Геохимия базальтов активных континентальных окраин и зрелых островных дуг

Мартынов, Юрий Алексеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Геохимия базальтов активных континентальных окраин и зрелых островных дуг
ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Геохимия базальтов активных континентальных окраин и зрелых островных дуг"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Дальневосточное отделение Дальневосточный геологический институт

На правах рукописи ~ О и!А;1 1Я°7 УДК 550.4: 551.2 (571.6)

МАРТЫНОВ Юрий Алексеевич

ГЕОХИМИЯ БАЗАЛЬТОВ АКТИВНЫХ КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ ОКРАИН И ЗРЕЛЫХ ОСТРОВНЫХ ДУГ (на примере СевероЗападной Пацифики)

Специальность 04.00.02 - геохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Иркутск - 1997

Работа выполнена в Дальневосточном геологическом ннетшуге Дальневосточного отделения Российской Академия нам,-.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук

B.C. Алтнгнш

доктор геолого-минералопгческнх нам; II.В. Гордиенко

доктор геолого-минералогнческ! к нам;

C.B. Рассказов

Ведущая организация: Институт вулкашгческой геологии п

геохимии Дальневосточного отделешш Российской Академшг наук (г. Петропавловск-Камчатский)

Научный консультант: доктор геолого-мтгералогическнх нам;,

профессор В.Г. Сахно

Защита состоится '"15"мая 1997 года в часов в конференц-зале Института геохтпш им. А.П. Виноградова СО РАН (г. Иркутск) на заседании Специализированного Ученого Совета Д 002.91 по адресу: 004033, Иркутск, ул. Фавоского 1-а, Институт геохимии им. А.II. Виноградова.

С текстом диссертации можно ознакомиться в библиотеке Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН (адрес тот же).

Автореферат диссертации разослан '' " марта_ 1997 г.

Ученый секретарь

(лгец) Ш.Ш131 iponai о юго Ученого

Совета, к. г.-м. н.

В.Ф. Гелетии

ишщкпик

Актуальность проблемы. Активные континентальные окраины п ост-роводужиые системы характеризуют зоны еубдукпнп jii 1тос(]>сриых плит. Они являются объектом детального геологического iпучения, однако многие аспекты их развитии остаются до сих пор не проясненными. Один ид важнейших - эволюция магматизма. Это снизано со сложными геологическими и гсодпнамшшскими условиями формирования и разнообразием составов магматических пород, и ключа я их наиболее примитивные разновидности - базальты.

Например, встречающиеся» пределах зрелых островных дуг (Япония, Камчатка) глиноземистые базальты, варьирующие по содержанию щелочей, высокомагнезиальные лавы, эффузнвы с внутриплнтнымп rcoxHMiPiecKiiMH характеристиками, в геологической литературе часто объединяют такими понятиями, как ''островодужиый базальт" (IAB) пли "островодужная геохимическая серия", что является значительным упрощением и не учитывает геохимическую специалпзацшо этих пород.

1'дце сложнее обстоит дело с типизацией магматических образовании активных континентальных окраин. Петрологически и экспериментально континентальные вулканиты изучены хуже своих островодужпьгх аналогов. О литературе, как отечественной, так п зарубежной, оперируют, главным образом, данными по Андийскому вулканическому поясу, которые сами по себе интересны, но без сопоставления с подобными образованиями других регионов не позволяют установить какие-либо закономерности. В плане сравнения особый интерес представляют мезозойские и третичные вулканические пояса западной Пацифпкп. в частности Восточно (лгхотэ-Алинскпн, по степень их изученности оставляет желать лучшего. Геологические и петрохимичеекпе данные разбросаны по многочисленным публикациям и требуют статиеппеского обобщения, практически отсутствует информация по распределению редкоземельных элементов и радиогенных изотопов, что затрудняет решение мног их петрогенетпчеекпх вопросов.

8.Пели и задачи исследования. Целью данной работы является геохимический анализ продуктов базальтового вулканизма активных континентальных окраин и решение на основе полученных данных некоторых вопросов магмогенезнса. роли коровых, субдукциоппых и рпфтогепных процессов в происхождении и эволюции базальтовых матм. I? качестве

объектов исследовании выбраны основные эффузивы, поскольку опп являются сквозным типом пород, петрологически наиболее информативны и в нип,меньшей степени модифицированы процессами дифференциации п коровой контаминации. Остальные типы вулканитов упоминаются в работе в объеме необходимом для понимания изложенного материала.

Для сравнения приводятся данные по базальтопдному вулканизму зрелых островных дуг. близких к окрашшо-континентальным (гг]>уи1у] по геолого-геофизпчеекпм параметрам и геодинамическому режиму формирования и лучше изученных.

В работе использовались как собственные материалы автора по Вос-точно-Снхотэ-Алплскому вулканогенному поясу. (Камчатке и Курилам, так и новейшие опубликованные материмы по Японии. Северной и 10л;-нои Америкам.

В задачу исследования входили:

1. Разработка критериев тшшзацип базальтовых толщ активных конп шепталы 1ых окраин и зрелых (icrpoiiiii.iv дут, с учетом их геологической позиции и I кггрол ого- гсох I1 м 11ческI гх признаков.

2. Изучите закономерностей изменения минерального, калового химического составов, распределения редких элементов и радиогенных изотопов, с целью выявления связей п решения вопросов генезиса основных лав.

3. Реконструкция, на основе иолучеш1ых данных, геодинампческнх условии формирования и решение некоторых спорных вопросов структурного районирования вулканических областей.

Научная новизна. Диссертация построена на фактическом материале, впервые изученном и опубликованном автором, и является первом сводкой по мшшралогическому составу, распределению редкоземельных элементов и радиогенных изотопов в основных эффузнвах позднего (палеоцеп-позднемиоценового) этапа формирования Восточно Снхотэ-Ллинского вулканогена, которые подразделяются на комплексы высоко-глннозсмпстых базальтов (палеоцен-средний миоцен) н платобазальтов с внутрпллнтноп геохимической спецификой (поздний миоцен).

Впервые, на основании анализа геологическом информации п петрологических данных (прецизионные определенна абсолютного возрасти изотопов Бг п №1), доказывается связь высокоглппоземнстого базальтового вулканизма Восточного Снхотэ-Алиия с начальными этапами рпфтоге пеза п раскрытием Яиономорской котловины. Эш породы являются практически полными геохимическими аналогами глиноземистых базаль

то» тыловых ;юп современных зрелых оегроппых д\т (Япония, Камчатка), также развивающихся в режиме растяжения.

Показано, что поздпсмпоценовые платобазальты восточного Сихотэ-Ллппя но ряду гсоло!ичеекпх н геохимических признаков (значительные объемы пизкокал новых лав. ярко выражешш КМ 1 изотопная специфика. обогащепиость круп попонными литофплами и деплешрованноегь и отношении выеокозарядных катионов) отличаются от позднекаинозоискпх базальтовых лап Китая, Корен и Японии. Эти признаки отражают особенности гсодинамическоп позиции платобазальтов и свидетельствует о значительном изменении температурного режима и состава верхней мантии в результате предшествующей субдукцни и раскрытия Янономорскон котлогишы.

В результате детального петрологического изучения нами вулканов Мутновекпп и Горелый (Камчатка) и анализа опубликованной геологической и геохтпгческоп информации подтверждено наличие поперечно!"! геохимической зональности вулканогенных образовашш соврсмешюи островной дуги Камчатки. По одновременно, попреки смдестиующнм представлениям [Волынец, 1993], показано, что в эту зональность включаются и вулканиты с впутрпплитш.шп геохимическими характеристиками. Это свидетельствует о специфике проявления ииутрпплптного вулканизма в пределах островодужных систем и роли режима задугового растяжения в формировании геохимической зональности.

Основшле выводы (защищаемые положения^.

1. Высокоглнноземнстые базальты, развитые в пределах тыловых зон современных зрелых островодужных систем северо-западной Паннфики. отличаются от соответствующих по составу пород вулканического фронта не только петрологическими признаками (составы плагиоклаза высокие содержа 1П1Я калия, титана и большинства некогерентных элементов, высокие значения отношении М/Со. легких лантаноидов I; тяжелым, высо-козарядньгх катионов к крумпоиоппым лптофплам). но п геодппампче-екпмн условиями формирования.

Происхождение поперечном геохимической зональности зрелых островных дуг, в которую необходимо включать и основные эффузпвы с впутршинтными геохимическими характеристиками, связано с особенностями тектонического развития таких структур - нарастающего растяжением в тылу вулканического фронта. Высокоглнноземнстые базальты тылопых зон являются индикаторами начальной стадии этого процесса

2. Пысокоглппоземпегие базальты активных континентальных окра-

mi ¡шляются практически полными геохимическими аналогами основных вулканитов тыловых .чоп зрелых островодужньгх систем. Влнзкп они и по геодпнамнчсским условиям образования, хотя в пределах активных кон-тииспта.11,ni,(л окраин рпфтогенез непосредственно не связан с субдукци-

OlOIOi'l TCKTOIIUKOi'l.

3. Базальты с вн\трпплппгымн геохимическими признаками, развн-тыс в пределах активных континентальных окраин п 31>слых островных дуг, отличаются от пнутрпилитпых пород пвювых обстамовок (океанические островова, континентальные рифты) обогащешюстыо крупнопошгыми литофпламн (Ва, Sr. НЬ) и связью, через многочисленные переходные разности, с высокм линоземистымп вулканитами, что свидетельствует об определенных особенностях нх генезиса - участии в процессе плавления вещества надсубдукцношюго мантийного клина, ме-тасоматнчески гг])соб])азовашюго в результате предшествующе!'! субдук-цшь

Между co6oií базальтовые породы окраннно-контннентальных и островодужньгх вулканических структур различаются особенностями изотопного состава. Первые характеризуются отчетливой ЕМ I изотопной спецификой. что указывает на вклад пннашх горизонтов субконтпненталь-hoíí литосфе])ы в их генезис.

-i) Геолоп 1чеекпе и изотопные данные, полученные при изучешш вы-сокоглнноземистых базальтов Восточного Спхотэ-Алиня, свидетельствуют в пользу двухэтапнои модели развития Японского моря: с начальными этапами (42 -24 млн лет) связаны излиянии ппшозсмпстых базальтов Восточного Снхотэ-Алиня: с заключительным (24-15 млн лет) - вулканитов тыловых зон coBj)eMeiuioii осгроводужноп системы Японии.

Практическая значимосп, работы. С высокоглнноземистымн базальтами активных окраин комитентов связаны многочпелешсые протяженные прпбрежно-морскне россыпи ппаномагметита, легированного V. Сг. Ni, Zr. Уже сейчас становится реальной нрсспсктнва их использования. Исследования по нстролого-геохимнчсскоп типизации базальтов, несомненно, ван;ш»1 ,чля ])euieinni проблем металлогеническон спсцпалпзацш! различных магм, для целей геологического картирования н реконструкции тектонического режима формирования.

Фактический материм п метопы исследовании. Работа основана па опыте 20-летних личных исследовании петрографии, минералогии и reo химии базальтоидов Восточно Сихотэ-Ллннекого вулканического пояса и Курило Камчатской осгроводужноп системы. За ото время автор провел

-1

18 полепил сезонов к пределах восточного Сихотэ-Алшш, Камчатка. Курил. участвовал i! репсе па ппс "Первенец" в акватории 1\\-рнльскнх остронос. а также, для получения сравнительного материала, посетил Гаванские острова и Яионшо.

В работе использовано более 3000 новых силикатных анализом вулканических пород, около Л00 определении состаг.а минералов. большое число анализов редких элементов, включая редкоземельные (около 100), 25 определении изотопного состава Sr и Nd ч около 30 определении абсолютного возраста. Анализы выполнены в основном по образцам из коллекции автора.

Содержания петрогеннмх элементов определялись традиционным химическим методом в лабораториях Дальневосточного геологического института ДВО РАН: концентрации микроэлементов - количественным спектральным (Ni,Co,Cr, Y,Pb,Cn,Zn) и ренттспо-флюоресцентным (Hb.íki.Sr,Y.Nb) анализами в том ;ке институте; IIf.Ta.Th и редкоземельные атемешы (НЕЕ) - неицюшю-актш'.ациоиш.т методом п Ннстн-туте геохимии и аналитической химии (Москва) и в Институте геологии и геофизики (Новосибирск-). 15 качестве стандартов использовались образцы ЛОВ-1 (андезит), GSP-1 (граподиорит). СГД-1А (габбро) и ДВА, ДВН (андезит). Аналитическая ошибка ддн большинства микроэлементов не превышает 10%, что подтверждается параллельным анализом некоторых проб, выполненным в Университете Хоккайдо (Япония).

Анализ минералов выполнен на мнкрозонде "Сатевах" в Институте вулканологии ДВО РАН (Пстропавловск-Камчатскнп). Рабочие условия -20 kV напряжение и 50 мА ток. 13 качестве стандартов использованы природные силикаты (санидин для Si.К.Na,Al; диопсид - для Са и Mg; оливин - для Fe: ильменит для Ti и родонит - для Мп). Ошибка анализа - 3% 2с.

Соотношения изотопов Sr и Nd были измерены в Университете Окаяма с использованием масснектрометра Finnigan МАТ 201. 8,Sr/'Sl\Sr и ,4,'Nd/' "Ncl отношении нормализовались к 8(iSr/S5Sr=0,1194 и 1 "'.Nd/1 "Na=0,721!) соответственно. Отношения изотопов Sr для NBS 987 п изотопов Nd для JB-Ia в процессе изучения были 0,710248±0.000008 (2ст среднее irx четырех значеиш"|) и 0.511774+0,000010 (2с среднее их двух значении), оначения KWI) были рассчитаны с использованием Clll'í! (Cliondrilie Uniionii Reservoir) параметров. Современные значения 1 '"'Sm/1 "Nd и "'Nd/'"Nd принимались соответственно 0.512038 и О.ШМ. 17Sm=l.i.54 10 |2у 1 .

Определении калин-аргонового возраста пород выполнены в !>шшер снтете Окаяма. Анализируемые. образцы дробили, промывали дистиллированной no;i,oii и просушивали. Часть образца истирали в пудру и анализировали на содержание калия методом рентгеновской флюоресцентной спектроскопии. Содержание аргона измеряли методом изотопного разбавления. Возраст н ошибки рассчитывали с использованием метода, предложенного в работе [iN'agao, Ilaya, 1988].

Объем н структура работы. Диссертация, объемом ¿Vi сграниц, состоит из введения, заключения, пяти глав, 20 таблиц п 94 рисунков

Публикация п апробация работы. По теме оггублшеованы 1 монография, 3 коллективных монографшк более 05 статен преимущественно в центральных н зарубежных (5) изданиях. Основные положения работы докладывались на различных региональных, всесоюзных н международных совещаниях п симпозиумах, в том числе на V Всесоюзном петрографическом совещашш (1970), V Всесоюзном совещании по термобарогсо-хнмин (1978), на П Всесоюзном совещашш ''Природные газы и их роль в формировании земной коры н месторождении полез1п,гх ископаемых" (1983), Всесоюзных симпозиумах по геохимии магматических пород (1981, 1983), Всесоюзных конференциях по проблемам палеоиулканнзм;! Дальнего Востока (1973, 1979), 1 Всесоюзном симпозиуме 'Термодинам 1жа в геологии" (Суздаль. 1985), Всесоюзном совещашш ''Магматические флюиды н их эволюция" (1985), XXVIII Международном геологическом конгрессе (Iüioto. 1992).

Работа проводилась в лаборатории петрологии вулканических формации Дальневосточного геологического института ДВО РАН. Исследования велись в тесном контакте с коллегами этого и других академических институтов и .МипГео России. В разное время автор плодотворно обсуждал многие аспекты работы с В.Г. Сахно, В.В. Ветреншпковым, С.А. Щекой. С.А. Коренбаумом, А.II. Ханчуком (ДВГИ. Владивосток). А.Б. Перепеловым п А.П. Альмухамедовым (институт Геохимии, Иркутск). Г.П. Пономаревым, О.И. Волынцом п Э.Ю. Балуевым (ПВГнГ. Камчатка), A.A. Арнскппым (ГЕОХП, Москва), С. Окамурон (Ушгверснтел Хоккайдо. Япония), Р. Аркулусом и С. Эгпшсом (Австралийский 1 lai тональный университет, Канберра) и др. Автор глубоко признателен коллегам за поддержку, помощь н полезные; дискуссии.

Глава I. ПРИНЦИПЫ ВЫД12ЛК1П1Н МАГМАТИЧЕСКИХ СКГ'ИИ

Из-за недпекретноеш спектра ео<тавов земных магматических nopo;i

г;

возникают определенные, сложности при их классификации. I? настоящее «рема определились два основных подхода 1; решснню этой проблемы. Традиционный подход оснооыпастся па использовании иетрохимичс тих критериев. Опубликовано множество классификационных схем подобного типа (г, том числе и на основе сложных математических выкладок). Чаще всего к качестве дискриминантов пеполизутот содержания пли соотношения щелочен [ РессегШо, Тау1ог, 1970; Классификация..., ¡981: 1,е \lailre. 1989 и др.]. С учетом экспериментально установленного нпзкобарнческого термического раздела между насыщенными и недосы-щепнымп кремнекпелотоп расплавами [ I [одер. Тилли, 1905], выделяют субщелочные, или толситовые, по [Подеру, Тилли, 1905] (с нормативным кварцем, пптерстсном или оливином) и щелочные (с нормативным нефелином) типы или серии магматитов. Среди субщелочных, чаще всего по формальным признакам, выделяют нормальный (известково-щелочной пли высокоглиноземистып) и низкокалпевый (тол ситовый) типы. различия между которыми проявляются в содержаниях не только щелочен, но н .\ioOo [NN"¡1x1)11. 1991] (от 1С до 20 мас% в глиноземистых базальтах и андезитах и 12-10 мас% в тодептах). В дашюн работе для определения основных пород с повышенными содержаниями глинозема предпочтение отдается термину ''вмеокоглшюземнетын базальт".

11нзкокалпевал толептовая серия характеризуется значительным накоплением железа в процессе дифференциации, но жетезнстость и щелочность, скорее всего, являются двумя независимыми петрохпмнчеекпмп параметрами [Волынец. 1993]. Первый определяется флюидным режимом генерации и эволюции магматических расплавов (Сапшс1\ае1, 1990], атороп - главным образом составом и степенью плавления магматического субстрата, а также степенью дифференциации первичных расплавов.

