Процессы четвертичного седименто- и литогенеза отложений в различных структурно-морфологических зонах Центральной Атлантики

1. Во впадине Маркова основным источником абиогенного материала являются продукты разрушения пород магматического субстрата. Этим обусловлено обилие хлоритов и состав акцессориев в осадках. Накопление продуктов подводного выветривания и формирование аномально большой мощности осадочного чехла связано с низкими скоростями спрединга на данном участке рифтовой структуры.

Впадина Маркова была открыта в 2000 году во время 22-го рейса НИС "Академик Николай Страхов". Она расположена в осевой зоне Серединно-Атлантического хребта. Координаты центра - 5^o54.14' с.ш. и 33^o08.24' з.д. Это аномально глубокая для данного региона впадина, с максимальной глубиной 4975 м. Она вытянута в меридиональном направлении примерно на 20 км, при ширине от 8 до 11 км [Пущаровский, и др, 2004.]. Превышение бортов над основанием составляет более 2500 м.

Материалом для исследований послужили четыре колонки, полученные глубоководными гравитационными трубками со склонов и дна впадины в 17-м рейсе НИС "Академик Вавилов" (2003 год) (рис. 1).

Осадочная толща во впадине Маркова, которая, по данным профилографа Parasaund имеет мощность более 50 м, представлена равномерным чередованием хорошо стратифицированных и выдержанных по простиранию отложений. Мощность поднятых осадков до 6 метров. Осадки серого и бежевого цвета, полужидкой и пастообразной консистенции. Иногда осадок имеет комковатую тектстуру. Отмечается достаточно частая смена цвета ила, с переходом от более светлых бежевых тонов к более темным серым. За счет этой смены цвета местами наблюдается пятнистая и слоистая текстуры.

Карбонатная составляющая осадков представлена биогенным материалом. По составу это преимущественно кокколито-фораминиферовые илы с различным процентным соотношением глинистого и карбонатного материала. Значения карбонатности в изученных образцах изменяются в пределах от 10,6 до 80,5 %.

На основании анализа комплексов наннопланктона, планктонных и бентосных фораминифер проведено детальное биостратиграфическое изучение верхней части осадочного чехла впадины [Головина и др., 2008]. Максимальный возраст вскрытых осадков оценивается около 600-400 тысяч лет.

Ассоциации обеих планктонных групп характерны для тропической и субтропическо-экваториальной водной массы с высоким содержанием тепловодных видов. Однако структура ассоциаций планктонных микрофауны и микрофлоры меняется по разрезу, что отражает колебания температуры поверхностных вод, вызванные климатическими флюктуациями в течение плейстоцена/голоцена. Несмотря на относительно большие глубины и удаленность от материков, в осадках встречаются раковины бентосных фораминифер. Их качественные и количественные изменения соотносят с этапами усиления гидротермальной деятельности в зоне рифтогенеза [Головина и др., 2008].

Известковый планктон имеет, как правило, хорошую сохранность, что свидетельствует о слабом растворении раковин или об отсутствии такового. И только в нижней части разреза центральной части впадины (ст. 1702) имеются признаки накопления осадков ниже уровня карбонатной компенсации (отсутствие фораминифер). Обилие тонких и хрупких форм кокколитов и их великолепная сохранность характерны для пелагической области океана и говорят об отсутствии интенсивной придонной гидродинамики во впадине Маркова. По отсутствию переотложенных форм можно судить о стабильном режиме осадконакопления.

Помимо карбонатной фауны на некоторых интервалах встречаются радиолярии и редкие остатки диатомовых водорослей, содержание которых резко возрастает в отдельных слоях.

Местами развиты ходы илоедов. Во многих слоях встречаются единичные либо обильные глинистые окатыши, наличие которых указывает на высокую активность склоновых процессов.

На основании изучения литологического состава и соотношения главных породообразующих компонентов осадка во впадине Маркова выделено пять литотипов осадков.

