойылды.

Ғылыми жаңалық. Терең су бұрғылау жобасы әлемдік мұхит түбін кешенді зерттеу бойынша ғылыми бағдарлама болып табылады. Мұндай кешенді тәсіл қойылған міндеттерді шешу үшін қарастырылатын құрылымды геологиялық, геофизикалық және геохимиялық зерттеудің деректерін тартуға мүмкіндік береді. Бұрғылау кезінде алынған тас материал мұхиттық түбін асылдандыру кезінде алынған бірқатар айқын артықшылықтарға ие, ол әлемдік мұхиттың сол немесе басқа да текто-магмалық құрылымдарының магматизмін сипаттау үшін жиі қолданылады. Мұндай артықшылықтардың арасында-үлгілерді қатты географиялық байлау және олардың тек оның үстіңгі бөліктеріне ғана емес, зерттелетін кесіктің түрлі тереңдік деңгейлеріне тиістілігі. Осы зерттеу үшін вулкандық жыныстардың үлгілері жекелеген ұңғымалардағы тілік бойымен олардың құрамындағы өзгерістерді анықтау, қарастырылып отырған құрылымның даму шамасына қарай вулканизма эволюциясын қадағалау, сондай-ақ Үнді мұхитының әр түрлі бөліктерінен құйма ішіндегі көтерілулердің жалпы магматизмін салыстыру мүмкіндігіне ие болатындай есеппен іріктеліп алынды. Қойылған міндеттерді шешу үшін сирек және сирек жер элементтерінің, барлық іріктелген үлгілердің кең спектрін қоса алғанда, химиялық құрамы бойынша барынша толық деректер алынды. Бұрын мұндай деректер қарастырылып отырған ұңғымалардың барлық базальттары үшін болған жоқ. Диссертацияда қолданылатын Кергелен Үстірт ұңғымаларынан базальттардың химиялық құрамы бойынша деректердің бір бөлігі мүлдем жаңа болып табылады, себебі бұл ұңғымалар бұрғыланған, бірнеше жыл бұрын ғана өткен, ал ол бойынша ғылыми нәтижелер 2003 жылы жарияланды. Үнді мұхитының ішкі құймаларының іргетасын құрайтын вулкандық жыныстардың химизмі туралы жаңа түпнұсқалық деректерді талдау осы құрылымдардың морфологиясы, геологиясы және Геофизикасы бойынша деректермен жиынтығында олардың түзілуіне, оны тек ыстық нүктелердің әсерімен ғана байланыстырмай өзгедей қарауға мүмкіндік берді.

Практикалық маңыздылығы. Диссертацияда келтірілген талданған нақты материалдың көп саны Үнді мұхитының ішкі құйма құрылымдарын құрайтын, мұхиттық қабаттың екінші қабатының вулкандық жыныстары бойынша геохимиялық мәліметтердің көлемін едәуір кеңейтуге мүмкіндік береді. Жұмыс нәтижелері петрология, геохимия және Мұхит литосферасының геодинамикасы саласындағы іргелі зерттеулерді одан әрі дамыту үшін қажетті ақпаратты қамтиды. Жаңа деректер Мұхит қабығының қалыптасуының қазіргі үлгілерін түзетуге мүмкіндік береді.

Нақты материал. Зерттеуге арналған материал ретінде 26-ші, 121-ші (Шығыс-Үнді жотасы), 115-ші (Маскарен көтерілісі және Мальдив жотасы), 120-ші және 183-ші (Кергелен үстірті) рейстер барысында бірқатар Ұңғымаларды бұрғылау кезінде алынған іргетас жыныстарының үлгілері болды.ODP). Зерттелген үлгілер АҚШ-тағы ODP Керн сақтау қоймаларында арнайы іріктеліп алынды және жартылай тікелей бұрғылау кемесінен алынды (183 ODP рейсі). 200-ге жуық шлифке егжей-тегжейлі петрографиялық зерттеу жүргізілді. Зерттеу барысында жоғарыда аталған құрылымдардың іргетасын құрайтын 187 бірегей базальт үлгілері әртүрлі әдістермен талданды, оның ішінде: Кергелен үстірті — 59 Үлгі – Шығыс-Үнді жотасы — 61 үлгі – Маскарен жотасы — 27 Үлгі – Чагос банкі және Мальдив жотасы — 40 Үлгі. Қарастырылатын құрылымдардың геологиясы мен Геофизикасы, сондай-ақ оларды құрайтын вулкандық жыныстардың геохимиясы мен изотоптары бойынша әдеби деректер кеңінен қолданылды.