Однако при решении истрогенетнческих вопросов более информативны содержание и распределение микроэлементов, вариации которых отчетливо коррелируют с геологическими особенностями формирования базальтов. Ото привело к возникновению пдеп выделении типов магматических пород по геодинамичеекчм постановкам развития (Реагсс. Сапп. 1971. 1973]. Первоначально были идентифицированы геохимические признаки базальтов океанических, субдукцнопных и впутриплитных обстановок. И настоящее время среди океанических базальтов выделяют обогащенный (Р пли ГС-МОПП). нормальный (¡Ч'-МОНИ) п переходный (Т-МОПВ) геохимические тины. .15 качестве самостоятельно!'! группы рассматриваются основные породы задуговыч морских бассейнов (ВЛИВ),

значительно варьирующих по составу - от типично океанических до ост роводужных. Субдукциопные обстановки по составу- фундамента и геодп пампчеекпм условиям формировании подразделяются на островные дуги и активные континентальные окраины, вулканические продукты которых часто рассматриваются в качестве представителен одной геохимической серии (1ЛГ>). К внутрнилитнои обстановке относят континентальные рифты и океанические острова [НоШшоп, 1903], достаточно близкие между собой по геохимическому составу основных вулканических по]>од.

В текгопо-геохимическом систематике те])мнн геохимическая серии п])инпмает особое значение. Существуют различные его определении, но актор придерживается формулировки, предложенной О.Л. Богатнковым с соавторами [Эволюция..., 1987] и впоследствии уточненной О.II. Вольш-цом [1993]: под геохимической серией понимается естественная ассоциации магматитов. обладающих общими петро-гсохимическими признаками. формирующих самостоятельные ноли на классификационных диаграммах и характеризующих определенные геодинамиче-скис обстановки формирования.

Тектоно-геохтпгческая систематика магматитов представляется более перспективной по сравнению с чисто петрохимическои по трем основным причинам. Во-первых, породы, формирующиеся в различных текто-штеских обстановках, различаются между собой, как правило, комплексом геохимических признаков, что затрудняет использование петрологических терминов при их систематике. Во-вторых, тектонический по терминам, по геохтпгческий по сути принцип классификации основывается на а!кинзе распределения микроэлементов и изотопов, поведение которых в магматическом процессе описывается более простыми законами. II наконец, рассмотрите геохимических признаков вулканических пород во взаимосвязи с геодннампческимн условиями формировании исключительно важно доя палеогеодииамнческого анализа п реконструкций. К настоящему времени тектоно-геохимическая систематика недостаточно детально разработана, п при петрологических исследованиях чаще всего нсполкзуетея двойственный подход: по петрохпмнчеекпм признакам выделяются группы пли типы магматических пород, которые затем на основании геохимических и тсктошгческих критериев объединяются в геохимические серии. 15 данной работе пспол1>зуется такой же подход.

Дли выделения генетически родственных комплексов базальтов, г. диссертации используются соотношения некогеретных элементов н изо топов, соотношения концентраций которых г. породах должны оставаться

постоянными, независимо от нропехождс! пш их I! результате плшинши одного исходного субстрата пли кристаллизационной дифференциации единого первичного расплава [АНегр'е е1 а]., 1977].

Для разделения этих двух процессов применилось отношение концентрации некогерентных элементов (Сц) к элементам, комбинированный коэффициент распределения которых близок к 0.1 (Г,'и) [АИе^ге е.1. а1., 1977]. Важную петрогенетпческую информацию несут также соотношения некоторых когерентных элементов, например N4 и Со [Мартынов.

К сожалению, из-за высокой стоимости анализа, баш; дашгых по содержатпо микроэлементов и изотопов в магматптах но крайней мере на порядок меш,ше такового для петро-генных окислов. Поэтому для систематики магматических по]>од в данной работе используется и такой петрохп-м1Р1ССкт"1 критерии, как относительная глпноземистосгь (а11п = А1/1!++ 0,5В2 1{ к-=Ха+К". В2'=Са+Мд+Ге). достаточно адекватно отражающий их главные минералогические и геохимические особенности [Коренбаум. 1987: Мартынов, 1091: Мартынов, 1993]. Графическим выражением минералогической глипоземистоети может служить диаграмма (2Ре+Мд)-Са-(А1-Ха-К) (рне.1). важной особенностью которой является то. что фракционирование большинства породообразующих минералов основных эффузпвов (за исключением клниоппроксена п глиноземистой шпинели), а также вариации общего давления в зонах генерации магм не оказывают существенного влияния на величину Са/(А1-.\а-К). Следовательно. в генетически родственных магматических сериях оно должно оставаться постоянным, отражая в нервом приближении состав магмогенерпрующего субстрата.

1983] и Tí н V [Sliervais, 1982].

Ol Ml

Ор>.

Срх

Р общ

П..

С.гл

iL ьр

г , м 40 6и 00

Fe 4- Mg Al —Na - К

Рис i Диаграмма (ZX''e \ Mg) -C(г-(\l~Na-K) и тренды эволюции рас плавок при фракционировании минеральных фаз, изменения общего дааления(Р00щ). Sf - направление изменения составов базальтов при взаимодействии с морской водой, Ol-оливин, Срх-клинопироксен, Орх-ортопироксен, PI ^q.¡q()-плагиоклаз и его номер, Sp-шпинель, Aft-магнетит.

¡Три построении диаграммы ис пользовались экспериментальные данные [Jaques. Green. I9S0; Sc¡¡f¡¡cd. et al. 197 SJ

Глава 2. ГКОДИНЛМИЧЕОКНЕ OCOIiEIIHOCT1I ФОРМИРОВАНИЯ

ЗОН КОННГ.тШЦИИ СУПДУКЦИОННОГО ТИ11Л

Активные окраины континентов и так п.'1зываемыс зрелые островные дуги (Япония. Камчатка) близки между собой по большинству геофизических и геохимических параметров и в соответствии с представлениями С. Уеды [Uycda, Kanamori, 1978; Uyeda, 1982] должны выделяться в один. Чилийский ТШ1 субдукцшк Его особешюстыо является встречный характер ориентировки векторов перемещения литосферных плит, пологие утлы наклона субдукцноншдх зон и незначительное растяжение в пределах тыловых зои. не приводящее к полному расколу литосферы н образованию окраинного моря. Тем не менее тыловодужное растяжение существует, в связи с чем возникают определенные сложности в оценке текто 1П[ческого режима формирования геологических и характера пропиленного магматизма. Эта проблема находится в стадии изучения, но считается, что хотя в целом еубдукцпонные зоны следует относить к областям сжатия, в более мелком масштабе (10-100 км) здесь могут быть проявлены и растягивающие напряжения [Ilawkins et al., 1984]. Условиям сжатия отвечают зоны прямого взаимодействия плит, растяжения - тыловые, области. а между шыи располагаются пояса сдвиговых разломов, соответствующие проявлению дугового вулканизма. Здесь все еще преобладают направлении сжатия, однако характер силовых полей способствует развитию сдвиговых сколов, пересечение которыми глубинной магмоподводя-щен зоны приводит к возникновению стратовулканов. Предполагается, что причина нарастания растяжения по мере удаления от границ взаимодействующих плит может являться следствием пассивного пли активного днанирнзма, а также динамической циркуляции верхней мантии.

В пределах активных континентальных окраин наряду с тыловыми зонами растяжения (Андийский вулканический пояс) выделяются обстановки осевого рифтогенеза [Ярмолюк. Коваленко, 1991]. например Провинция Бассейнов и Хребтов запада C11JA. Ее своеобразие заключается в формировании рнфтовоп системы в пределах краевого вулканического пояса после завершении субдукцпошшго магматизма. Природа сил, вызывающих осевой рпфтогепез, так и«: остается в области гипотетических построений. Так, Р.Христнанеен и Н.Линмап [Christianseu, Lipman. 1972] связывали происхождение Провинции с действием сил, вызванных перекрытием континентальным блоком спредпнгового центра Восточно Тихоокеанского поднятия. Г.ГЬоп [Eaton, 1984] сделал вывод о развитии Провинции вначале, как виутрпдуговон области растяжения, а затем как

К)

раздвиговой доны, связанной с трангформпымп перемещениями вдоль разлома Сан-Лидере. Причем современный тектонический режим сохраняет физическое состояние литосферы в период развития задуговоп облает! I J).'! сшжо;п:я.

Таким образом, гоодпнампческая обстановка формирования магматических комплексов активных континентальных окраин и зрелых островных дуг1 характеризуется сменой режима сжатия во фронтальных частях режимом растяжения - в тыловых. Более сложная картина наблюдается в пределах запада Северной Америки из-за наложения процессов, связанных с активностью субдукцнонной зоны и трансформных разломов.

Глава 3. ПЛЗАЛЬТСШЫ¡1 ПУЛКАПИЗМ ЗРЕЛЫХ ОСТРОВНЫХ ДУГ

Базальтовый вулканизм зрелых островодужшлх систем в работе рассмотрен на примере Камчатки (глашплм образом) и Япошш.

3.1. Япония

В диссертации приводится краткая характеристика пояса северовосточного Хонсю, история формирования которого, до начала раскрытия Японского моря, была тесно связана с развитием Азиатской континентальной окраины.

Согласно существующим представлениям, раскрытие Японского моря произошло сравнительно быстро в интервале 21-14 млн лет, в соответствии с чем в пределах северо-восточной Японии выделяют три стада в i вулканической актшшостп: предшествующая раскрытию (>16 млн лет), синхронная (1G-14 млн лет) и совремешщя (<14 sun лет) [Nolula et ah, 1988].

Домиоценовые (эоцен -олнгоценовые) вулканические порода»!, выходы которых известны в пределах япономорской части Хоккайдо п Хонсю [Geology of Japan. 1991]. представлены рполптамп больших объемов, спекшимися туфами, андезитами л небольшими количествами базальтов [Nolula et al., 1985]. Вулканические образования раннемноценового возраста (базальты, рполпты. спекшиеся туфы). распространенные также в узкой прибрежной полосе побережья Японского моря, по ряду геохимических признаков (сравнительно низкие величины LI LK/IIFSK. Hf/'VI>. высокое еоде||;капие НГ н др) близки к внутрпилпгпым лавам [Okamura. 1987] н характеризуются изотопной зональностью (возрастание ft'Sr/8bSr и падение 1 ЦХф/1''N<1 по мере удаления от вулканического фронта).

противоположной таковой для лав современной островодужноп системы, но типичной для окраипно-континента, п.ныч структур [Nohda el al., 1988].

К продуктам вул1санпзма. синхронного открытию Японского моря, относят метасомагичсскп измененные вулканические и вулканокластиче-скпе образования андезитового, базальтового и риолптового составов, объединяемые в так называемую ''формацию .¡слеш.к туфов" о]>еднего миоцена [Geology of Japan, 1991].

В составе четвертичных вулканитов СП Японии в рамках поперечной пстрохимической зональности островной душ выделяют три вулканические серии, каждая из которых включает породы основного п кислого составов: 1) шгзкокалпсвая толеитовая: 2) высокоглпноземистая, или высокощелочная толеитовая: 3) щелочная [Arainaki, Ui, 1982]. По мере удаления от вулканического фронта увеличиваются содержания К20, РоОд, Ва, Sr, Rb, U, Tli, Cs, Ilf, LREE, тогда как концентрации HREE,

Y. Nb, Zr сохраняются на относительно низком уровне [Fujimaki. 1977].

Изотопные характеристики базальтов вулканического фронта п тыловой зоны резко различны. Если для первых значешгя 8,Sr/88Sr остаются практически постоянными (0,70411-0.70540), пачшшя с третичного времени. то для вторых отмечается резкое увеличение степеш! 1130ТОПНОН денлеп гроваш юсл i в интервале 15 млн лет (рис.2), что, по мнению ряда авторов |Nohda el al.. 1988: Slinto ei al., 1992: и др.], свидетельствует о возрастающем влиянии на состав тыловодужных базальтов деплетнрованиого мантийного днапира, внедрившегося в субконтппепталыто литосферу при раскрытии котловины Японского моря.

Па юго-западе о-вов Хонсю и Кюсю выделяется плиоцен плейстоценовый комплекс платоэффузивов с внутрпплптнымп геохимическими характеристиками, важнейшей геохимической особенностью которого является слабая обопн ценность Ва, lib, К. что рассматривается как

"Sr/**Sr 0,7061-

0,705 % ■ * ' «»

¡ * ? * i : I *

J .-.: :: . • *

0.704 в"----------t

0,703- ífc

0,702_:_:_:_:_¡_

0 10 20 Я0

возрастали лет)

Рис.2. Вариации изотопов Sr в зависимости от возраста вулканических пород тыловой зоны СВ Японии по [Shuto ct al., 1902¡ (упрощена)

ci » ! (дсгол i >cti и) метасоматпческой переработки мантийного источника :¡a счет дегидратации и/плп плавления субдуцнрующей Тихоокеанской плиты IХакашнга el al., 1989, 1990).

Ti mi 141 if>¡[ особенностью базальтов Японского моря являются значительные вариации составов и переходные геохимические характериегики-мс.кду тпнпчно острог,одужиыми и океаническими толентамн. 11зотоппып состав пород рассматривается кап результат смешения деплетпрованного (MORB) и обогащенного (EM II) компонентов, причем в качестве последнего предполагаются пелагические осадки [Consens, Allan, 1992]. По данным 10Аг - ^9Аг метода, возраст образцов базальтов из скваипш глубоководного бурения оцешшается в 15 - 25 млн лет [Kaneoka el al., !992¡.

'Л.2. Камчатка

В геологическом строешш Камчатки, наряду с типичными острово-дужными тект01п1ческимп элементами (глубоководны!! желоб, внешняя невулканпческая и внутренняя вулкашгческая дули), принимает участие и ряд нестандартных структурных образовании, таклх как вулканический пояс Срединного хребта (СХ), Централы ю-Камчатская депрессия (ЦКД), Малко-Петропавловская зона поперечных разломов [Леглер, 1977; Попо-лптов. Волыпец, 1981: н др. |, о происхождении которых существуют самые различные точки зрения. Согласно В.А. Ермакову [Очерки..., 1987], ЦКД. где мощность четвертичных отложении достигает 0,3 - 0,0 км, является типично рпфтовой структурой, формирующей совместно с грабеном пролива Литке на севере п Большерецкпм на юге систему рифтовыу депрессии северо-восточного простирания протяженностью около 1000 км, которая смыкается на юге с Курильской глубоководной котловиной. Соответственно, вулканизм, проявленный в пределах ЦКД, трактуется как рпфтогенпый. В то же время какие-либо геохимические признаки, отличающие эти породы от основных лав вулканического фронта, а следовательно. подтверждающие рпфтогепную природу ЦКД. не отмечаются. Те и другие включаются в одну островодужную геохимическую серию [Волыпец и др.. 1987, 1990: Волыпец. 19931-

Геохимическая специализация оетроводужпоп серии в диссертации детально рассмотрен на примере двух рядом расположенных вулканов южной Камчатки • Мутповского и Горелого. Лавы в. Мутповскпй по основным геохимическим критериям могут рассматриваться как типичные

1,4

öl'

'Cß:

.а.

.ЯьГ

осгроводужиые толсты, обогащенные. по сравнению с океаническими аналогами Л !',>() д. с меньшей ггепенн щелочами, но заметно деплегпро

ванные в отношении rI'iС)2^ СаО, MgO и Ni. Для этих п0])0д также хк рактерпы низкие значения Ni/Co (< I) и Ti/A", глубокий Ta-Nb минимум и III) - Sr - Ва максимум на ciuviíael»диаграммах Пирса.

Сюиа ice luiacci [фнц! фовать ' íü j \ \ ' базальты в. Горелый. Основные,

вулканиты начального этапа формирования современной постройки по ряду признаков (низкое содержание К2О и Ni. высокие - AI2O3 и суммарного железа) близки к базальтам Мутновекого вулкана, но отличаются высокими содержаниями некогерентных элементов и высокозарядных катионов, вследствие чего "глубина" Ta-Nb минимума на спайдердпаграммах у inix заметно меньше. Отличия молодых вулканитов современно -го конуса еще более значительны. OiDi менее глиноземистые

3.S 2.5 с <-5.

о:

О 0.5

2 -0.5 -1.5 -2.5 -3.5

: □

-1

0 12 3 4 FACTOR 1 • 1 D2 V3 .• 4 Рис. 3. Результаты факторного ana лила четвертичных базалыпоа Камчатки.

Фактор1=0.97Ce+0.9C.\di0.9 Иат0.915т +0.9IHf+0.8SEu+0.3JTIi-l-0.S2U+O.SOGd+O.75 Rb + 0. 75 Ва 0.8-JXd-0. SGSm - 0. SS Ей - 0.83П -O.SGd-O.SlTli-O. 74U-0.S1HJ.

Фактор2=0.751Ы-0.701м-0.77Cr-0.7SSi-0.70Со. I-Восточная вулканическая зона; 2-Цстпрально-Камчатская депрессия : 3 ('ре данный .хребет ; 4- Западный пояс. По дан иым [Волынсц и др.. ¡900: Kersting. Arcutus. 1091 /.

(АЬОз - 16-17 мас%), но более высококалпевые (КоО > 1 мас%), с высокими содержаниями Ni (30-100 г/т) и значениями Ni/Co (>2) но сравнению с базальтами вулканического фронта. В этих породах заметно выше содержания некогерентных элементов, причем как подвпжпых во флюидной фазе (I^O. Rb), так п

относительно инертных (Nb, Zr, V, Ni, Сг и др.), что, учитывая близкую магнез! юлы гость, нротнворсчиг возможности образования базальтов двух вулканов в результате дифференциации однотипных первичных магм. В то же время основные эффузивы современного конуса в. Горелый нельзя относить и к внутрпгшитной геохимической серии из-за отсутствия в ассоциации щелочных лав и особенностей распределения пекогерептных элементов (обогащепность lib. Sr. Ва н дсплетпровано?лъ в отношении Та п Nb).

По СВОИМ геохимическим признакам ОНИ близки ТОЛЬКО к ТЫЛОВОДуЖНЫМ

базальтам вулканической дуги СВ Японии.

Анализ литературных данных |Волынец и др., !!)!)()] показывает, что породи, близкие по составу базальтам к.Горелый, действительно отсутствуют во фронтальном (Восточном) вулканической зоне Камчатки (ВЗ), по широко распространены в ЦКД " ('Х- В пределах последней локализуются и основные лавы с внутрнплитнымн геохимическими характеристиками, формирующие фронтальную ареалыiyто зону х[>ебта (плато бассейна р.Апапка и др. ) н ряд вулканов центрального тина (Ичинскап грутта вулканов).

Таким образом, при геохимической типизации основных вулка!штов Камчатки необходимо учитывать, что raí; называемая оетроводу;кнан геохимическая серия неоднородна rio своему составу и включает заметно различающиеся между собой по петрологическим характеристикам базальты фронтальной и тыловой зон. Кроме того, переход от островодуж ных толептов 1S.Î к базальтам с внутриплнтпымн геохимическими характеристиками СХ происходит через многочисленные промежуточные, разности с постепенным ростом коицентрацш! некогерептшлх элементов н умеиьшешюм creneini деилетироваипости в отношении Та и Nb. На рис. 3 приведены результаты математического сопоставления составов поздпе-кайнозонскнх базальтов Камчатки на основе собственных и литературных [Волынец и д[).. 1990] данных. Отчетливо видно, что, хотя фигуративные точки грех вулканических зон обособляются в самостоятельные поля, эти поля не дискретны, а грашицл между ними не четкие. Такое изменение составов пород логичнее описывать в рамках поперечной геохимической зональности, причем в эту зональность необходимо включать и виут-рнплнтные лавы. В связи с этим более правильными кажутся ранее существовавшие представления о необходимости объединения всех позднекаи-мозоиских вулканических проявлений Камчатки в единый пояс (Восточный), по отношению к которому вулканические структуры СХ п. как следует из полученных нами данных, ЦКД занимают тыловое положенно [Геология СССР, !9С>4].