Литолого-минералогическое изучение строения верхней части осадочного покрова впадины Маркова позволило придти к заключению, что условия осадконакопления в ее пределах более изменчивы на периферии впадины (вблизи склонов) в то время как в ее центральной части состав осадка более однородный.

В отличие от нормальных пелагических осадков, в составе глинистой части осадков впадины ведущее место занимает хлорит. В незначительном количестве отмечены смектит и смешаннослойные: смектит-хлорит и смектит-иллит. Иногда в качестве породообразующих выступают серпентин и амфибол.

Среди акцессориев присутствуют разные типы пироксенов, циркон, гранат альмандин-пиропового ряда, широкий спектр рудных минералов. Присутствие в осадке сульфидов, оксидов, гидроксидов, гидрохлоридов Fe и Cu дает основание предполагать их гидротермальный генезис и, следовательно, развитие в регионе относительно высокотемпературных гидротерм.

Для более глубокого понимания природы формирования терригенной составляющей осадка изучался состав коренных пород. Преобладание хлорита над смектитом и смешанослойными минералами является следствием разрушения первичных темноцветных минералов.

На поверхность дна впадины выведены нижнекоровые породы и в меньшем объеме - мантийные ультрабазиты, базальты и долериты [Пущаровский и др, 2004.]. Среди драгированного материала в восточном борту впадины резко преобладают габбро и ультрабазиты, встречаются базальты. Северный и северо-восточный борта впадины покрыты рыхлыми осадками и только местами среди них имеются выходы коренных пород, большая часть которых представлена габброидами и ультрабазитами. В бортах впадины Маркова встречены жильные плагиограниты.

Наряду со свежими породами наблюдаются сильно тектонизированные и измененные разности. Ультраосновные породы серпентинизированы и карбонатизированы. Серпентинизированные ультрамафиты замещены более поздними оксидами железа. Габброиды - хлоритизированы, в них отмечены трещины, заполненные низкотемпературными гидротермальными минералами. В пределах впадины были обнаружены массивные и прожилковые сульфидные руды гидротермального генезиса. Однако современной гидротермальной активности во впадине не обнаружено.

Здесь отмечается явление <сухого спрединга>, для которого характерны низкие скорости раздвижения земной коры [Пейве и др, 2006]. Низкая скорость спрединга позволила сформироваться такой аномально глубокой впадине с необычно мощным осадочным чехлом и способствовала тектонической переработке гидротермально-измененных ультрабазитов, слагающих борта впадины. Этим объясняется широкое распространение милонитов и катаклазитов, развитых по габброидам на обоих бортах впадины. По данным В.Е. Бельтенева [Бельтенев и др., 2004], на восточном борту некоторые аппогабровые милониты и катаклазиты полностью замещены клиноцоизит-пренит-хлоритовыми метасоматитами.

Присутствие в осадке большого набора амфиболов актинолит-тремолитового ряда, неизмененного вулканического стекла, широкого ряда пироксенов, в том числе и субкальциевого авгита, наличие серпентинов свидетельствует о разнообразии внутрикоровых вулканических процессов, излияниях подводных лав и взаимодействии остывающих вулканических масс с циркулирующими водами.

Присутствие в осадке сульфидов, оксидов, гидроксидов, гидрохлоридов Fe и Cu дает основание предполагать их гидротермальный генезис и, следовательно, развитие в регионе относительно высокотемпературных гидротерм.

Набор находящихся в осадке акцессорных минералов позволяет сделать вывод о том, что они не претерпевали далекого переноса и материнскими породами для них служили породы, заполняющие ложе и борта котловины. В связи с этим осадки в каждом конкретном месте отбора имеют свою минеральную специфику, отражающую характер и неоднородности состава близлежащих материнских пород. На этом фоне вклад эолового источника в составе терригенной составляющей осадка пренебрежимо мал.