Автордың жеке қосқан үлесі. Автордың жеке үлесі: 1) ODP Керн қоймаларында тас материалын іріктеу және оны талдаудың әр түрін жүргізуге дайындау және шлифтерді дайындау – 2) вулкандық жыныстардың іріктеп алынған үлгілерінің петрографиясы мен минералогиясын оптикалық зерттеу – 3) геохимиялық талдау – 4) алынған нәтижелерді жүйелеу және жинақтау, оларды әдеби деректермен салыстыру.

Жұмыстың апробациясы. Диссертация тақырыбы бойынша автор ресейлік журналдарда және тақырыптық жинақтарда 4 мақала жариялады. Диссертацияның материалдары автормен “laquo” -жер қыртысының тік жерсінуі: факторлар мен механизмдер & raquo- (2002 ж.) ұжымдық монографиясының тарауларының бірін жазған кезде пайдаланылды. Кергелен плато базальттарының геохимиясына арналған мақала терең су бұрғылау бағдарламасы бойынша ғылыми нәтижелердің 183 томында (“Proceedings ODP, Scientific Results”, АҚШ, 2003 ж.) жарияланды. Жүргізілген зерттеулердің нәтижелері 1998 ж. (Таупо, Жаңа Зеландия) және 2001 ж. (Кальяри, Италия) өткізілген су-тұқымы (Water-Rock Interaction) өзара іс-қимыл мәселесі бойынша 9-шы және 10-шы халықаралық симпозиумдардың материалдарына енгізілген 3 кеңейтілген тезистерде ұсынылды, сондай-ақ 1-ші Бүкілресейлік литологиялық Кеңесте және 34-ші тектоникалық мәжілісте (Мәскеу, 2001 ж.) баяндалды.

Жұмыстың құрылымы мен көлемі. Жұмыс 4 бөлімнен тұрады, оған 9 бөлім, енгізу және қорытынды кіреді. БІРІНШІ БӨЛІМ (1.1 және 1-тараулар. 2) Үнді мұхитының батыс бөлігінің ішкі құйма биіктіктерінің геологиялық құрылымын сипаттауға, олардың іргетасын құрайтын базальттардың петрографиясы мен геохимиясын сипаттауға арналған. Екінші бөлімде (2.1 және 2-тараулар. 2) және үшінші (3.1 және 3-тараулар. 2) жұмыс бөліктерінде Шығыс-Үнді жотасы мен Кергелен үстіртіндегі ұңғымадан базальттардың петро-геохимиялық деректері сипатталады. Әрбір бөлім қысқаша қорытындылармен аяқталады (1-тарау. 3, 2.3 және 3. 3). Төртінші бөлім алынған нәтижелерді талқылауға арналған. Материал 150 бетте жазылған, 31 суретпен және 9 кестемен безендірілген. Әдебиеттер тізімі 86 атаудан тұрады.

Зерттеу әдістемесі. Заттардың барлық химиялық талдаулары РҒА ГИН химиялық-аналитикалық зертханасында классикалық & laquo-дымқыл”- негізгі тұқым құрайтын элементтер үшін химия әдістерімен, сирек жер элементтері үшін нейтронды-актививациялық (РЗЭ) және ZR, Y, nb, Rb, Sr және Ba үшін рентгено-флюорисцентті (талдаушы С. М. Ляпунов) жасалған. Cr, Ni, Со, V, Си, Zn және РЬ концентрациялары сандық спектрлік-эмиссиялық талдаумен (талдаушы И. Ю. Лубченко) анықталған. Петрохимиялық диаграммаларды құру кезінде жыныс түзуші элементтердің құрамы сусыз қалдыққа қайта есептелді және олардың сомасы 100% – ға жетті.

Үнді мұхитының әртүрлі аудандарында орналасқан ішкі құймалардың магматизмінің петрологиясы мен геохимиясын зерттеу нәтижелері келесі қорғалатын ережелерді қалыптастыруға мүмкіндік береді:

1. Үнді мұхитының ішкі құймаларының базальтты вулканизмі біркелкі емес, Сох және Океан аралдарының вулканизмінен ерекшеленеді және грентті емес сирек және сирек жер элементтерімен байыту дәрежесі бойынша олардың арасындағы кейбір аралық жағдайды алады / 16, www.ref.net.ua|.