Л.4. Проблемы геоунчпчеекон типизации базальтов зрелых

оетроводужных систем

На примере Камчатки и Японии отчетливо видны все сложности геохимической типизации базальтов оепюводужных систем, которые, с

одной стороны. очень неоднородны по петрологическим признакам. а г другой - их составы ие обрадуют дискретных геохимических групп.

Хотя е. большинстве ост ровных дуг. включая Алеуты, Курилы, Камчатку, Японию, преобладают варьирующие 110 щелочности высокоглннозем п-стыс эффузпвы, широко распространены там н сильно не-досыщенпые крсмнекпслотой фельдшпатоидд иле 'п «гы

(Индонезия. Папуа Новая Гвинея, Италия), а также умеренно недосыщенные пикрнты. анкарампты и щелочные оли-вшювые базальты (острова Малые Антильские, Соломопо-вые, Вануату). Причем данные по распределению радиогенных изотопов и иекогереитиых элементов указывают на гетерогенность глубинного источника островодужных вулканитов и важную роль геодинамических факторов в их петрогепезпсе [АгЫш е1 а]. ,1991; Реагсе, Рагкшэоп. 1993; и др.].

В то же время на примере Японии и Камчатки показано, что рад-личные нетрохпмпческпе типы островодужных вулкашггов с вязаны между собоп через многочисленные переходные разности. По мерк: удаления от вулканического фронта в базальтах достаточно закономерно увеличиваются содержания калии, титана п большинства др\тих не когерентных элементов (включая легкие лантаноиды), значения ЬНЕЕ/НПЕЕ, ЬКЕЕ/МГЕ (рис. 4), ХЧ/'Со, по уменьшаются отношении концентрации крутшонопш>[х лптофилов к высокозарядпым катионам. заметно возрастает в этом направлении п величина минералогической глипоземнстоетп, причем на диаграмме Са - (А1 Ка-К) - (2Ее+Мй) фигуративные точки

¡(1

S г Rb Th Nb р 11Г Ti "rt Со К B,l Та Се Ъ Sm V Ni

loor

V \ V

Ш i m г

□ 3

а иь и » р га и щ й

К Во Та Се Ъ Бт У № Рис.4. Снайдердиаграммы Пирса для различных геохимических типов базальтов северо-востока С Сулавеси (Л) и Японии

(Г,):

1-3 - базальты внутриплатные (I). оысо-коглиноземистые тыловых (2) ч фронтальных (3) зон. Источит; данных: УозЬШа. АоЫ. ¡984: ГиУчшч-а. 1938: Гя^шт" е/.а/.. 1991

Са

oí с

MORli - — . (

Al-Na-К

o 1 ■ 2

> 3 • 4

O 5 6 т 7

оетроводужных базальтов укладываются в груболппейный тренд (рис. Г>). Если для толстой вулканического фронта величина Ca/Al-Na-K колеблете я от 0,5 до 0.8 (в сродном 0,7), то в лавах тыловых зон она приближается к 1.

И связи с этим оетрово-дужные базальтонды либо объединяют в одну геохимическую серию, либо, с определен! юн долен условности, среди m гх выделяют несколько серии.

Первый подход, хотя и широко практикуется во многих зарубежных петрологических работах, вряд ли можно считать целесообразным. Например, Дж. Пирс [Реагсе, 1983], анализируя распределение некогерентных элементов, сделал вывод о геохимических различиях высокоглиноземистых базальтов островных дут и активных континентальных окраин, связав эти различия с особенностями состава надсубдукциоппого мантийного шина. Но, как будет показано в дальнейшем, повышенные содержашш высокозарядных катионов, калня и родственных элементов характерны и для высокоглинозсмп-стых базальтов тыловых зон зрелых островодужных систем (рис.. 4), вследствие чего необходимо искать иные объяснения этому феномену.

В качестве примера второго подхода к систематизации островодужных вулканитов можно привести последние работы К. Хокссворса н 0.11. Волыкца. Критерии классификации островных дут К. Хокесворса с соавторами [Hawkesworth el al., 1991] - величину Ce/Yb базальтовых пород-полюя считать в полно!! мере удачным, поскольку он не учитывает существенные вариации составов вулканогенных образовании сложных островодужных систем. Например. Японии отнесена к тину островных дут с низкой величиной Ce/Yb. хотя только тгзкокалпевые толеиты фронтальных зон соответствуют этому критерию, тогда как тыловодужиые высоко

10 20 30 40 50

Рис 5. Часть диаграммы ('<! (Л1 Да К)-(^fg^ ХРе) для базальтов зрелых островных дуг

1-3 - Камчатка: глиноземистые базальты фронтальной (I) и тыловой (2) зон. внутри -плитные лавы (3); -1-6 - то же для вулканического пояса СГ> Японии; 7.3 СВ Сулавесч: глиноземистые базальты тыловой (7) и фронтальной (3) зон. Полями на диаграмме оконтурены составы базальтов срединпо-океанических хрео тов (МОВП) и океанических островов (01В)

глиноземистые базальты заменю обогащены Се.

Выдела и 1с О.II. Вольгпцом [1987; 1993] в пределах Камчатки па-ряду с островодужноп п тан называемой внутрнплнтноп геохимической серии, несомненно, является шагом вперед в пониман1П1 особенностей магматизма этой сложной островодужноп системы, но и эта систематика не лишена недостатков. Во-первых, высокоглпноземиетые базальты фронтальных и тыловых зон, включаемые в островодужную серию, с\тцест-вснио различаются по петрологическим признакам; во-вторых, так называемые ''внутршшитные'" эффузивы не образуют в полной мере самостоятельную геохимическую группу, а через многочисленные, переходные разности связаны с глиноземистыми вулканитами.

Геохимические разл!гчня высокоглшгоземистых базальтов фронтальных и тыловых зон зрелых островных дут отчетливо видны на слайдер-диаграммах Пирса (рис. 4), бинарных диаграммах N4/Со, Се/ и Се/Бт-5т/УЬ, а также на факторных диаграммах (рис. 3). Геодинампческпе условия формировании их- также различны. Тыловодужные базальтоиды развиваются в условиях за дугового растяжешш, о чем свпдетазьствует:

1)часто ареальныи хараг;тер их излиянии с формированием базальтовых плато и щитовых вулканов (Камчатка, Япония);

2) локализация их в структурах, геолого-геоморфологичесшю признаки которых свидетельствуют о формировании в условиях растяжения (ЦКД, Камчатка).

3) изотопная деплетнрованность тыловодуи;ных базальтов по сравне-ш но с тол сигами вулканического фронта (Япония, Курилы, Алеуты, СВ Сулавесп).

Интересно отметить, что базальты и долернты комплекса параллельных даек о.Шикотан, роль растягивающих напряжении в происхождении которых достаточно очевидна [Говоров и др., 1989], также характеризуются типичными геохимическими признаками тыловодужных базальтов.

Таким образом, различаясь по геохимическим признакам и геодинамическим условиям формирования, высокоглиноземистыс базальтоиды фронтальных и тыловых зон зрелых островных дуг следует рассматривать в качестве представителей различных геохимических серии.

В тыловых зонах Камчатки и Японии наряду с высокоглиноземп-стыми базальтами присутствуют вулканиты с низкими содержаниями глинозема, но высокими - Тк N1). Та н других высокозарядпых катионов, т.е. близкие по составу к базальтам внутрпплнтпой геохимической серии.

По unio.'iwimaiiiK: термина "впутринлитпыи" для характеристики вулканических пород. развитых и пределах границ лптосферных плпг, «ряд ли можно считать удачным. Согласно существующим представлениям, происхождение таких вулканических ассоциации не может быть связано с субдукциен. В пределах же островодужиьгх систем картина совершенно иная. Во-первых, базальты Камчатки и Японии с. впутриплптпоп геохимической спецификой обогащены кругпюпониыми лптофпламп (ВЬ, Ва, Sr) [Волынец, 1993: Nakamura et al., 1990. 1991], во-вторых, эти породы связаны с высокоглнноземистымн базальтами через многочисленные переходные разности, что, в совокупности, свидетельствует о важной роли субдукционных процессов в их формщювашш. Учитывая это, базальты с внутрпшнгпгымн геохимическими характеристиками зрелых острово-дужных систем логичнее рассматривать как особый геохимпчеекпи tibi, характеризующий субдукцнонные обстановки, непосредственно связанный с тектоническими особетюстями их развития.

i БАЗАЛЬТОВЫЕ СЕРИИ ЗРЕЛЫХ ОСТРОВНЫХ ДУГj нарастающее растяжение

Субдукционная серия фронтальных зон

высокогпиназемисгые пизкока/шевыа и НИЗКОТИ1ЯНИСТЫ&

базальты

Ь fyxj 1 мае%-

Ca'AI Ыа-К-05 0 3 ■ Се Yb~3,6iU, 6: М&Х1,% j s TiA/<3Öi 20<Ba.:La< 75; 25<la,Ta<70

Рнфтогенные серии тыловых зон

высокоглиноземистые, j высокотитанистые, субщелочные базальты j переходного типа ] внутриплитные, ниэкоглиноземистые, высоко титаннс гые, щелочные и субщелочные базальты

К,0> I мас%; TiO> 1 i мас%; Са А1-Ыа-К=0.6-0,9; \ Ce/Yb=14,7-55; Ni/Co>1,2; I TiA/~30-70; 17<Ba La<75; j 25<La Ta<50 | К.О>1 мас%; ТЮг> 1.2мас%; Ca/Al-Na-K=1; Ce/Yb= 15-45; Ni/Co>3; Ti/V=30-100; 15<Ва La< 17; tO<La.Ta<25

Размещение различных геохимических типов базальтопдов в пределах островных д\т конт!)олируется поперечной геохимической зональностью. Рассматривая причину се возникновения, исследователи обращают внимание на физико-химическую сторону процесса (различия составов магматических источников, вклад субдукцпонного компонента, глубина расположения магматических очагов, степень парциального плавления и коровой контаминации т.д.). хотя первопричина скорее всего тектоническая - закономерное изменение геодпнаш/чегкою режима, с нарастающим растяжением по мере удаления от вулканического фронта. С учетом этого среди основных вулканитов зрелых островных дуг предлагается вы

деляп» собственно субдукцпонную п рифтогенные геохимические серии (ем. схему). К первом необходимо относить высокоглиноземиетые, низкокалиевые эффузнвы фронтальных зон. формирующие крупные страто-вулканы в тесно!-! ассоциации со средними и (спелыми по составу породами. Рифтогенные серии включают развитые в тыловой зоне серии базальтов: I) высокоглшюземнстые, субщелочные, с повышенным содержанием титана и 2) низкоглиноземпстые, высокотптанпстые, повышенной щелочности с внутриплптнымн геохимическими характеристиками.

Глава 4. БАЗАЛЬТОВЫЙ ВУЛКАНИЗМ АКТИВНЫХ

КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ OKI'AHH

Активные континентальные окраины и зрелые островные дуги хотя и близки между собой по геолого-геофпзнческнм параметрам, заметно раз личаются строением и составом литосферы, что дол паю отражаться в геохи.мическ!Ех особенностях магматических пород. В работе этот вопрос рассмотрен на основе собственных материалов автора по восточному Сн-хотэ-Алншо и обобщения новейших' литературных данных по Андийскому вулканическому поясу и западу США.

4.1. Восточно Снхотэ-Алинскин вулканический пояс

Восточно Снхотэ-Алппскнп вулканогенный пояс (ВСАВП), рассматриваемый как мезо-кайнозойская активная окраина Азиатского континента. в современном виде представляет собой непрерывную полосу вулканических и интрузивных образований верхнемелового-позднемпоценового возраста, тянущуюся вдоль побережья Японского моря и Татарского пролива на расстояние около 1500 км при ширине 20-90 км. Фундамент представлен преимущественно террпгенпымп породами Нпжнеамурского (на севере) и Кемекого (центральная п южная части) террейнов [Ханчук, 1993].

Разрез пояса начинается с верхнеадьбеких или альб-ееноманекпх кислых эффузнвов или гуфо-террпгенных отложений, которые с резким угловым несогласием перекрывают складчатые комплексы п коллизионные граниты [Рыбалко. 1987; Михайлов,, 1989]. В сеноман-туронское время (97,5-88,5 млн лет) происходило накопление лав и ппрокластов преимущественно андезнтового состава с одновременным отложением вулканогенном молассы в депрессиях. Породы этого возраста объединяются в больбннскую (на севере), сппапчипскую и петрозуевскую (на юге) спиты.

В еенонекое время андезитовый вулканизм сменился преимуществен

ПО ТрсШПНПЫМП излияниями КИСЛЫХ НГНПмбрПТОВ, внедрением многочисленных лппаритовых экструзии и крупных гранитных интрузий. Па юге кислый вулканизм был более интенсивным, в результате чего здесь образовались мощные (до 1000 м) ппшмбрнтовые покровы, преимущественно лппаритового, реже липарито-дацнтового п дацптового составов, выделяемые в приморскую серию туроп-кампапского возраста (00-87,5 млн лел').

В Маастрихт-датское время. с началом субдукцпп под Евразию Тихоокеанской плиты, происходит смена кислого вулканизма на более основной андезнтовый, а в дальнейшем - базальтовый п смешение его активности г. северу. Преимущественно апдезптовые по составу породы выделяются в самаргпнскую свиту (па юге) или андезитовую толщу (на севере).

Начиная с датского времени (для южной части пояса) и с эоцена (для центральной н северной), территория ВСАВП стала ареной высокоглиноземистого базальтового вулкашгзма. активность которого продолжалась около 50-55 млн лет. Максимальная его интенсивность быта характерна для центральной части пояса, где в результате деятельности вулканических аппаратов как центрального (главным образом, щнтовьгх вулканов). так н трегцннного типов сформировалась мощная пачка высоко-глпноземпстых базальтов п андезито-базальтов. На юге п севере с ними переслаиваются кислые вулканиты, достаточно большие объемы которых дают нам основание рассматривать I гх совместно с базальтами в качестве представителен контрастной базальт-лшшрнтовой формации.

Позднекаппозойская эпоха магматической активности (10-3 млн лет) связана с формированием сравнительно небольших вулканических нлато. широко распространенных не только в пределах восточного Сльхотэ-Алпня (Совгаванское, Нельмннское, Шуфаискоо. и Шкотовское плато), но п на значительных территориях Китая. Кореи и юго-западной Японии.

4.1.1. Комплекс пысокоглипозкмистых базальтов

Блоковое строение вулканогена, отмеченное впервые Э.П.Пзоха |)УСС], отчетливо выражается в особенностнх проявления базальтового магматизма. В пределах восточного Спхогз-Алшш выделяются три вулка-шшеские зоны.

К' Южной (ЮВо) относятся базальтовые поля, располагающиеся южное бассейна р.Единка. Наряду с основными породами кайнозойского возраста, здесь широко развиты верхпомсловые кислые и средине по составу вулканиты. Среди высокоглнпоземистых базальтов выделяют кузне

поиске, (даннн палеоцен), салибезеке. (эоцен-раннпй олшоцен) и кп-знпске. (нижний-средний миоцен) спиты |Олейников, 198!)),. В их составе преобладают потоки базальтов, андезито-базальтов и андезитов, с редкими линзами туфов, конгломератов, песчаников, аргиллитов .

К Центральной вулканической зоне (1 (Во) относятся вулканнче-екпе п])оявления, занимающие огромную площадь вдоль побережья Татарского пролива от бассейна р.Едшша па юге до шпроты с.Богородское -на севере. Преимущественно развиты базальтовые породы, по геолопгче-ским п структур! ю-вещестоенным характеристикам которых выделяются две подзоны: Совгаванская и Кизннская.

В Соагаоанской подзоне широко развиты молодые иозднемпоценовые платобазальты совгаванской свиты с выходом основных вулканитов па-леоген-ралнемпоценового возраста лшяь в эрозионных окнах. Выделяют кузнецовскую (даннй-палеоцен), соньпнскуто (эоцен), бунлекую (нпжшш-средний олшоцен), демопнекмо (средний-верхний олигоцен) и кнзш!скуто (средни]! миоцен) свиты, в составе которььх гфеобладают базальта, ацдезнто-базальты, сравнительно редко встречаются андезиты конгломераты, алевролиты и песчаники ¡Олейников. 1989: Ахмстьев. 1905].

Кизннская подзона изучена менее детально. С Совгаванской ее сближает преимущественно базальтовый характер вулканизма, но отличает практическое отсутствие ареалов поздиемиоценовых платовулкашггов. По мнению Л.В.Олейникова [1989], к кузнецовской (датского возраста) свите здесь могут быть отнесены только андезиты и липариты, прорванные и метаморфизованные граннтоидами прибрежной серии. Выше залегают сизиманская (верхний эоцен-олпгоцен) и кнзннекая (ннжне-средне-миоцен) свиты сложенные, по данным А. 11. Минаевой, преимущественно базальтами, аидезнто-базальтами, андезитами, лавобрекчнямн и туфами базальтов различной размерности.

К особешгостям Северной зоны, или Нпжнеамурской | Мартынов. 1983, 1990]), следует отнести широкое развитие здесь позднемеловых кислых и средних но составу вулканитов. Начало формирования высоко-глнноземистьгх базальтоидиых толщ относится к эоцену (сизиманская свита). Наиболее молодые вулканиты кнзннекой свиты (миоцен), в разрезах которой преобладают андезнто-базальты, слагают кольцевые или линейные вулканоструктуры.

Петрологическая храктернетика. Близкие по кремнекнелотности

•>9

породы различных вулканических зон и стратиграфических уровней практически не. различаются по петрографическим признакам п в работе рассмотрены совместно.

Назапьты и андезпто-базальты, в зависимости от местоположения образца в разрезе лавового потока, характеризуются массивной, пористой или миидалекаменион текстурой и порфировой структурой, Фспокрпсты, в зависимости от основности, представлены плагиоклазом и оливином, часто в гломеропорфщювых срастаниях. лноо только плагиоклазом. Иногда встречает:« крупные порфировые выделения клиноппроксепа, содержащие включения более ранних по времени выделения минералов.

Состав центральных частей зональных кристаллов плагиоклаза колеблется от 75 до 05 моль% An, иногда основность ядер крупных кристаллов. ксенокристов, может достигать 95 моль% Ал. Состав краевых зон п микролитов основной массы колеблется от 45 до 60 моль% An.

Центральные части крупных фенокрнстов олившьа по составу соответствуют хризолиту, реже гпалосндериту (85-67 моль% Fo). Состав краевых зон колеблется в пределах 75-50 моль% Fo.

Фенокрпсты клпнотгроксспа по составу отвечают авгиту, иногда са-лпту с содержанием 10-23 моль% ферросплптовой молекулы и 37-46 моль% - волластонпговоп. Редко встреча юн [неся ппзкокальцпевые пирок-сешл представлешл броизптом, реже - гпперстепом. Кристаллы часто зо-начысы. но вариации жслезнстостл обычно не превышают 5 моль% Fs.

По содержанию щелочен поздиемелопые-раннемлоценовыс " базаль-топды ВСАВП относятся к породам нормальной, реже повышенной щелочности. ГТо соотношеншо Fe0*/Mg0-Si02 наиболее основные разновидности пород могут быть классифицированы как толенты, но с \-псличением содержании кремнезема их фигуративные точки сдвигаются к границе толеитовой и высокоглппоземпстой (известково-щелочнои) серии.

Содержание петрогенных окислов в базальтах и андезпто-базапьтах варьирует, но преобладают лавы с 17,5-19 мас% АЬОз, 0,5-2,0 Ti02. 5-6 MgO, G.5-8.0 СаО, 3-3,5 iVa20 п более I мас% 1<20.

Зависимость содержании пстрогенных окислов от концентрации MgO в породах проявлена неотчетливо, что, в целом, типично для высокоглн-иоземпстых базальтов [Муег. 1988]. С ростом машезпалыюстп еодержа-ния SiOп К9О в образцах заметно уменьшаются, концентрация СаО возрастает, а А1<>0^ • остается практически постоянной. Вариации со

держаний Nî^O и ТЮ2 не закономерны.

Концентрации Ni в высокоглнноземпегых базальтах ВСАВП колеблется от 30 до 110 г/т, но обычно не превышает 70 г/т. Содержания Со варьирует от 40 до 20 г/г, закономерно падая от базальтов к андезитам. Аналогичная картина отмечается для Sr (254-1000 г/т в базальтах; 375782 г/т в андезито-базальтах; 353-589 г/т в андезитах). Концентрация R1) колеблется от G до 35 г/т в базальтах до 97 г/т в андезитах, т.е. закономерно увеличивается с ростом кремиекислотности и калиевостп. Аналогичным образом ведет себя Ва. 15 базальтах содержание этого элемента варыгрует от 344 до 811 г/т, в андезито-базальтах - G14-1200 г/т, в андезитах - 902-1250 г/т.

Распределение РЗЭ в высокоглшюзе-миеггых базальтах и ai гдез! 1то - базальтах ВСАВП в целом типично для пород этого типа: высокие содержания легких лантаноидов и закономерное уменьшение нормированных к хондрнту концентраций элементов с ростом itx порядкового номера. Сумма РЗЭ варыгрует от 57,75-104,40 г/т в базальтах до 167,27171,2 г/т в андезито-базачьтах. Отношение (Ce/Yb)n колеблется от 2,8-5,5 в базальтах до 5,0-8,6 в андезнто-базачьтах. (La/Sm)n, характеризующее наклон спектра распределении РЗЭ в области легких лантаноидов, варьирует от 1,55,6 в базальтах до 3,3-3,5 в андезито-базальтах.

Соотношение, некогерентных элементов. Ce/La, Zr/La и I^Ofj/La. в

высокоглиноземнстых базальтах ВСАВП близко к постоянной величине. Значительный разброс фигуративных точек- на диаграммах Rb/I.a и

О "025 О 7С35 о "045 0 "С55 0 "065

!7Sr/'Sr

Рис.О. Соотношение радиогенных изотопов в 6а-залыпоидах восточного Сихотэ-Алиня.

1-2 - палеоген-раннемиоценовый комплекс высоко глиноземистых база.1ьтоо: низко- (1) и высокотитанистые (2); 3-6 ■ иозднемиоценовый комплекс илатоэф-фузивов: низкокалиевые (3), умереннокалиевые (I) и щелочные (5) вулканиты Совгаванского и Шуфанского (6) плато. LTB и НТВ - интервалы вариаций соотно шений изотопов Sr но Есину и др. . [ 1.9.92 j. соответственно в низко- и высокотитанистых базальтах ЦВЗ

КуО/Ка типичен для высоког.чпноземпстых базальтовых серии п рассмат рпвается как результат1 высокой миграционной способности крупиононпых лптофплов п магматическом флюиде.

Данные по соотношениям изотонон Нг н особенно N<1 немногочисленны и характеризуют лишь единичные образны СВЗ. I(ВЗ и ЮВЗ. Колебания значении достаточно велики (0,703434-0,705097 для ^'бг/^Зг и

0,512490-0,512905 для ' '".\т(!/1' \\<1). но фигуративные точки (за исключением одного образна из ЮВЗ) располагаются в пределах поля мантийной корреляции (рис. 0). Наиболее деплепгрованы в отношении радиогенных изотопов базальты кизинскон спиты ЦВЗ (19-21 млн лет).

Вопросы петрогенезнеа. Отчетливо двумодальнып вид гистограммы распределения Т1'Одает основание п])едполагат1. существование двух

петрохимических разовидностей выеокоглиноземпстых базальтов ВСАВП -с высоким (>1,3 мас%) и низким (<1 мас%) содержатшми титана. Первые характеризуются устойчиво более высокими концентрациями (^О^.

но пониженными - ДЬ)0^ н 8¡О2- при близких содержаниях всех остальных петрогенных окислов, включая щелочи, МцО и СаО. Для титанистых пород также типичны высокие концентрации некогерентных элементов и высокие значения НГ$ЕЕ,/1Л1ЕЕ, вследствие чего пх фигуративные точки па дискрпмннаптных диаграммах, например ТЬ-НГ/З-Та. часто попадают в пределы поля впутрпплитных эффузпвов. По основным петрологическим признакам высокотитанпстые базальты ВСАВП >гвляются аналогами выделяемого в Лидийском вулканическом поясе '"обогащенного" геохимического пша глиноземистых вулканитов.

О необходимости выделения среди высокоглшгоземнетых базальтов ВСАВП низко- и высокотнтанпстых разновидностей свидетельствует п их различная структурная позиция. Первые встречаются главным образом в пределах крупных кольцевых структур, которые можно рассматривать пак реликты вулканических аппаратов центрального пша: вторые выполняют тектонические грабены северо-западной пли субпшротной ориентировки. Ведущую роль растягивающих напряжении в формировании титанистых базальтов косвенно подтверждают их переходные геохимические характеристики, преимущественное распространение вблизи ареалов позднемноценовых платобазальтов с ннутрнп.чнтнымп геохимическим.1.1 характеристиками, слабая степень дифференциации и близость составов к инзкобарпческой плагиоклаз клипонпрокееповой котектике.

С вариациями объемных соотношений низко- н высокотитанпстых базальтов в различных вулканические .зонах связашл основные элементы неоднородности вулканического пояса. Высокий объемный процент титанистых разновидностей и, в среднем, более низкое содержание К2О (до

0,2 мас%) в ннзкотнтанпстых вулканитах дают основа пне. предполагать значительную роль растягивающих напряя;еипй в формировании ЦВЗ (особешго Сонпсванской подзоны), высокие температуры п степепп плавления глубшпюго вещестт.а.

Данные, полученные в результате изучении высокоглнноземпетых базальтов ВСЛВП, вопреки иигроко раенространнеиому мненшо, свидетельствуют прот!ш значительной роли кристаллизационной

дифференциации и коровок контаминации в их пронехож-дешш. Действительно, в этих породах отсутствует корреляция между концентрациями когерентных (Ni, Sr) и высо-конекогерентных (La) элементов. содержаниями SiOp, К2О,

., 87 8ö„ Sr п величиной аг/ эг, а на

графике Ce/'Yl) - Се (рис.7) их фигуративные точки ¡располагаются за пределами тренда швкобарнческо-го фракцнонпроваш[я. Следовательно, геохпм1[ческпе особениостн высо-котлнпоземпстых базальтов BC'ABIJ оггределяются прежде всего химическими н минералогическими особенностями магматического источника, оценить которые позволяют современные методы геохимического моделирования [Gast, 19G8; Show. 1970: AI legre, et.al., 1977; Hofmaim. Feigenson, 1983j.

Основное уравнение 1)авновеспого плавлении: С1 = C\h/\y0W (l-P') для двух элементов I и П в случае, если 11 представляет собой выеоконе-

когерентный элемент (I >"=|>и=()). преобразуется к виду:

cyc^s'O'+i1,

где S'=IJ¡0/С'о и Г=С"„/С'0( 1-1и).

Последнее уравнение выражается iij»mмой линией в координатах

2(1

плавление эиогота

пламение анфибсяита

I I_I_I_!_

(Се)п

Рис 7. Диаграмма (Се)п - (Се/УЪ )п [Gill,¡982] для высокоглипоземистых ба зальтах ВСАВП.

Концентрации элементов нор.\1ализованы к хондрчту

(I.a/i)„ - (l.a)n улоч наклона S1 и пересечением с осью У - I'. Образцы. связанные между собой различной степенью плавления гомогенного

источника в инвариантных условиях (постоянное Iй), должны формировать линейный тренд в координатах (f/CJ ■ С".

2 1.6 (Li/I).

<•2 Р ,

0.8 0.4 " р- Sr — «— * л: «'о,- ■

"8Г "

Ï 20

10 (La/1),

Рис.8. Отношение (Ln/i)„ - (La)n в высокоглиноземистых базальтах ВСЛВП Залитые знаки - выеокотитаиистые базальты. Дли ХЪ. Ti. Р и ТЬ тренд высокотитанистых базальтов показан штриховой линией. Содержание элементов нормали зовано к составу первичной Земли по ¡ITofinann. Feigenson. 19S3]

На рис.8 показана серия корреляционных графиков высокоглинозе-мпстых базальтов ВСАВП в координатах (La/ i)n - (La)n При анализе

диаграммы обращает на себя внимание хорошо выраженная линейная корреляция большинства некогерентных элементов с La. I [еключенпе составляет К2О п в меньшей степени Ва и Rb, что может быть следствием

как меньшей точности рештенофлюоресцентного анализа по сравнению с нейтроино-актнвацнонным. так п влияния на содсржашш круиноионных литофнлов факторов, не учитываемых* данной моделью, например высокотемпературного мантийного метасоматоза. Высоко- и нпзкотнапнетые базальты формируют единые линейные тренды, за исключением РоО^.

ТЬ. N1) и Ti, что, как и близкие соотношения радиогенных изотопов (рис.0), свидетельствует о близких составах магматических источников. Для Р9О.-, Ti. ТЬ вариационные лпннн двух типов глиноземистых лав

субпараллельны и различаются между собой главным образом величиной 1, что позволяет предполагать более высокие концентрации этих эле мен

тон п магматическом источнике низкотитаинсгых лап. Иная картина характерна для Nrb. Для ищкотитанисгых лав вариационная линия N1) имеет крутой наклон к отрицательную величину пересечения с осью (La/Nb)„ что свидетельствует о прпс.утствш! содержащей данный элемент реститовой мтшралыюй фазы, например рутила.

Особый шп'ерес п])едставляет небольшой положительный наклон трендов К^О и Rb. подразумевающий! более высокий валовой коэффициент распределения этих элементов по отношению к La. Принимая во внимание высокую степень корреляции всех трех элементов, отрицательное пересечение вариационной линией Rb оси (La/Rb)n и близкое к нулю значение, этой величины для К20, следует предполагать присутствие в

плавящемся субстрате высокоглпноземнстых магм шшералов-концентраторов этих элементов, например флогопита или калиевого рих-терпта. Последнее, видимо, более вероятно, поскольку на диаграмме (Ce/Yb)n - (Се)п (рис.7) фигуративные точки глиноземистых базальтов

располагаются вблизи расчетной лпшо! плавления амфнболсодержащего вещества. Косвенно этот вывод подтверждается находками амфпболсо-дер;кащих ксенолитов в позднемиоцеиовых щелочных породах [Ecim п др., 1992], а также некогереншым поведением Ва, имеющего сравнп-тельно высот ni коэфф1щнент расп])еделенпя между расплавом и флогопитом.

Крутой положительный наклон вариационных линий La/Yb, La/Lu и La/Y к La дает основа!oie предполагать присутствие граната в плавящемся субстрате. В то же время позитивное пересечение трендами этих элементов оси (La/i)n свидетельствует о том, что этот минерал обеспечпват

незначительный вклад элементов в первичные глиноземистые расплавы, видимо, из-за небольшого содержания в глубинном веществе.

Таким образом, геохимические особешюсти высокоглпноземнстых базачьтов ВСАВП определяются главным образом геохимическими и мп-нерачогичеекпмп характеристиками магматического источника, его мета-соматпчеекнм преобразованием. присутствием граната и калпйсо держащей минеральной cl);i3i>i, возможно калиевого рихтернта, в рестптовом парагенезисе. Выплавление высоко- п ini3Kотита!шетых расплавов происходило пз магматических источников, близких между собой по содержанию большинства пекогерентных элементов и радиогенных изотопов, за

исключением 1'205, 'I'! н N1». Низкое содержание N4) и пплкотитаппетых базальтах является следствием щшеуткгтпн и рестптовой фазе мпперала-копценграгора это!'о элемента - возможно, рутила.

4. /. 2. Комплекс позднемипцг.нппых плятобаяалътол

Позднекапнолойскпе платоэффузивы довольно широко распрострапе-ш>1 в ялопоморском регионе - от Японских островов на востоке до континентальных районов Китая ■ на западе. В пределах российской части Дальнего Востока продукты этого этапа магматической активности представлены преимущественно изолированными вулканическими полями [Ярмолюк, Коваленко. 1905], из которых в петрологическом отношении наиболее хорошо изучены и интересны Нельмннское и Совгаванекое плато восточного Снхотэ-Алиня. Их расположение в непосредственной близости от рнфтогешюп впадины Японского моря и над позднемеловон-раннемиоценовой зоной субдукцпп предполагает сложные процессы гене-рацш1 и эволюции расплавов.

Из двух названных плато наиболее крупное Совгаванекое. располо-жешюе в междуречье Тумшша и К'оппи. Мощность разреза молодых пла-тобазальтов, в зависимости от палеорельефа. здесь колеблется от СО до 300 м с некоторым увеличением к побережью Татарского пролива. В основашв! разреза картируются либо коры выветривания, мощностью до 10 м, либо осадочные и туфогенно-осадочные породы, представленные слабо лптнфпцированными песчаниками, туфобрекчиями, галечниками и гл1П1амн. Выше залегают многочисленные потоки шклко- (0.15-0.8 мас% К,;0) и умереннокалиевых (1.0-1,8 мас% К90) базальтов и андезнто-

базальтов, часто разделенных маломощными корами в1»гоет|)пванпя и прослоями пеплового материала. Присутствуют та к-и се енллы, которые распознаются благодаря лучшей раскристаллпзащш пород (мшгрогаббро).

Наиболее распрост]>апеиы среди лавовых образований Совгаванского плато пнзкокалпевые толеиты. В естественных обнажениях и в /серпах скважин с шиш незакономерно переслаиваются потоки умередшокалие-вых базальтов. что свидетельствует о практически одновременном излиянии тех и других из различных магмашческнх каналов.

Излияние базальтов происходило из вулканических аппаратов трещинного типа, о чем свидетельствуют скважины колонкового бурения, вскрывшие в центральной части плато многочисленные, сравнительно маломощные (до первых метров) даиковые тела.

Щелочные лавы (> 2 мас% К90) ограниченно распространены (не

2!)

более 2-о об.%), главным образом в .члii:i;nioii, блпзводоразделыюн части площади. Они формируют самостоятельные, относительно небольшие вулканические nocrpoiiKii в пределах развития как толентовых лае, (раной горы Курган п р.Хокайти), тан п пород фундамента (район юры Сапку и р.Тутгоча). В составе щеточных вулканитов выделяются базальты, га-вайпты и бачапиты, часто содержащие подули шнннелевых лерцолитов, вебетернтон и нироксеннтов [Есип и д]>., 1992].

Нельмипское плато изучено гораздо хуже, главным образом но береговым обнажениям Татарского пролива. Разрез базальтов в целом напоминает совгаванскнй, но объем умереннокалиевых разностей здесь более высокш'к а их взаимоотношения с толеитами не до конца понятны.

До недавнего времени возраст платобазальтов восточного Спхотэ-Ллння считался плпоцеп-четвертичным. причем щелочные лавы рассмат-р1шалпсь как наиболее молодые образования. Прецизионные К-Аг датировки, выполненные по нашим образцам в Япошш, а также исследования учел п. IX из Новосибирска [Кепи и др., 1992] позволяют считать, что низко- п у.мерешюкалновые базальты Совгаванского и Нельмннекого плато близки по времени формирования, а их возраст отвечает позднему миоцену по шкале IUGS 1989 года. Излияние щелочных пород Совгаванского плато также происходило в позднем миоцене - возможно до или одновремешю с началом излияния толептов.

Петрологическая характеристика. Платобазальты восточного Сп-х ото-Л л пня представляют собой массивные, пористые или мнндалекамен-ные породы с афнровон, реже порфировой структурой. Среди породообразующих минералов преобладает плагиоклаз, образующий зональные, иногда "футлярные" кристаллы. Основным темноцветным минералом является клннопнроксен. Содержание оливина обычно не выше 5-10 об.%.

В андезито-базальтах наряду с 1слпнопнроксеном присутствует орто-пироксен, а в основной массе - пижонит, причем крупные кристаллы ор-тонироксена иногда обрастают реакционной клпнопироксеновой оторочкой. Рудный минерал представлен игольчатыми кристаллами ильменита и титапомагпештом. Для умереннокалиевых базальтов характерно практически полное отсутствие ортоппроксена и иижоннта как в виде фонокри-стов, так п в основной массе, что хорошо коррелирует с их повышенной щелочностью. Щелочные базальты представляют собой преимущественно порфировые породы с феиокристамп оливина, иногда леистовидиого плагиоклаза и тптанавгпта. Основная масса сложена плагиоклазом, клппо пироксеном, оливином и магнетитом интерсерталыюп, реже долеритовой

ч нойки.шофнговой структуры.

Содержание nerpoi еппых элементов в лавах Соа/шшнсногп плато колеблется и значительных пределах, но в большинстве проанализирован пых образцов составляет: SiO? - 51-55 мас%: ТП)■> - 1.3-1.7: ЛЬО^ - 10 17. Mg() - G-0: CaO ■ 7 8,5. Na20 - 2.7-3,8 и K20 - около 0,25 мас%.

ГТрп близкой магпезпалыюети. низко- н у .мерепшж.чл немые базальты заметно различаются по содержанию глинозема и фосфора, причем среди умереннокалпевых встречаются разновидности с содержаниями l'oO-,

близкими к таковым в шелочных породах.

Для базальтов Нсль.ттского плато характе])ны более низкие содержания SÍO2 (51-52,5 мас%). AI^O^ (15,5-10 мас%), по более высокие ТЮ2 (1.7-2,0 мас%) и К2О по сравнению с совгаванскпмп породами.