2. Шығыс Үнді жотасы мен Кергелен үстірті Үнді мұхитының шығысындағы, сондай-ақ оның батыс бөлігіндегі Маскарен және Мальдив көтерілуін & laquo – Кергелен”-и & laquo-Реюньон”ыстық нүктелерінің әрекет ету өнімдері емес, өздігінен қалыптасқан құрылымдар ретінде қарастыру керек. Осы ыстық нүктелердің әсерімен Кергелен және Реюньон аралдарына жақын орналасқан көтерулердің бір бөлігі ғана, сондай-ақ аралдардың өздері қалыптасты.

3. Қарастырылған ішкі құйма көтермелерінің қалыптасуы Мұхит қабығындағы сыну аймақтарының пайда болуымен және осы аймақтардың бойында магматизмнің дамуымен байланысты. Сынудың даму шамасына қарай бастапқы балқымалардың қалыптасу тереңдігінің және сәйкесінше, көтерулер мен жоталардың әр түрлі бөліктерінен базальттардың геохимиясының өзгеруі орын алады.

4. Үнді мұхитының батысы мен шығысындағы көтерілулердің базальттары өзінің геохимиясы бойынша ерекшеленеді. Бұл факт Үнді Мұхитындағы мантия құрамында жаһандық латералдық біртектіліктің көрінісі болуы мүмкін.

Алғыс. Автор ғылыми жетекші геолого-минералогиялық ғылымдарының докторы Б. П. Золотаревке жұмысты басқарғаны, тұрақты қолдауы және назар аударғаны үшін алғыс білдіреді. Диссертация барысында автор “Вулканоген-но-шөгінді және гидротермальді литогенезі” зертханасының әріптестерінің, әсіресе, оның жетекшісі геология-минералогия ғылымдарының докторы В. Б. Курносовтың тарапынан оған қолдау көрсетіп, қызығушылық танытты. Жұмысты РҒА ГИН химия-талдау зертханасының қызметкерлері мен оның басшысы С. М. Ляпунов орындаған көптеген химиялық талдауларсыз жүзеге асыру мүмкін емес еді.

Океандегі терең су бұрғылау бағдарламасының (ODP) қызметкерлеріне ODP Керн сақтау қоймасына сапарды жүзеге асыруға көмек көрсеткені үшін және жеке ф. Рабиновиц және т.б. Френсиске алғыс білдірудің жағымды парызы деп санаймын. Сондай-ақ, РҒА геологиялық институтының әкімшілігіне АҚШ-та осы жұмысты жүргізуді қаржылық қамтамасыз еткені үшін алғыс айтамын. Автор осы зерттеуге грант бөлген ресейлік іргелі зерттеулер қорына алғысын білдіреді.

I бөлім.

ҮНДІ МҰХИТЫ

Үнді мұхитының батыс бөлігінің ішкі құйма биіктіктерін бұрғылау ODP 115-ші рейсінде жүргізілді. Маскарен жотасында бұрғыланған төрт ұңғымадан тұратын іргетас базальттарының үлгілері зерттелді. 706с және 707С), Чагос Банкі (ЕАВ. 71 ЗА) және Мальдив жотасы (скв. 715А) (сурет. 1).

Сур. 1. Үнді мұхитының батыс бөлігінің ішкі құйма көтермелерінде ұңғымалардың орналасу схемасы (115 рейс ODP). Дөңгелек жақшаларда базальттардың абсолюттік жасы немесе олардың ең көне жауын-шашындарының жасы, млн.жыл. Ал

Ұзындығы 2600 км болатын Маскаренский жотасы шығыстан Маскарен қазандығын жиектеп, орта жағынан Орталық-Үнді жотасының батыс қапталына жақын орналасқан. Жотаның мұндай конфигурациясы жотаның құрылымының глыбтық сипатын және вулкандық массивтердің оның шегінде орналасуын бақылайтын сынықтардың әр түрлі бағыттарымен байланысты. Профиль жотасының асимметричен: шығыс баурайы круты, батыс — пологи [Удинцев, 1987]. Жотаның солтүстік-батыс аяқталуында коралл Сейшель банкі және Сейшель аралдарының тобы орналасқан. Жотаның оңтүстік бөлігінде Маврикий және Реюньон жанартау аралдары орналасқан. Жотаның (Сайя де Малья Банкі) орталық бөлігіндегі қабықтың қуаты 17 км құрайды [Пущаровский, 1995].