Хотя содержание Ni в платобазальтах варьирует в широких пределах (10-270 г/т), примерно в 80% проанализированных образцов оно выше 100 г/т, а в 70% - колеблется в пределах 100 - IG8 г/'т. Содержание Со в 70% образцов в интервале 21-43 г/т, a Ni/Со отношение практически всегда значительно выше 1. Характерной особенностью платобазальтов является высокое содержание Сг (от 01 до 205 г/т), в 40% образцов попадающее; в интервал 103-205 г/т. Содержание V пе превышает 120155 г/т.

Концентрация Sr в иизкокалпевых базальтах варьирует в пределах 300-000 г/т. в умереинокалиевых - 700-820 г/т. а в щелочных 850-1200 гут. Щеточные базальты, кроме высокого содержания Sr, отличают низкие концентрации Ni (30-50 г/т), Со (10-20 г/т) и Сг (около 50 г/т).

Содержания некогерентных элементов в платобазальтах 15СЛВ11 отчетливо зависят от концентрации к алия и максимальны в щелочных лавах (до 100 г/т для И1>: 1350 г/т для 1>а; 270 г/т для /.г; 70 г/т для N'b 11 35 г/т для V).

Как низко-, так и умерениокалневые породы обогащены легкими лантаноидами, но степень обогащения возрастает к щелочным лавам. При этом содержание тяжелых лантаноидов во всех тинах пород остается практически на одном уровне.Для решения вопросов генезиса большое значение имеет анализ соотношении пекогерептных элементов. Только на диаграмме 1,а - Се фигуративные точки всех разновидностей молодых платобазальтов ложатся па единую вариационную линию. I? остальных случаях низко- п умерениокалневые эффузпвы формируют различные, хотя п еубпарал.тельпые. тренды, причем фигуративные точки щелочных

базальтоидов чаще: всего располагаются на продолжении тренда умерен нокалпепых вулканитов, отличаясь низкими величинами Yb/I.a и Y/I,a.

Таблица

Средние содержания петрогенпмх (н ,мас%) и микроэлементов (г/т) в имеокоглнноземнетых базальтах з|»елых островных дуг п активных континентальных окраин

1(10) 2(24) 3(20) 4(29) 5(45) 6(76) 7(50) 8(7) 9(40)

S¡02 50,23 50.50 50,95 50,53 52.19 51.31 51.51 50.35 53.26

Ti О 2 0.82 1,01 1.35 1.22 1.16 1.06 1.28 1.17 1,20

Alóos 10.87 18.12 10.73 17.43 17.73 18.21 17.81 17.73 18.16

Fe203 1.19 3,81 3,73 3.G4 4.01 4,33 4,31 5.33 2,88

FeO 7.91 3,03 5.30 5.62 4,32 4,72 1.92 4.62 5.89

MnO 0,17 0,17 0.18 0.16 0.15 0.U 0.16 0,19 0,10

MgO 8.10 5.89 5.96 G.48 5.07 5,28 8.00 4.26 5.48

CaO 11,17 9.89 8.28 8,08 7.85 8,11 7,89 8.36 7,99

Nao0 2.50 2.68 3.22 3,26 3.99 3,35 3.35 3.42 3,63

K20 0.G2 0,09 1.77 1.61 1.4G 1.17 1.63 0.81 1,31

P2°5 0.13 0,18 0.47 0.38 0,37 0,31 0.37 0,11 н.а.

Rb 8 8.85 28.3 21.9 44 15 140 7 40

Ba 201 233 018 587 н.а. 590 590 343 н.а.

Sr 489 362 Gil 67C 768 530 665 571 G62

H> п.a. н.э. h.a. 3 15 17 10 11 н.а.

Cu ii. a. H,a. н.а. 97 51 69 83 55 н.а.

Ni 141 40 63 100 58 45 50 25 6G

Со 39 31 31 33 22 24 26 17 н.а.

Cr 381 45 181 181 77 05 52 31 20 Í

Y на. 2G3 252 194 188 172 167 186 н.а.

Zr 58 40 93 153 262 н.а. 144 120 199

La 5.45 5.25 17.24 15.5 н.а. ISA 18.6 н.а. 26

Ce 12.95 12.12 35.G 31.1 н.а. 37.5 36 н.а. 56

Eu 0.83 1.1 1.66 1.11 н.а. 1.77 1.0 н.а. н.а.

Vb 1.51 2,23 2.41 2,1 н.а. 2.5G 2.5 н.а. 2

Lu н.а. 0,32 0.31 0.28 н.а. 0,38 0.33 н.а. н.а.

Nl> п.a. п.a. н.а. н.а. н.а. н.а. н.а. 4.5 12

'i н.а. 16 н.а. н.а. н.а. н.а. 27 н.а.

Примечание: I • базальты Алелтскоп опросной дутп (вулкан Окшоп) по [Цветков. 1990]: 2 4 • базальты Камчатки но [Волынец и др.,1990]: Восточной зоны (2). Центрально Камчатской депрессии (3). Срединного хребта (4): 5 7 - базальты Восточно Сихогэ Алинскою вулканического пояса; Ю;кпон(5). Центральной (G) п Ссвсрноп(7) вулканических зон но [Мартынов, 1990) : 8 базальты мсдвсжниского комплекса Охотско Чукотскою вулканическою пояса по [Полин. 1993]: 9 базальты Андийского иу.ткл шги n:ot о пояса но [Ьороднн. 1987]. В скобках - ко.игнччво анализов; н.а. пе анализировалось.

Обратит1 на себя внимание значительный разброс фигуративных точет; на диаграммах Rh -La н К20 - La, для объяснении которого требуется привлечение иных, нежели фраьч и mi и гая к] )i кггалл и -зация или парциальное илавлипю, процессов.

Значения 8'Sr/8SSr 11

143. т ш т

Nil/ ml в породах

Совгаваиского н Нельмин-ского плато варыфугот в пределах 0,7038-0,7048 и 0,5125-0,5127 соответственно (рпс.О), причем более высокие значения характерны для шгзкока-ллевых толеитов, что достаточно типично для внутрннлитных геохимических cepnii, например, для Гаванских островов [Chen, Frey. 1983] н {литая [Nakamura et al., 1991]. Другой особегпюстыо толеитов является заметное смещение их фигуративных точек в левый нижний квадрант диаграммы 1 '"'Nd/'1 ^N<1 -8 'Si'/8RSr, за пределы поля мантийной корреляции, в область выделенного Хартом [Hart ei al., 198G] так называемого ''гшзко Nd" (Lo\v-Nd) изотопного тренда, который, согласно современной систематике [Zindler. Hart, 1986], рассматривается как результат смешения EM I и HIMU Mai miiii 1ых нсточшгков.

Умеренокалиевые и щелочные лавы Совгаваиского и Пельминского ичато достаточно близки между собой по соотношению нзотонов стронция и неодима, что, как и соотношения некогерентных элементов, указывает на Iix происхождение из одного магматического источника. Последний был более деплетпрован в отношении радиогенных изотопов н в меньшей степени копгамиппрован EM I мантийным компонентом по сравнению с источником пизкокалневых толеитов.

Вопросы петрогепезпеа. Значительные вариации составов пород.

Piic.il. Классификационная диаграмма Са-(£РЕ \ Мд)-(Л1-Ыа-К) для позднемиоценоаых пла-тобазальтоп Восточного Сихотэ-Алиня

I - внутриплатные база,1ыны Камчатки: 2-4 -умерениокалиевые (2). иизкокалиевыс (3) и гцелочные базальты (4) Совгаваиского плато; 5 6 - ¡умеренно-(о) и низкокалиевые (6) базальты Пельминского плато.

Поля: МОИВ - базальты срединно-океанических хребтов. 01В - базальты океанических островов и континентальных рицинов, заштриховано поле высокоглиноземистых базальтов юных и фронтальных частей зрелых островных дуг

присутствие, i! разрезах щелочных лап, а такте основные петро-геохимические особенности сближают молодые платоэффузпвы восточно го С'нхотэ-Алипя с породами внутршьлнтпых геохимических серий. По, по сравнению с базальтами оксхишческнх островов (например, Гавайских), описываемые породы характеризуются более шккнмп содержаниями ТЮ2 (<2 мас%), СаО (<10 мас%), но высокими - А12°3 (>15 мас%).

Устойч! гоые различия наблюдаются в соотношениях некогерентных элементов (за исключением Сс/Ьа и Ta/La), а также радиогенных изотопов.

От позднекаГшозойсккх илатоэффузшюв континентальных районов Китая поздпемпоценовые базальты ВСАВП отличаются необычно высокой (до 70%) объемной долей ннзкокалпевых толептов. В северо-восточном Китае подобная особенность характеризует лишь вулканические поля, расположенные в непосредственной близости от побережья Южно-Кнтайсного моря (полуостров Лейчжоу и остров Хайнань) [Fan, Hooper, 1991], но н в этом случае среднее содержшше калия (0,04-0,90 мас%) в тол ситах заметно выше. Другой особенностью базальтов ВСАВП является заметная обогащенность крупнононными лнтофнлами, а в некоторых случаях и деплетпрованность в отношешш Та и Nb [Мартынов. 1994], что сближает их с четвертичными платоэффузпвамп юго-западной Японии и Северной Корен, в происхождении которых существенная роль отводится субдукцш! [Nakanuira et al., 1991; Федорчук, Филатова, 1993]. О роли субдукцношюго фактора свидетельствуют и относительно высокая глнно-земистость 01шсьшаемых пород. На диаграмме (ZFe-fMg)-Ca-(Al-Na-K) (рис.9) ilx фигуративные точки располагаются за пределами поля внут-рнплнтньгх лав, вблизи линин с Са/(А1-Ка-К)отношенпем 0,7. типичным для островодужных вулканитов.

Поукле с соавторами [Poncle.t et.al., 1995], в соответствии со схемой, разработанной для Япошш, выделяет в пределах япономорского региона три группы базатьгопдов: 1) предшествующие раскрытию Японского моря, 2) синхронные п 3) современные. Изотопные характеристики илатоэффузнвов восточного Спхотэ-Алпня близки к породам последней группы, хотя отличаются от них смещением фигуративных точек в область низких значений N3N(l/mN(I. ЕМ I изотопная специфика типична для кайнозойских нлатобазальтов Китая [Basil et al., 1991; Tatsiimo et al., 1992; Ponclel et al., 1995; п др.] и некоторых поднятий Японского моря [Tatsumoto et al., ИНН j, но п совгаванских эффузинах. особенно в ппзкокалпевых толеитах, она выражена гораздо более отчетливо.

о 20 15 10 5 0

(La/i)„

Ю (La/i),.

• V

Sá

fe«

-l._l_-J_J.-J. .i_.L.l-.i. .±..J -.1. -J___1-..

(La/i).

àm&ê^

• -t •

70 (La),

...i.

10 (La/Rb)„

_l____I.........i_____i

10 30

J..........'-'Tj-

30 50

77., Hf

jstlL*j[lb ià

70 (La).

Рис.10. Соотношение (La/i)n - (L)n в познсмиоцспоаых платобазалътах.

Содержание элементов нормализовано к составу первичной Земли но [Ilofmaim. Fcigenson. ¡933J

Данные, полученные в результате петрологическою изучения позд-немиоценовых платобазальтов BCABII, свидетельствуют о достаточно сложной магматической истории их формирования, в которой процессы кристаллизационной дифференциации и коровой контаминации не играли значительной роли. Этот вывод подтверждается многочисленными данными. например близкими содержаниями Ni и Sr в образцах с различным содержанием La. преимущественно трещинным характером извержения, обратными соотношешшмп содержаний S1O2 п некогерентных элементов, включая Iv^O. I'oOfi п I а. Следовательно, основной вклад в изменчивость составов пород вносили гетерогенность состава и вариации степени плавления мантийного источника, который, судя по высокой жслезисто-сти, геохимическим и изотопным характеристикам базальтов, отличался достаточно необычным составом и значительной степенью метасоматнче-ской не])еработкн. Повышенные содержания глинозема, круппопоиных лнтофнлов, деплетироваиность в отношении Та и N1» свидетельствуют о вовлечении в процесс плавления глубинного вещества, преобразованного в результате дегидратации погружающейся океанической пластины |Реагсе. 1983; Nakaimira et al., 1990; п др.).

Мстасочатнчеекое п|)еобразованпе мантийного источника нозднемпо

о Л

цеповых илатобазальтов подтверждают и пзотоппые данные. Смещение фигуративных точек- толептов г. левый шнкннй квад|)ант диаграмм!,!

'"^Nd/'^Nd - 8"s,yb0gr не согласуется с геохимическими свойствами Sr и Nd и предполагает участие в их происхождении мантийного вещества. деплетнропаппого в отношении Rh п/плн обогащенного легкими лантаноидами в продолжение времени, достаточною для нндтшдуалшацш! изотопных характериепж. В настоящее время существуйгг две основные модели, объясняющие это явление. С. Харт [Hart, 1088j помещает EM I (или DUPAL) изотопиуло аномалию вблизи гранит,! мантия-ядро, но большинство других исследователей [McKenzie, O'Nions, 1983; Allegre. Tiii'cotte, 1985; Zindler, Hart, 198G; и др.) связывают ее происхождение с плавлением метасомапгческн обогащенной части субконтиненталыюй литосферы (корни континентов или континентальный ишь), стабильной и не вовлекаемой в мантийную конвекцшо в течение длительного периода времени (см. дискуссию [Hart, 1988]). Последнюю точку зрения подтверждают результат/,i изучения кайнозойских илатобазальтов северовосточного Китая, Кореи п Японского моря [Tatsumolo et al.,1991] и, как следует из наших данных, восточного Сихотэ-Алипя, расположенных непосредственно над палеосубдукцпонной зоной н клипом субконтннен-тальной литосферы.

В качестве доказательства метасоматической природы EiM 1 мантийного компонента М.Занг с соавторами [Zang et al., 1991] приводит факт присутствия новообразованного флогопита в перпдотптовых подулях поздпекайнозойск1ЕХ высококалпевых лав северо-востока Китая. В пределах восточного Спхотэ-Алшш признаки мантийного метасоматоза, как скрытого, так и модального, проявлены достаточно отчетливо ¡Есин и др., 1992], но, учитывая присутствие в глубшшых ксенолитах наргасита и ярко выражашую натровую специфику самих вулканитов, можно полагать, что оп носил достаточно [»едкий натровый характер.

Таким образом, в происхождении илатобазальтов восточного Спхотэ-Алшш зиачигелы то роль играло мантийное вещество, метасоматнчсскп преобразованное иод воздействием как древних (натровый метасоматоз), так н относительно молодых (субдукцпя океанической плиты) процессов.

IIa рис. 10 показаны графики распределения некогерентных элементов по отошеппю к 1,а. В большинстве случаев корреляция выражена достаточно отчетливо, хотя для Sr. Р^О-,. V. TiOo и Zr разброс значений

несколько выше, что свидетельствует о неравномерном распределении ;miv элементов в плавящемся субстрате1., возможно вследствие сто мета-соматического преобразования.

Крутой угол наклона вариационных линии Yl> и I.ii даст основание предполагать присутствие гранатовой фазы в рестн-товом парагенезисе, хотя вклад ее в состав базальтовых выплавок был относительно небольшим (рис. 11). Вследствие этого только первые, относительно небольшие по объему щелочные выплавки были заметно деплстированы в отношении тяжелых лантаноидов п иттербия (низкие значении Y/La н Yb/La).

На основании аналогичных рассуждений можно предполагать присутствие в магматическом источнике минералов-концентраторов титана, например рутила. Фигуративные точки различных по щелочности вулканитов формируют на диаграммах (La/j)n - (La)n единые вариационные линии, что свидетельствует о нх пронехождешш из близких по геохимическому и минералогическому составу магматических источников. Отличия наблюдаются только по соотношениям La/K. La/Rb и Ьа/Г^О-,. что может быть связано с различной степенью метасоматглеской переработки. Обращают на себя внимание различные тренды базальтов Совгавалского н Нельмпнскош нолей в координатах (La/Sr)n -(La)n н (I,a/Lii)n - (La)n. позволяющие предполагать латеральную неоднородность маппш, о чем свидетельствуют п заметные вариации изотопных характеристик. Например, в пределах Совгаванского плато отмечается увСЛПЧС1П1С отношения Il3i\(l/!4li\d по мерс удаления от побережья и падение 8'Sr/8{!Sr вве|).х по разрезу, но требуются дополнительные исследования, чтобы судить об этом с большей определенностью.

На основании вышеизложенного можно предполагать, что в происхождении позднемпоценовых платобазальтов восточного Снхотэ-Ллння значительную роль играло гетерогенное вещество субкоптпненталыюй литосферы, метасоматпческп п])еоб])азованпое под воздействием как древних (натровый метасоматоз), так п относительно молод!,гх

о —

,> /

0.S

0.4

0.2

Се

\ \

у Ne!

А *

BiX

Hf хср,

Рис. //. Соотношение граната и клинопирокссна в источнике платобазальтов ВСАВП, рассчитанное по уравнению [llofmann, Fcigcnson, 1383]

■Vc°Î.а^Д'срА^/од C°La) ^ ОУ С"Ljy«

(г.убдукцнн океаническом плиты) процессом и содержащее в небольшом количестве гранатовую фазу. Предшествующая еубдукцня и внедрение высокотемпературного аетеносферного дианнра в субксм гп nieiпалыiyio литосферу нрн формировании Япономорскоп котловшгы способствовали метасоматическому п|)еобразовашио верхней мантии, повышению ее температурного фона п. в конечном счете, высокой степени плавлишя, с формированием значительных объемов толентовых магм, несущих ярко выраженную ЕМ I изотопную специфику.

4.1.3. Геодинамические условия формирования базальтов

восточного Сихотэ-Алиия

При проведении мелкомасштабного геологического картирования все типы кайнозойских базальтондов региона включались в состав Восточно Сихотэ-Алпнского вулканического пояса, хотя многие авторы отмечали неоднородность его геологического строения, связанную с активностью долгожнвущих, поперечных к проспгранню пояса, разломов [Пзох, 19GG; Фаворская и др., 19С9]. Роль разрывной тектошпги в формпровашш базальтов подчеркивали М.А Ахмегьев и Л.П. Ботылева [1971], В.II. Сухов [1975] и В.А. Басшша [1982]. На основе этих и других дашгых, в высказано мнение [Молодые геосинклинали, 1978] о соответствш! массовых излиянии глиноземистых базальтов Сихотэ-Алння эпохам растяжешш коры в позднем мелу, эоцене, раннем и позднем миоцене, при активности преимущественно трещинных вулканов, с незначительной дифференциацией первичных магм.

Ряд исследователей [ Ростовский. 1976; Мартынов, 1983; Попов, 198G], учитывая значительные объемы олигоценовых кислых эффузнвов в Северной и Южной зонах, выделяли эти породы совместно с эоценовы-ми и миоценовыми базальтами в контрастную ассоцнацшо. Поскольку происхождение таких ассоциаций обычно связывают с рнфтогенезом, палеогеновая эпоха рассматривается как начато структурной перестройки территории [Тихоокеанская окраина..., 1991; н др.], причем многие геологи связывают это событие с раскрытием рнфтогсннои впадины Японского моря [Ахметьев, Ботылева, 198С: Олейников. 1989; и др.]. Последняя точка зрения, хотя и объясняет резкую смену характера вулканизма в восточном Сихотэ-Алпне наиболее .логичным образом, находится в противоречии с рядом общепринятых представлений. Во-первых, высо-коглпноземнстые базальты считаются типично субдукцпонными образованиями и их массовые излияния никогда не рассматриваются в качестве индикаторов начала рпфтогенеза. Во-вторых, большинство японских уче-

ных и настоящее время относят раскрытии Нпопоморскон кот/кшншл к среднему' п позднему миоцену, что значительно позже начала формирования глиноземистых базальтовых толщ восточного Сихогэ-Алпня.

Геологические признака!, указывающие на формирование выеокоглпнозсмпстых базальтов ВСАВП в результате активности трещинных и щитовых вулканов, т.е. в режиме растяжении, подтверждаются многочисленными петролопгчепглмп данными. Прежде всего отсутствием в этих породах сколько-нибудь ярко выраженной поперечной петрохимпческоп зональности, типичной для субдукцпонных лав. незначительным влиянием кристаллизационного фракционирования на их состав, что дает основагше предполагать сравнительно быстрый подъем

Еще более очевидна роль рифтогенных процессов в пронехождепии титанистых разновидностей. Состав эпгх пород соответствует низкобари-ческоп базальтовой котектпке. пространственно они ассоцшфуют с текго-1Н1чес1;ими грабенами ссверо-западпой пли субшпротноп ориентировки, которые концентрируются вблизи ареалов внутриплптых лав, с которы-мп близки по ряду геохимических характеристик.

Роль рифтогенных процессов I! генезисе высокоглнноземистых базальтов восточною Снхотэ-Алпня подчеркивают и особенности изотопного состава. Напомним, что для тыловодужных базальтов СИ Японии в интервале 21-14 млн лет отмечается мзотоиньш скачок, происхождение которою связывают с внедрением ими на аетсноеферпоп мантии в субконтп-неитальиую литосферу в результате раскрытия Японского моря. В высокоглнноземистых базальтах восточно!о Спхотл-Ллпия ])СЗкое уменьшение

;!9

.7065 .705 .7045 .704 .7035 .703

* 1 □ 2 а 3 ■ 4 » 5 ♦ 6 • 7 С8 л Ч

10 20 30 40 50 ВОЗРАСТ (млн лет)

[*ис.12. Зависимость величины отношения от возраста излияния базальтов восточного Сихотэ-Алипя и Сахалина.

1 - базальты Сахалина: 2-6 позднемиоцсио-вые платоэффузивы восточного Сихотэ-.Алиня: прибрежная (2) и тыловая (3) зоны Совгаваиского плато. Нельминское плато (4). щелочные базальты Совгаваиского плато (5). Шкотовскос и Шуфанское плато Южного Приморья (6): 7-9 -бысокоглигюземистые базальты восточного Си-хотэ-Алимя: СВЗ (7), ЦВЗ (3) - и ЮВЗ (0). Оконтурено поле высокоглнноземистых базаль-

родоначальных расплавов к поверхности.

В0ЛИЧ1ШЫ 8'51'/8(,5г НрНХОД! [ГС Я ни более риииш"! !Н'.рЧ0;1 • 4 О Н5 МЛН ЛОТ (]>нс. 12). Причем, согласно прецизионным К-Аг датировкам, п])нмерно в то же время (30-37 млн лет) формировался основном объем этих пород.

Таким образом, резкую смену характера вулканизма и массовые излияния глиноземистых базальтов в восточном Сих ото-Алине действительно можно связывать с раскрытием Япономорскон котловины н переходом территоршг в рифтогешгую стадию развития. Но начало этого события следует относить не к миоцену, а. по крайней мере, к эоцену, с максимальным растяжением в области, прилегающей к Спхотэ-Алпнскому вул-каногену, в позднем эоцене и раннем олигоцене. Факты, которыми опе-р^>уют японские геологи, видимо, фиксируют более позднее явление.

Подобное заключение полностью согласуется с так называемой двух-этанной моделью формнровашш Японского моря [ЬаНешап, ЛоП\е1, 1985]. В соответствии с ней. начиная со среднего эоцена тектонпческие перемещения в пределах тихоокеанской окраины Азии приобрели характер правосторонних сдвигов, что привело к началу дрейфа Японии и Сахалина в южном направлении п открытию морского бассейна. Такого же типа движения сохранились в раннеолнтоцен-позднемиоценовое время. Б миоцене важнейшую роль в формировании структурного плана региона приобретает задуговой енредннг, ось которого была перпендикулярна простиранию Японских остров. Такое поле напряжении привело к формированию котловины Ямато н других депрессии северо-восточного простирания. включая Корейское плато п грабены вдоль восточной периферии Японского моря. Завершение задугового спредннга около 12 млн лет назад, связанное с коллизией хребтов Кюсю-Паллау и пра-Пдзу-Бошш, по [№кашш'а, 1'уе<1а, 1980] приводит к прекращению ])нфтогенеза (около 7 млн лет) н началу сжатия (около 1-2 млн лет).

В настоящее время существуют различные точки зрения на генезис позднекайнозойских нлатобазальтондов Дальнего Востока. Е. Накамура с соавторами [1\аканшга е1 а!.. 1991] предложил плюмовуго модель, в соответствии с которой зарождение расплавов происходило в результате погружения в нижние горизонты мантии блоков древней океанической коры, обогащенных некогерентными элементами. Плавление этого вещества приводило к формировашпо толептовых расплавов, а вовлечение в этот процесс деплеттцюванпой океанической литосферы - щелочных магм. Аналогичной точки зрения придерживаются В.В.Ярмо.нок н В.П.Коваленко [1995]. а также П.Татсумн с соавторами [Та1зшш е,1 а!.. 1990: ЧЫэшш. Книша, 19911.

По. по м I in пмо | Pouelel el al.. ПН)э|. нлюмован модель формирования кайнозойских платобазальтов не учитывает: 1) особенности кинематики восточной Евразии. которая начиная е палеогена испытывала сжатие с формированием серии сдвиговых разломов северо-восточного простирания: 2) отсутствие признаков (по данным сейсмической томографии) сущсетвовашш матпГшото плюма под восточным Китаем в настоящее время 1 Anderson el al., 1992] и геохимических свидетельств его присутствия в палеозое и мезозое [Menzies ct а!.. 1995]: 3) пространственную приуроченность полей кайнозойских базальтопдов к сдвиговым системам разломов и значительное влияние системы Тапъ-Лу па изотопный состав магматических пород [Peng el al., 1980]. Поэтому вслед за [Peng ct al.,1980; Basil et al., 1991] мы склонны связывать кайнозойскую магматическую активность восточной окраины Азии с плавлением верхней ман-тпн прп декомпрессии, связанной с тектоническими перемещениями блоков Тихоокеанской и Евразнатскон плит. Хотя в настоящее время не существует критериев, позволяющих с высокой долен уверенности различать магматические породы, образующиеся в результате активного (плюмовый источник) пли пассивного (в результате декомпрессии) диа-пиризма, kocbeinn.ie данные, полученные при изучении платобазальтов восточного Сихотэ-Алиня, свидетельствуют в пользу tcktoiпиеской первопричины магматической активности. Действительно, излияния платобазальтов происходили не одновременно с образованием депрессионных структур, как это пггпгчно для активного плюма. а значительно позже, о чем свидетельствует повсеместное присутствие мошной пачки осадочш>гх отложении в подошве вулканитов. Кроме того, геохимические особенности описываемых пород заметно отличаются от типично тюмовых базальтопдов океанических островов, а их изотопные и петрологические характеристики свидетельствуют о значительном вкладе в процесс формирования магматических расплавов вещества субконтинентальной литосферы. Необходимо учитывать также, что излияния платобазальтов приходятся на период смены тектонического режима задуговой области Японской островодужнон системы с растяжения на сжатие, излившиеся магмы отличаются сравнительно небольшими объемами и распространены на огромной территории.

Таким образом, в пределах восточного Сихотэ-Алиня к собственно субдукцнониым следует относить только полднемеловые, преимущественно кислые и средние по составу эффузнвы. Магматическая активность в кайнозое с формированием базальтовых по составу' толш. высокоглппозе

мпетых, ¡1 затем с впутрнп.пппой геохимической спецификой »шлялась лишь пасоиппым отражением растяжения, связанного со сдвиговыми дислокациями, термальными и мета соматическими преобразованиями суб-контннентальнон литосферы в результате предшествующей субдукцпл и внедрения астеносферной маптпп п]>п раскрытии Япоиоморской котловины.

4.1.4. Геохимическая корреляция базальтов активных окраин континентов и зрелых островных дуг Анализ полученных данных показывает, что активные окраины континентов и зрелые островные дуги не являются полными аналогами.

Наиболее заметно они отличаются объемными пропорциями вулканических продуктов кислого и основного составов и характером их размещения. Если в островодужных системах преобладают андезиты и базальты, то в окрашпю-конттшетальных вулканических поясах велика роль дацнтов и риолитов, слагающих однородные, многокилометровые по мощности нпшмбритовые толщи, например, позднемелового возраста в Южной зоне восточного Снхотэ-Алнля, штцен-плейстоценового - в Центральном секторе Анд и олигоценового - в провинции Каскадных гор Северной Америки. Эту особенность континентальных структур чаще всего связывают с особенностями состава п (троения континентальной литосферы. с вовлечением корового вещества в процесс магмогенезпеа.

Другим отличительным признаком активных окраин континентов является блоковое строение. которое отражается в значительной вариативности объемных и вещественных характеристик вулканических продуктов в различных участках или зонах. В некоторых островодужных системах, например Курильской [Авдейко п др., 1987], устанавливается продольная геохимическая зональность вулканических пород, но она слабо выражена и несопоставима с темп вариациями составов, которые наблюдаются, например, в Андийском пли Восточно-Сл гхотэ-Алпнском вулканических поясах. По мнению большинства исследователей, блоковое (Троение является следствием гетерогенности фундамента окраин континентов. Базальты, в соответствии с такой интерпретацией, характеризуют вулканические зош>1 с минимальной мощностью гранптно-метаморфпческого слоя, а кислые нпшмбритовые толщи •■ с максимальной. Подобная корреляция действительно установлена для .Андийского пояса, но совершешю не характерна для провинции Каскадных гор Северной Америки и Восточного Спхотэ-Алпня. В этих структурах преимущественно кислый н преимущественно базальтондный типы вулканизма

Yt>/La

ÉfpT

Ce/La

Nb/La

1 Ce/La 3

Y/La

Ce/La

Ta/La

CeAa

Lula

.-....¿йКЩ^ -

СоДа

-- 2- — з

200

100

V/La

àCe/La

Se/La

Ce/La

Го~

Pue. I3 Сопостгшление еостлпоп высокоглнноле-миггы\ m:i.;:M!,ini: активных контииен гп-и.иых окраин и зрелых островных дуг.

проявились п пределах одних участков, но па различных этапах разни -тпя. В восточном Спхотз-Ллпне, ппн])пмср, массовые излияния высокоглн-I шлем п см 1.г х базат ьтов характеризуют начальные этапы рпфтогенеза и раскрытия Японскою моря. В провинции Каскадных гор эти породы начинают преобладать в разрезах вулканических толщ лшиь после завершения активной субдук-ции, причем излияния базачьтов в I Цчгтралыюм секторе Высоких Каскад часто носили а реалы или характер, что указывает на значительную роль режима растяжения или рпфтогенеза в их локализации н генезисе. В Лиде шскои поили(епталыюн окраине глиноземистые базальты преобладают в пределах Южной вулка-шгческой зоны, тектоническое положение кото-

1 Андийским и ВосточноСнхото-Алинскип вулканические пояса: 3 (рроиталытя и -I ■ тыловая зоны зрелых островных дуг

рой также достаточно своеобразно: вблизи границы двух океашиескпх плит (Паска и Антарктической), южнее которой процесс субдукцни сменяется латеральным перемещением континентальных и оксатпескпх масс. Это предполагает заметную роль сдвиговых дислокации и сопряженных с ними растягивающих напряжении (в зонах оперяющих разломов,) с, формировании структурного плана южного звена пояса.

Поскольку массовые излиянии высокоглиноземистых базальтов г,

пределах активных окраин континентов характеризуют временные этапы (или участии) преобладающего растяжения, то и сокращенно мощности земной коры в зонах преимущественного базальтового вулканизма и блоковое строение окраинно ■континентальных вулканических структур, видимо, являются следствием более сложного текшонн ческого режима развития, совмещения в пространстве (Каскадные горы, восточный Сихотэ-Алинъ) или во времени (Андийский вулкана ческий пояс) процессов субдукции и рифтогенеза.

Из петрологических особиniocreii вулканических пород активных континентальных окраин, в том числе базальтов, отмечены высокие содержания щелоча'! и особенно калия, большинства некогерептных элементов (Rb, Sr, Ва, Zr, Th, U). высокие значения K20/NTa20, Ni/Со, LREE/HREE и LILE/llFSE [Pcarce, 1983; Мартынов, 1990; Зоненшаин, Кузьмин, 1992: и др.], низкие - K/Rb [Baker, 1982; Ewart, 1982]. Однако все вышеперечисленные признаки отличают высокоглпноземистые континентальные базальты лишь от толептов фронтальных зон зрелых островодужных систем. Различия с тыловодужнымп породами менее значительны и выражены в редкой встречаемости и более магнезиальных составах швкокальцневых нироксепов (при близких составах клпнопп-рокеепов это свидетельствует о высоких температурах кристаллизации ). высоких значениях отношении Ti/Y, Ba/La, Nb/La, изотопов Sr и Nd в континентальных вулканитах. 11а основании этих данных можно предполагать различный состав .магматических источников. а из сравнения валовых составов с экспериментальными данными - выплавление родоначаль-ных магм при различном общем давлении. И тем не менее, оба типа пород удивительно близки между собой по большинству петро.химнчеекпх и геохимических параметров и их фигуративные точки формируют, по существу. единые поля на дпекрпмшгалтпых диаграммах (рис. 13). Этот факт представляет особый интерес в связи с развитием высокоглшюземи-стых базальтов активных континентальных окраин п тыловых зон зрелых островных дут в режиме растяжения, что свидетельствует об определяющей роли геоднпампчеекпх факторов, в формировании геохимических признаков магматических расплавов.

Таким образом, активные окраины континентов и зрелые ост ровные дуги различаются между собой не столько составами глине, земистых базальтов, сколько отсутствием или редкой встречаемо стыо высокоглиноземистых толеитов в пределах континентальных структур. Этот вывод подтверждает точку зрения, впервые высказан ную в работе [Зоненшайп. Кузьмин. 1992).

А-1.

H связи с отсутствием пли родной встречаемостью пнзкокалиевых (К2() < I мнс%) пфузинов, иоисрсчнии пет рохпмпческая зональность в, пределах активных окраин континентов либо не проявлена (««сточный Спхотэ-Алпнь), либо проявлена слабо (Анды). В посточном Снхотэ-Алнне ареал распространения ннзкокалпевых высокоглинозсмистых базальтов ограничен главным образом Центральной вулканической зоной п особенно ее Совгаванской подзопоГ[, что связано с бол се высокой степенью деструкции континентальной коры в ее пределах и высокой степенью плавления глубинного вещества.

Наряду с глиноземистыми базальтами в активных окраинах континентов, как н в зрелых островных дугах, отмечаются проявления основных лав с внуфнплптными геохимическими признаками, но пх геологическая позиция несколько иная. Если н островодужных системах породы такого типа распространены только в тыловой зоне вулканического фронта. фиксируя режим задутового растяжения, то в п])еделах восточного Снхотз-Алпня и северо-запада США излияния происходили позже формирования глиноземистых базальтовых толщ, в обстановке осевого рнфтогс-неза [Ярмолюк. Коваленко, 1991]. Тем не менее, геохимические признаки базальтов этих двух типов структур сходны - по сравнению с внутрп-плптнымн эффузнвами -патовых обстаиовок они обогащены крупнонон-нымн лптофнламн (Rh, Ва), а в некоторых случаях денлетнроваиы в отношении высокозарядных катионов. Hpiric.m в коншнентатьпых вулканитах. развивающихся непосредственно над патеосубдукцноннымп зонами, такого рода геохимическая специфика выражена даже более отчетливо. О вкладе '"субдукцпонного" компонента в генезис позднемноценовых платоэффузнвов восточного Снхотэ-Алиня свидетельствуют и сравнительно низкие значения Ca/Al-Na-K. близкие к таковым в высокоглинозсмистых базальтах (рис. 9).

Базальтопды с внутрнплнпп.гмн геохимическими признаками активных континентальных окраин, как н зрелых островных дуг. связаны с высокоглшюземпстымн базальтами через многочисленные переходные разности. Например, в восточном Сихото-Алине те и другие породы, несмотря на заметный разрыв во времени формирования, образуют единые вариационные тренды на диаграммах "некогерептный элемент - некоге-ренпгьгй элемент", причем переходными геохимическими характеристиками отличаются высокотнтаннстые глиноземистые, базальты, распространение которых, как и платоэффузнвов, контролируется грабенообразны-мп депрессиями, поперечными к простиранию вулканического пояса.

Все вышеприведенные данные свидетельствуют о том. что п пределах акпшпых окраин континентов проявления базальтового вулканизма, как высокоглнпоземпстого, так и с впутрпплитнымп геохимическими признаками. связаны с развитием тектонического режима растяжения. В связи с этим предлагается следующая схема ггх типизации:

БАЗАЛЬТОВЫЕ СЕРИИ АКТИВНЫХ ОКРАИН КОНТИНЕНТОВ

Она близка к таковой для зрелых островных дуг. за исключением отсутствия группы собственно субдукцпогшых базальтоидов - высокоглп-ноземистьгх толептов.

Раскрытие окращшьгх морей практически не отражается в петрологических характеристиках базальтов актгшггых окраин ееверо-.заиадноп Пацификп. Высокоглшюземистые вулкаиитьг ВСАВП отличаются от близких по составу пород южноамериканских Анд только гшзкнмп содер-жагшямп кальция (рис. 9) и величиной ТЬ/Еа, что, скорее всего, связано с различным составом магмогенерпрутонигх субстратов. Процесс раскрытия Японского моря отражен только в особенностях изотопного состава базальтов - резком уменьшении величины 8!'5г/8 '8г отношешгя в возрастном интервале 30-40 млн лет. Для позднемиоценовых платобазальтов восточного Сихогэ-Алшгя раскрытие окрагшного моря п связашюе с ним внедрение аетеносферного дпшпгра в субконтиненталыгую литосферу привело г; повышению температурного фона последней и выплавлению значительных объемов нпзкокалпсвых толептов, несущих ярко выраженную ЕМ 1 пзотогшуто специфику.