Мальдивский (Чагос-Лаккадивский) жотасы меридионалды бағытта солтүстіктегі Индостан түбегінен оңтүстік бөлігінде орта-мұхиттық Орталық-Үнді жотасына дейін 3000 км созылып жатыр. Жотаның ені 270-360 км шамасында. Жотаның Цокольі көлденең сынықтар қатарын бөледі, ал оның жоғарғы бетінде коралл аралдары мен рифтерінің үш тобы орналасқан: солтүстікте Лаккадив, орта бөлігінде Мальдив және оңтүстікте Чагос. Жотадағы қабықтың қуаты 15-20 км құрайды, оңтүстіктен солтүстікке қарай [Удинцев, 1987]. 40ar / 39Ar радиометриялық әдіспен анықталған базальттардың жасы заңды түрде оңтүстіктен солтүстікке қарай 33 млн. жылдан (скв. 706с) 49 млн. жылға дейін (скв. 71 үшін) және 57 млн. жыл (ЕАВ. 715А) [Duncan and Hargraves, 1990]. Бұл заңдылықтан скв базальттары түседі. 707с, ол үшін 67 млн. Жас белгіленген, декан траппаларының жасымен сәйкес келеді (66-68 млн. жас) [Duncan, Pyle, 1988-Courtillot et al., 1988]. Реюньон вулканизм аралында бүгін де жалғасуда. Аралдағы ең көне вулканиттердің жасы шамамен 2 млн. жыл. Реюньон өзенінен солтүстік-шығысқа қарай 170 км қашықтықта орналасқан Маврикий аралы үш жанартау белсенділігінің сатысымен қалыптасты: 7-8 млн.жыл, 2-3, 5 млн. жыл және 0,2−0,7 млн. жыл [Duncan, 1990]. Қорытынды жұмыста баяндалған материал магматизм, Үнді мұхитының аса ірі құйма ішіндегі тектоно-магмалық құрылымдарын қалыптастыру механизмі мен шарттары туралы келесі негізгі қорытынды жасауға мүмкіндік береді: 1. Үнді мұхитының ішкі құймаларының базальтты вулканизмі біркелкі емес және Сох вулканизмінен және мұхиттық аралдардан герентті емес сирек және сирек жер элементтерімен байыту дәрежесі бойынша ерекшеленеді және олардың арасында біраз аралық орын алады. Сонымен бірге мұхиттың батыс және шығыс секторларының базальталары өзара өзінің геохимиялық сипаттамасы бойынша ерекшеленеді. Бұл Үнді Мұхитындағы мантий субстратының құрамындағы латералдық біртектіліктің салдары. 2. Шығыс Үнді жотасы мен Үнді мұхитының шығыс секторының Кергелен үстірті, сондай-ақ Батыс сектордың Маскарен және Мальдив көтерілуін & laquo – Кергелен”-и & laquo-Реюньон”ыстық нүктелерінің әсер ету өнімдері емес, өздігінен қалыптасқан құрылымдар ретінде қарастыру керек. Бұл Кергелен және Реюньон осторлары маңында көтерулердің кейбір бөлігі, сондай-ақ аралдардың өздері терең мантийлі плюмдердің ықпалымен қалыптасқанын жоққа шығармайды. 3. Қарастырылған ішкі құйма көтермелердің қалыптасуы мұхиттық топтастырылған қабықта сыну аймақтарының пайда болуымен және осы аймақтардың бойында магматизмнің дамуымен байланысты. Сынықтың таралуына қарай бастапқы балқымалардың қалыптасу тереңдігінің және сәйкесінше, қарастырылған құрылымдардың әр түрлі бөліктерінен базальттардың геохимиясының өзгеруі орын алады. 4. Үнді мұхитының шығыс және Батыс секторларының өмір сүру ұзақтығы мұхитының тектоно-магмалық асимметриясы туралы куәландырады. Шығыс сектордағы топтастырылған сиырдың Тектоно-магмалық белсенділігі шамамен 30-50 млн. Батыс секторға қарағанда, Раджмахал және Декан траппов провинцияларындағы сияқты жыл бұрын. Бұл туралы мұхиттың сызықтық құрылымдары мен құрлықтық траппалардың көне базальттарының жасы куәландырады. 5. Үнді мұхитының сызықты құрылымдарын қалыптастыру Мұхит қабатының түрленуіне алып келді,ол оның қуатының 2-х — 3 есе ұлғаюынан тұрады, базальт қабатының жоғарыдан өсуі және базальттардың плутоникалық баламаларының төменнен өсуі есебінен. Құрылымдарда комагматикалық вулкано-плутоникалық кешендер қалыптасады. Бұл процесс Мұхит қабығының тік аккрециясы ретінде қарастырылады. Бұл қорытындылар жоғарыда келтірілген қорғалатын ережелердің негізіне алынды.