1 Vi а па Г>. КОИРОСЫ II ii ГI»ОI 1: 11 i;;{I it ШИСОКОГЛШККШМН-GTUX П.ЛЗЛЛЬТОИ

5.1. Проблемы геохимического разнообразии

Несмотря на огромное количество накопленных петрологических и экспериментальных данных, проблема происхождении высокотлниоземп-етых базальтов далека от своего решения. Ясно, что магмообразованпс контролируется зоной с.убдукции, но не ясно, где идет магмогенерацпя и как объясшпъ наблюдающуюся латеральную зональность [Зонепшайн, Кузьхпш, 1992]. В данной работе обсуждаются эли вопросы с учетом новых данных, получешгых при петрологическом изучении базальтовых толщ Камчатки и ВСЛВП.

Влияние компонентов погружающейся океанической коры на состав высокоглшюземпстых магматических расплавов доказывается многочисленными геологическими и петрологическими данными и прежде всего значительными отличиями островодужных вулканитов от аналогичных образований других геодпна.мнческнх обстановок, устойчивой корреляцн-ей составов с глубиной и утлом наклона сейсмофокальиьгх зон, а так'же изотопными данными: распределением 1(1 F!e [Brown с! al., 1982; Monaglian et al.. 1988], 87Sr/80Sr, u3i\Trl/M4.\il и 20ЧЧ)/207!'!» [Kay et al.. 1978: McCnllogli. Perfit, 1981; Davidson et.al, 1987; Hickey et al., 1989]. доказывающих рецпклнит океашгоеских осадков в зонах субдукщш.

С улетом этого в настоящее время сформировались две основные точки зрения на происхождение высокоглннозсмнстых базальтов. Согласно первой, существуют первичные глшюземпстые магмы, образовавшиеся при нлавлешш субдуцнрующей, метасоматически переработанной океанической коры, возможно с небольшой примесью пелагических осадков. Соглапо второй - возникновение глиноземистых расплавов происходит в результате дифференциации первичных магнезиальных магм, образовавшихся при плавлении перидотитового вещества верхней маптнн (надеубдукционного клина). Рециклннг вещества океанической коры в этом случае осуществляется за счет метасоматического преобразования мантийного вещества флюидами, освобождающимися нрп дегидратации нелашческлх осадков плп измененной океанической коры. Якслернмен-та.п.шле данные, и результаты математического моделирования свидетельствуют о том. что обе модели способны объяснить основные геохимические особенности выеокоглппоземпетых вулканитов, и только геологические и петрологические наблюдения позволят г, дальнейшем выбрать иап-

-17

более npiicm.'iемуго.

К важнейшим геологическим особенностям зон конвергенции лито-сферных шит субдукцнонного чипа. которые наряду с экспериментальными данными необходимо учитывать при создании модели магматических проявлешш, следует отнести значительные вариации составов базальтовые пород п irx зависимость от тектонического режима формирования. В настоящее время это явление принято описывать в рамках поперечной зональности островодужных систем, происхождение которой связывают с вариациями: 1) составов магматического субстрата пли субдук-цношюго компонента [Реагсе, 1983: Talsumi et а]., 1991; Волынец, 1993], 2) глубины расположения зон магмогенерацнн и степени парциального плавлешш [Miashiro, 1974], 3) степени коровой контаминации [Best, 1974]. 4) кристаллизационной дифференциации [О'Пата, 1973], (5) фазового состава магматического источника или рестпта [Jakes, White, 1970].

Наименее вероятным из перечисленных кажется предположение о значительной роли коровой контаминации. Обогащенные лптофильными элементами базальты активных континентальных окраин и тыловых зон зрелых островных дуг формировались в областях преимущественного растяжения, что предполагает сравнительно быстрый подьем магматических расплавов к поверхности, а следовательно, меньшую вероятность конта-минацш! коровьш веществом. Это подтверждают и изотопные данные. Например, в пределах Камчатки все чипы иозднекайнозойскпх вулканитов характеризуются близкими соотношениями радиогенных изотопов [Волынец, 1993: Волынец и др.. 1995; Tatsumi et al., 1995]. а тылово-дужиые базальты Япошш, северо-восточного Сулавесн [Tatsumi et al, 1991] п Алеутской островной дутп [ I (веткой. 1990] даже более дебетированы в отношешш радиогенного St по сравнению с соответствующими образованиями вулканического фронта.

Учитывая формирование высокоглшюземистых базальтов активных континентальных окраин и тыловых зон островных дут в условиях растяжения, достаточно проблематичным капался и предположение о значительной ¡юли кристаллизационной дифференциации в индивидуализации геохимических характеристик. Этому противоречат п многочпслешнлс геохимические данные, например более высокие содержа пня в этих породах как иекогерснтпых, так и когерентных элементов (Ni), а также ре зультаты нетролотчоскнх исследований в пределах конкретных вулканических структур Мутповского вулканического поля Камчатки п восточно-

l o Сп.чогэ- Л.тш ш.

Вариации соотношении пекогерепгпых элементов. а также радиогенных изотопов дают основание предполагать гетерогенный corran магматического источника базальтов .ion конвергенции. Например. и пределах Камчатки лапы вулканического фронта и тыловой зоны устойчиво ралли-чаются соотношениями líb/l.a. Ba/La и Tli/Ia [Talsnmi el al.. 1995]. Кроме того, здесь довольно часто отмечается практически одновременное излияние базальтов различных геохимических типов, как из рядом расположенных вулканов (в.Мутповскнй и в.Горелым), таг; и в пределах единых вулканических центров (Польшое Трещинное Толбачпнское извержение п др.). что наиболее логично объясняется гетерогенностью плавящегося субстрата, которая, возможно, связана с мантийным метасоматозом. о чем свидетельствует анализ диаграммы(2Ге4-.\1^)-Са-(А]-\"а-К) (рнс.5). Действительно, если фигуративные точки океанических и виут-рпп.ппных эффузпвов на этой диаграмме группируются вблизи липни с Са/(Л1-!Ча-К) отношением 1:1. близким к хондрнтовому. то поле высоко -глиноземистых базальтов активных конпшепталыгых окраин и островных дут сдвинуто в сторону более низкой величины этого отношения (около 0.7). что позволяет предполагать определенное преобразование глубинного вещества перед началом его плавления. Согласно эксперпментатьным данным, заметное уменьшение Са/'(А1-\а-К) должно происходит!, при метасоматозе (рие.1) вследствие рампчпой подвижности глинозема (элемопта-ссткообразователн) и щелочей (элементов-модификаторов) в присутствии высокотемпературного флюида.

Учитывая, что вариации составов высокоглпноземпетых базальтов на диаграмме (ZFe+Mií)-Ca-(,\l-.\'a-K) (рис.5) в первом приближении описываются штейнов функцией, разнообразие их геохимических типов и происхождение поперечной геохимической зональности можно рассматривать как результат смешения двух глубинных компонентов - первпчио-мангийного и в значительной степени мстаеомнтпчеекп переработанного в результате субдукчщонного 'гроцесса.

Устойчиво высокие значения La/Yb, La/I.u и La/Y е> базальтах активных континентальных• окраин и тыловых зон .зрелых оетроводужных систем дают нам основание предполагать присутствие граната в рестпто-воп фазе плавящегося субстрата, тогда как особенности распределения элементов-примесей в оетроводужных толептах. в частности аномально низкое (<!) отношение. ¡\i/Co. свидетельствуют в пользу олпвпнового контроля. Dixit вывод погверждаюг и выполненные автором модельные

расчеты распределения элементов примесей в силикатной жидкости, образующейся при плавлении глубинного вещества, близкого по составу к измененному океаническому базальту, но содержащего в виде минеральной фазы либо гранат, либо оливин ¡Мартынов. 1990]. Следовательно, геохимическая специфика высокоглнноземистых базальтов фронтальных и тыловых зон зрелых островных дуг. а также активных окраин континентов, в определенной степени связана и со сменой фазового состава магматического i icto4i шка.

Поскольку многочисленные .экспериментальные данные по определению взаимоотношеиш"! плавящихся фаз в природных образцах и прямое плавлешю мангинных перидотитов (см., например, [Takaliashi. Kusliiro, 1983: Fallón et al.. 1983: Tatsnmi el al.. 1982]) свидетельствуют о том, что оливин и гранат являются минералами различных фации глубннно-стн. многие исследователи предполагают более высокое давление формирования расплавов высокоглнноземистых базальтов тыловых зон острово-дужных систем [Morrice, Gill, 1980: Sakuyama, Nesbilt. 1980: Tatsumi et al., 1983. 1991, 1995]. По смена минеральных парагенезнсов глубинных пород мои;ет быть связана н с падепиеи содержа]пш воды но мере удаления от вулканического фронта и, как следствие, заметным сокращением ноля кристаллизации оливина.

Таким образом, геохимические особенности высокоглнноземистых базальтов активных континентальных окраин и тыловых зон зрелых островных дуг определяются особенностями тектонического режима их формировании, степенью мстасоматической переработки плавящегося субстрата и физико-химическими условиями генерацш! расплавов: уменьшением степени водонасыщенности. появлешшм граната в парагенезисе плавящихся минеральных фаз, возрастанием температуры (в случае активных окраин континентов) и, возможно, общего давлении.

5.2. Петролого-геохимнческаи модель базальтового вулканизма активных континентальных окраин и зрелых островных дух Из множества существующих генетических схем магматических проявлении в пределах конвергентных границ лптосферных плит наиболее логичными кажутся представления Дж. Уолкера с соавторами | Walker et al., 1995]. Согласно этой модели (рис. 14), причиной зарождения магматических расплавов во фронтальных зонах островных дул' является флюидная фаза, образующаяся на глубине 100-120 км в результате дегидратации субдуцирующсн океанической плиты. Насыщение водой и крунно-иоппымп литофпламп нижних горизонтов надсубдукционного мантийного

Г) 0

ВФ

1 оо

200

А)

В)

С)

Рис.¡Í. hfoí)ель базальтового магматизма в зрелых (»строчных дугах (Л) л актив шях /{(»imiiHVíi шальных онрттпх (¡1, С) [ Waller г el al., 19!Lr> ¡, с добавлениями по тора.

1,2 очаги плавленая оазалыпоаях (!) и кислых (2) магм; 3 - лаоово ' нирокластичсские толщи кислого состава; 1 ■ направление м ait тайной конвекции: Л • каналы подуем а магматичссках ¡тепловое. 1> Ф ■ сулкачнческий франт: /V? - тыловая зона. Острооодужчис пьи-окоглино^емистые оа.тлъть; В Г вулканического фроита. ГЛ'1тылокои :юиы; \\1'}> ■ внутриплатное Г>чиалъ?!Ш; !1\Р> (иягокоглиноземие'чыс ñaua ~о.-ты шпжк'пы.у о;:/,чш)! кошштрмжлг;

клипа приводит к появлению очагов плавлении I; области, непосредственно примыкающей к Гранине океанической пластины. Учитывая значительные изотопные вариации высокоглипозсмпггых базальтов, субдукцп ошгых .зон, можно предполагать участие 1! процессе плавления как пад-субдуицнонното мантш'июго клипа, так и погружающейся океанической пластины

Образующийся мантийный дпаппр. соетоятцпй из смеси субдукцпоп-ного и мантш'июго компонента в различных пропорциях, поднимается в верхние горизонты мантии, где происходит его дальне/инее плавление. Высокое содержание воды в системе и падение общего давления при подъеме стабилизируют олпвиповый парагенезис реетитовой фазы, столь необходимый ятя объяснения распределения элементов-примееен в толей-тах вулканического фронта.

В условиях относительно небольшого содержания воды основной причиной начала плавлсшш в тыловых зонах оетроводужшлх систем является декомпрессия. Магматическим источит; этих пород локализован в нижних частях падсубдуташоппого мантийного клика, о чем свидетельствует близость высокоглилоземпстых базальтов фронтальных н тыловых зон островодужных систем по многим геохимических па])аметров. включая соотношения некогерентных элементов и радиогенных изотопов (Камчатка). Геохимические особенности тыловодужнььх глиноземистых б:иальтов определяются ннзкпмн содержаниями воды в системе и, возможно, более высоким общем давлением генерации расплавов, что. ь совокупности. приводит к появлению граната в составе реетитовой фазы.

Увеличение степени растяжения континентальной коры по мере уда-лешш от вулканического фронта и усиливающийся эффект декомпрессии приводят к перемещению очагов плавления в верхние горизонты мантийного ¡¿пина с формированием родоначальник расплавов внутрнплитных лав. Слабо е,ы[)аженная субдукцпоппая специфика этих пород является следствием метаеочашческоп переработки мантийного перидотита. При значительных масштабах процесса рифтогенеза с обр;13оваиием окрапппо морских бассейнов инициируется глубинный диаппризм изотопно депле тированной астелосферной мантии, выплавление, и излияние основных лав, близких но составу к океаническим толеитам. О взаимосвязи этих процессов свидетел ьствутот увеличение (тепе.нп изотопной денлетнрог.ап ностн вмеоког.пшоземнетых базальтов Японии и восточною Спхогз-Л.тиня по мере омо.шжешш возраста и значительные вариации составов основ, пых пород Японского мор«.

Омуитшк: i! пределах активных líoiiriiiifinaiMii.i.v окраин базальтов, близких по составу к- выеокоглпнозсмистым толептам вулканического фронта островодужных систем, свидетельствует об определенных особенностях магмогенерирующпх процессов. При наличии мощной континентальной коры подъем насыщенного водой мантийного дпапнра в верхние горизонты инициирует плавление кислого корового субстрата с образованием огромных объемов кислой пирокластпки. Только эти породы и ассоциирующие с ними андезптовые лавы мои,'но рассматривать как чисто субдукцношпле лавы. .Массовые н.ппянпя высокоглпноземпетьгх базальтов здесь свидетельствуют о начале растяжения пли рпфтогенеза тер1)иторпй. Условия генерации родоначальных базальтовых ])асплавов во многом сходны с таковыми для лав тыловых зон зрелых островодужш.гх систем: плавление, нижних горизонтов иадсубдукцпонного мантийного клина и измененной океашгческой коры при низком содержании воды в системе и присутствии граната в рестнте.

Появление высокоглпиоземнетых титанистых базальтов с повышенным содержанием некогерентных элементов в зонах максимального растяжения Андийского п Восточно Снхотэ-Ллипского вулканических поясов является следствием перемещоння зон илавлешш в iьадсубдукшioiпп.ni клин субконтинентальной литосферы.

Прогрессирующий рифтогеиез приводит к выплавлению базальтовых расплавов с внутрнплнтными геохимическими характеристиками главным образом в пределах оубкентпнчггалыюн литосферы, обогащешюй пекоге-рентнымн элементами, включая LILE, и деплетированной в отношении радиогенного Nil (ЕМ I изотопная специфика) в результате как древних, так и относительно молодых метасоматнческнх процессов. Причем степень такой переработки была выше в случае осевого рифтогенела.

Заключение

Эмпирически уста нов легшая зависимость геохимических признаков магматических пород от гсодшшмнчегких условий формировании подтверждается при детальном изучении п обобщении опубликованных материалов по базальтопдпым сериям зон конвергенции лнтосферных плит субдукцпонного чипа. Закономерная смена режима сжатия во фронтальных зонах оетроводужнъгх систем на растяжение - в тыловых сопровождается таким же, закономерным нарастанием внутриплптны.х юохпмиче ских характеристик вулканических пород. При петрологических исследованиях среди базальтов целесообразно выделять геохимические серии: собственно субдукцпонную и рифтогеппые. Субдукцпонная включает вы-

сокоглнпоземистые толепты фронтальных зон; рифтогенные тыловых bi>icokoiлнноземпетых базальтов (1) п базальтов с впутрннлптпымп ico химическими характеристиками (2).

Отчетливая зависимость петрологических особенностей основных эффузивов от геодлнамического режима формирования позволяет пред полагать тектоническую природу поперечной геохимической зональности зрелых островных дуг. Зарождение магматических расплавов во фронтальных зонах связано с активностью флюидной фазы, образующейся в результате дегидратации субдуцирующсй океанической плиты. Мантийный дпапир. состоящий из смеси различных пропорций субдукцнонного п мантийного компонентов, поднимается в верхние горизонты мантии, где и происходит его дальнейшее плавление. Высокое содержание воды в системе п падение величины общего давления при подъеме стабилизируют оливиновый парагенезис реститовой фазы, ответствешолй за особенности распределения элементов-примесей в толеитах вулканического фронта.

Основной п|)11чшюй плавления в пределах тыловых зон островодуж-ных систем в условиях относительно небольшого содержаш!я вода является декомпрессия.

Несмотря на близкие геолого-геофизичеекпе показатели, активные окраины континентов заметно отличаются от зрелых островных дут значительными объемами кислых магм и ярко выраженным блоковым (троением. Первое, видимо, является следствием вовлечения в процесс плавления кислого состава континентальной коры, второе - следствием более сложного тектонического режима формирования. К типично субдукцпои-ным здесь следует относить только кислые и связанные с iui.mii средние по составу вулканиты. Высокоглиноземистые базальты характеризуют' этап прекращав 1я еубдукцш! и начало рифтогешюй стадии развития территории. что особешю отчетливо видно на примере восточного Снхотэ-Алпня, где время массовых излияний глиноземистых основных лае. совпадает с резким возрастанием creneini их изотопной денлетнрованностп, что позволяет рассматривать это событие как отражение начальной стадш! раскрытия Япономорской котлошшы. Учитывая эти данные, базальты поздних этапов формирования активных континентальных окраин выделены в рнфтогенную серию высокоглиноземпстых (начальные этапы растяжения) и внутрпилитных базальтов - (заключительные).

Близкие по геодшкшпчеекпм особенностям формирования глиноземистые базальты активных окраин континентов и тыловых зон зрелых островных дут являются практически полными петрологическими анало-

5 4

гамм, чго свидетельствует о сходных условиях генерации родоначальиых расплавов: плавление нижних горизонтов падсубдукцноппого машийного клипа и измененной океанической коры при декомпрессии, в относительно сухих условиях и н присутствии гранатовой фазы в ресгптс.

И пределах оегроводужных систем базальтовые ассоциации с внут-рпплншымн геохимическими признаками характеризуют исключительно зоны тылового рнфтогенеза, тогда как- в пределах активных окраин Северной Америки и восточного Снхото-Алния они формируются в условиях осевою рнфтогенеза. непосредственно над налеосубдукцпоинон зоной. В этом случае субдукцпонная специфика элгх пород выражена более ярко.

Основные публикации но теме работы

По защищаемой теме опубликовано более 04 работ, из которых наиболее вана нами являются следующие:

1. Мартынов К),А.. Чубаров В.М. Ппрокеены как индикаторы генезиса эоцен-миоценовой контрастном формации Нижнего Приамурья // Вулканология и сейсмология. 1982. № 5. С. 23-34.

2. Мартынов IO.A. Петрология эоцен-миоценовой контрастной формации Нижнего Приамурья. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1083. 140 с.

3. Мартынов Ю.А. Происхождение базальтовых серий островных дут но данным о соотношении никеля и кобальта // Докл. АН СССР. 1983. Т. 273, Лад. С. 1230-1232.

4. Вулканические пояса Востока Азии. М.: Наука, 1984. С. 200-278. (соавторы Сахно B.I'.. Попов В.К.)

5. Мартынов Ю.А. Особенности эволюции магматических систем в присутствии галоидов // Докл. АН СССР. 1980. Т. 291. Л°3. С. 081-085.

0. Магматизм и особенности флюидного режима основных структур Тихого океана //Твердая кора океанов, (проект "Литое"). М.: Паука. 1987. С. 65-92.(соавтор Сахно В.Г.).

7. Мартынов Ю.А. Тренды ппроксеноп в базальтондах толептовмх серим // Тнхоокеап. геология. 1988. .Vi l. С. 30-35.

8. Мартынов Ю.А.. Левашов Г.В. Геохимические критерия рнфтокчшон природы плиоцен-плейстоценовых базальтов Восточного Спхотэ-А.шпя. // Докл. АН СССР. 1988. Т.ЗОЗ, №2. С. 472-470.

9. Лоцсновыо выеокомагнезнальмыс андезиты юго-западного склона Срединного хребта /7 Новые данные по петрологии магматических и метаморфических пород Камчатки. Владивосток: ДВО All (.'CCI'. 1989. C.I29-134. (соавторы Ханчут; А.П.. Житков A.C.. Шмидт II.II.).

э э

10. Мартынов Ю.Л Концентрационные факторы. определяющие появление тшзкокальцпевых гшроксенов в тол оптовых базальтах ,// Изв. АН СССР. Сер. геол. 1991. №5. C.I04-IÜ9.

11. Мартынов К).А Петрологические особенности нзвостконо-щелочных базальтов Восточною Снхотэ-Алннл //Тпхоокеатт. геология. 1990. Л°5. С.88-

12. Тихоокеанская окраина Азии. Геология. М.: Наука. 1089. С. 0-14. (еоавто])ы Сахио В.Г., Ханчут; A.II.)

13. Тихоокеанская окраина -Чзнн. Матмтизм. М.: Наука, 19UI. С. 99110 (соавторы Сахио В.Г., Матюнин А.II.. Полин В.Ф., Попов В.К.)

14. Мартынов Ю.А, Окрашшо-контннентальпые пзвестеово-щелочные базальты - особый геохимический тип (на примере Восточною Сихота-Алння). Владивосток: ДВО АН СССР. 1990. 49 с.

15. Породообразующие минералы основных аффузивов Мутповского геотермального района // Новые данные по петрологии магматических и метаморфических пород Камчатки. Владивосток: ДВО АН СССР. 1989. С.129-134. (соавтор Чащин A.A.).

16. Вариации изотопных отношении Sr и Nd в палеоцеи-шенстоценовых базальтах Восточного Сихото-Алння // Докл. РАН. 1993. Т.ЗЗЗ. ДоЗ. C.36G-369. (соавтор Ока.мура С.)

17. Мартынов Ю.А. Геохимическая типизация базальтопдов Мутповского вулканического поля (южная Камчатка) // Тнхоокеан. геология. 1995. Ла 5. С. 72-83. (соавторы Перепелов А.Б.. Чащин A.A.)

18. Мартынов Ю.А. Геохимии, минералогия и петрогенезпе миоцен четвертичных платовулканптов Восточного Спхота-Алпнл // [1етро.нмип. 1995. Т.2. № 3. С. 138-151.

19. Мартынов Ю.А. К проблеме химической классификации базальто вьгх пород - систематика по глинозему //Тнхоокеан. геология. 1994. №2, С.

20. .Изотопные отношения Sr в выеокоглнноземпстых базальтах Посточ йог о Снхотэ-Алпня: приложение к геодишшпчеекому режиму и времени раскрытия Японского моря //Докл. РАН (в печати), (соавтор Окамура С.).

21. Petrography, mineral composition, and major and trace element geo-eliemiäüv of igneous rocks from Karin Ridge /,/ Us Geol.Snrv. Open file rept. N94-230. 1991. P. 149-109. (соавторы Г>ад[)едппов З.Г.. Октябрьский P.A.).

9 i.

94-98.

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Мартынов, Юрий Алексеевич, Владивосток

' ft У

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

МАРТЫНОВ Юрий Алексеевич

УДК 550.4 : 551.2 (571.6)

ГЕОХИМИЯ БАЗАЛЬТОВ АКТИВНЫХ КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ ОКРАИН И ЗРЕЛЫХ ОСТРОВНЫХ ДУГ (на примере Северо-Западной Пацифики)

Специальность 04.00.02 - геохимия

Диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Научный консультант доктор геол.-мин. наук, профессор Сахно В.Г.

Владивосток - 1997

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

Глава 1. Принципы выделения магматических серий 11

Глава 2. Геодинамические особенности формирования зон 19 конвергенции субдукционного типа

Глава 3. Базальтовый вулканизм зрелых островных дуг 25

3.1. Япония 26

3.2. Камчатка

3.2.1 Краткая геологическая характеристика 41

3.2.2 Геологическая и петрологическая характеристика базальтов Мутновского вулканического поля 46

3.2.3 Сопоставление базальтов различных структурных зон

Камчатки 63

3.3 Проблемы геохимической типизации базальтов зрелых ост-

роводужных систем 67

Глава 4. Базальтовый вулканизм активных континентальных окраин

4.1 Восточно Ситхотэ-Алинский вулканический пояс

4.1.1 Геотектоническая позиция и история формирования 74

4.1.2 Общая геологическая характеристика 79

4.1.3 Комплекс высокоглиноземистых базальтов Стратиграфическое расчленение и строение

разрезов 83

Палеовулканологические реконструкции 90

Петрологическая характеристика 91

Петрогенезис высокоглиноземистых базальтов 113

4.1.4 Комплекс позднемиоценовых платоэффузивов

Краткая геологическая характеристика 127

Геологическая характеристика вулканических полей центральной части восточного Сихотэ-Алиня 131

Петрография и минералогия 133

Геохимия 144

Вопросы петрогенезиса 149

4.1.5. Геодинамические условия формирования базальтов

восточного Сихотэ-Алиня 161

4.2 Андийская окраина Южной Америки 167

4.3 Западная окраина Северной Америки 182

4.4 Геохимическая корреляция базальтов активных окраин кон> тинентов и зрелых островных дуг 193

Глава 5. Вопросы петрогенезиса высокоглиноземистых базальтов

5.1 Обзор существующих представлений 204

5.2 Проблемы геохимического разнообразия высокоглиноземистых базальтов 209

5.3 Петролого-геохимическая модель базальтового вулканизма активных континентальных окраин и зрелых островных 218 ДУГ

Заключение 221

Литература

224

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Зоны субдукции литосферных плит, важнейшие структурные элементы Земли, осуществляющие рециклинг корово-го вещества, воды и осадков на мантийные уровни, являются объектом детального геологического изучения, но многие аспекты их развития, включая эволюцию магматизма, остаются дискуссионными. Это связано со сложными геологическими и геодинамическими (строение, состав и возраст субдуцирующей океанической литосферы и надсубдукционного мантийного клина, геометрия зоны субдукции и скорость сближения плит, вариации режимов сжатия и растяжения) условиями формирования и разнообразием составов магматических пород, включая наиболее примитивные разновидности - базальты. Например, встречающиеся в пределах зрелых островных дуг (Япония, Камчатка) глиноземистые базальты, варьирующие по содержанию щелочей, высокомагнезиальные лавы [Sakuyma, Nesbitt, 1984; Myers, 1988 и др.], а так же эффузивы с внутриплитными геохимическими характеристиками [Волынец и др., 1987, 1990; Nakamura et. al., 1989, 1990] часто объединяются такими обобщенными понятиями как "островодужный базальт" (IAB) или "островодужная геохимическая серия", что является значительным упрощением и не учитывает геохимическую специализацию этих пород.

Еще сложнее обстоит дело с типизацией магматических образований активных континентальных окраин. Некоторые исследователи, учитывая близость основных геолого-геофизических показателей, склонны рассматривать эти структуры в качестве аналогов островных дуг [Thorpe, 1982], хотя по ряду признаков (тип и состав литосферы, наклон сейсмофокальных зон) они отличаются, что должно находить свое выражение в геохимической специфики магматических образований. К сожалению, петрологически и экспериментально, континентальные вулканиты изучены хуже своих островодужных аналогов. В литературе, как отечественной, так и зарубежной оперируют, главным образом, данными по Андийскому вулканическому поясу, которые сами по себе интересны, но без сопоставления с подобными образованиями других регионов не позволяют устанавливать ка-

кие либо закономерности. В этом отношении особый интерес представляют мезозойские и третичные вулканические пояса западной Пацифики, в частности Восточно-Сихотэ-Алинский, но степень их изученности оставляет желать лучшего. Геологические и петрохимические данные разбросаны по многочисленным публикациям и требуют статистического обобщения, практически отсутствует информация по распределению редкоземельных элементов и радиогенных изотопов, что затрудняет решение многих пет-рогенетических вопросов.

Цели и задачи исследования. Целью данной работы является геохимический анализ продуктов базальтового вулканизма активных континентальных окраин, наименее изученных структурных элементов, связанных с активностью субдукционных зон, и использование полученных данных для решения вопросов магмогенезиса, роли коровых процессов, суб-дукции и рифтогенеза в происхождении и эволюции магм. Основные эф-фузивы выбраны в качестве объектов исследования, поскольку они являются сквозным типом пород, петрологически наиболее информативны и в наименьшей степени модифицированы процессами дифференциации и коровой контаминации. Остальные типы вулканитов упоминаются в работе в объеме необходимом для понимания изложенного материала.

Для сравнения в диссертации приводятся данные по базальтоидному вулканизму зрелых островных дуг, лучше изученных и наиболее близких к окраинно-континентальным структурам по геолого-геофизическим параметрам и геодинамическому режиму формирования.

В работе использовались как собственные материалы автора по Вос-точно-Сихотэ-Алинскому вулканогенному поясу, Камчатке и Курилам, так и новейшие опубликованные материалы по Японии, Северной и Южной Америкам.

В задачу исследования входили:

1. Разработка критериев типизации базальтовых толщ активных континентальных окраин и зрелых островных дуг, с учетом их геологической позиции и петролого-геохимических признаков.

2. Изучение закономерностей изменения минерального, валового химического составов, распределения редких элементов и радиогенных изотопов, с целью выявления связей и решения вопросов генезиса основных лав.

3. Реконструкция, на основе полученных данных, геодинамических условий формирования и решение некоторых спорных вопросов структурного районирования вулканических областей.

Научная новизна. Диссертация построена на фактическом материале, впервые изученном и опубликованном автором, и является первой сводкой по минералогическому составу, распределению редкоземельных элементов и радиогенных изотопов в основных эффузивах позднего (палеоцен-позднемиоценового) этапа формирования Восточно-Сихотэ-Алинского вулканогена, которые подразделяются на комплексы высокоглиноземистых базальтов (палеоцен-средний миоцен) и платобазальтов с внутриплитной геохимической спецификой (поздний миоцен).

Впервые, на основании анализа геологической информации и петрологических данных (прецизионные определения абсолютного возраста изотопов Бг и Ыс)), доказывается связь высокоглиноземистого базальтового вулканизма Восточного Сихотэ-Алиня с начальными этапами рифтоге-неза и раскрытием Япономорской котловины. Эти породы являются практически полными геохимическими аналогами глиноземистых базальтов тыловых зон современных зрелых островных дуг (Япония, Камчатка), также развивающихся в режиме растяжения.

Показано, что позднемиоценовые платобазальты восточного Сихотэ-Алиня по ряду геологических и геохимических признаков (значительные объемы низкокалиевых лав, ярко выраженная ЕМ I изотопная специфика, обогащенность крупноионными литофилами и деплетированность в отношении высокозарядных катионов) отличаются от позднекайнозойских базальтовых лав Китая, Кореи и Японии. Эти признаки отражают особенности геодинамической позиции платобазальтов и свидетельствует о значительном изменении температурного режима и состава верхней мантии в

результате предшествующей субдукции и раскрытия Япономорской котловины.

В результате детального петрологического изучения нами вулканов Мутновский и Горелый (Камчатка) и анализа опубликованной геологиче-

VI V»

скои и геохимическои информации подтверждено наличие поперечной геохимической зональности вулканогенных образований современной островной дуги Камчатки. Но одновременно, вопреки существующим представлениям [Волынец, 1993], показано, что в эту зональность включаются и вулканиты с внутриплитными геохимическими характеристиками. Это свидетельствует о специфике проявления внутри плитного вулканизма в пределах островодужных систем и роли режима задугового растяжения в формировании геохимической зональности.

Основные выводы (защищаемые положения).

1. Высокоглиноземистые базальты, развитые в пределах тыловых зон современных зрелых островодужных систем северо-западной Пацифики, отличаются от соответствующих по составу пород вулканического фронта не только петрологическими признаками (составы плагиоклаза высокие содержания калия, титана и большинства некогерентных элементов, высокие значения отношений №/Со, легких лантаноидов к тяжелым, высокозарядных катионов к крупноионным литофилам), но и геодинамическими условиями формирования.

Происхождение поперечной геохимической зональности зрелых островных дуг, в которую необходимо включать и основные эффузивы с внутриплитными геохимическими характеристиками, связано с особенностями тектонического развития таких структур - нарастающего растяжением в тылу вулканического фронта. Высокоглиноземистые базальты тыловых зон являются индикаторами начальной стадии этого процесса

2. Высокоглиноземистые базальты активных континентальных окраин являются практически полными геохимическими аналогами основных вулканитов тыловых зон зрелых островодужных систем. Близки они и по геодинамическим условиям образования, хотя в пределах активных континен-

тальных окраин рифтогенез непосредственно не связан с субдукционной тектоникой.

3. Базальты с внутриплитными геохимическими признаками, развитые в пределах активных континентальных окраин и зрелых островных дуг, отличаются от внутриплитных пород типовых обстановок (океанические ост-ровова, континентальные рифты) обогащенностью крупноионными лито-филами (Ва, Эг, ИЬ) и связью, через многочисленные переходные разности, с высокоглиноземистыми вулканитами, что свидетельствует об определенных особенностях их генезиса - участии в процессе плавления вещества надсубдукционного мантийного клина, метасоматически преобразованного в результате предшествующей субдукции.

Между собой базальтовые породы окраинно-континентальных и ост-роводужных вулканических структур различаются особенностями изотопного состава. Первые характеризуются отчетливой ЕМ I изотопной спецификой, что указывает на вклад нижних горизонтов субконтинентальной литосферы в их генезис.

4) Геологические и изотопные данные, полученные при изучении высокоглиноземистых базальтов Восточного Сихотэ-Алиня, свидетельствуют в пользу двухэтапной модели развития Японского моря: с начальными этапами (42 -24 млн лет) связаны излияния глиноземистых базальтов Восточного Сихотэ-Алиня; с заключительным (24-15 млн лет) - вулканитов тыловых зон современной островодужной системы Японии.

Практическая значимость работы. С высокоглиноземистыми базальтами активных окраин континентов связаны многочисленные протяженные прибрежно-морские россыпи титаномагнетита, легированного V, Сг, 7.x. Уже сейчас становится реальной преспектива их использования. Исследования по петролого-геохимической типизации базальтов, несомненно, важны для решения проблем металлогенической специализации различных магм, для целей геологического картирования и реконструкции тектонического режима формирования.

Фактический материал и методы исследований. Работа основана на опыте 20-летних личных исследований петрографии, минералогии и

геохимии базальтоидов Восточно Сихотэ-Алинского вулканического пояса и Курило-Камчатской островодужной системы. За это время автор провел^ полевых сезонов в пределах восточного Сихотэ-Алиня, Камчатки, Курил, участвовал в рейсе на нис "Первенец" в акватории Курильских островов, а также, для получения сравнительного материала, посетил Гавайские острова и Японию.

В работе использовано более 3000 новых силикатных анализов вулканических пород, около 500 определений состава минералов, большое число анализов редких элементов, включая редкоземельные (около 100), 25 определений изотопного состава Эг и Ыс1 и около 30 определений абсолютного возраста. Анализы выполнены в основном по образцам из коллекции автора.

Содержания петрогенных элементов определялись традиционным химическим методом в лабораториях Дальневосточного геологического института ДВО РАН; концентрации микроэлементов - количественным спектральным (N1, Со, Сг, V, РЬ, Си, гп) и рентгено-флюоресцентным (ЯЬ,Ва,Зг,У,МЬ) анализами в том же институте; Та, ТИ и редкоземельные элементы ((^ЕЕ) - нейтронно-активационным методом в Институте геохимии и аналитической химии (Москва) и в Институте геологии и геофизики (Новосибирск). В качестве стандартов использовались образцы АСВ-1 (андезит), СЭР-! (гранодиорит), СГД-1А (габбро) и ДВА, ДВБ (андезит). Аналитическая ошибка для большинства микроэлементов не превышает 10%, что подтверждается параллельным анализом некоторых проб, выполненным в Университете Хоккайдо (Япония).

Анализ минералов выполнен на микрозонде "Сатевах" в Институте вулканологии ДВО РАН (Петропавловск-Камчатский). Рабочие условия - 20 к\/ напряжение и 50 мА ток. В качестве стандартов использованы природные силикаты (санидин для 51,К,Ма,А1; диопсид - для Са и Мд; оливин - для Ре; ильменит - для "П и родонит - для Мп). Ошибка анализа - 3% 2а.

Соотношения изотопов Бг и Ш были измерены в Университете Окая-ма с использованием масспекгрометра Нптдап МАТ 261. 87Эг/865г и 143Ыс1/144Ыс1 отношения нормализовались к 865г/885г=0,1194 и

146Nd/144Na=0,7219 соответственно. Отношения изотопов Sr для NBS 987 и изотопов Nd для JB-la в процессе изучения были 0,710248+0,000008 (2а среднее их четырех значений) и 0,511774±0,000010 (2а среднее их двух значений). Значения EWD были рассчитаны с использованием CHUR (Chondritic Uniform Reservoir) параметров. Современные значения 143Sm/144Nd и 147Nd/144Nd принимались соответственно 0,512638 и 0,1966, X147Sm=6,54 10"12у1 .

Определения калий-аргонового возраста пород выполнены в Университете Окаяма. Анализируемые образцы дробили, промывали дистиллированной водой и просушивали. Часть образца истирали в пудру и анализировали на содержание калия методом рентгеновской флюоресцентной спектроскопии. Содержание аргона измеряли методом изотопного разбавления. Возраст и ошибки рассчитывали с использованием метода, предложенного в работе [Nagao, Itaya, 1988].

Публикация и апробация работы. По теме опубликованы 1 монография, 3 коллективных монографии, более 65 статей преимущественно в центральных и зарубежных (5) изданиях. Основные положения работы докладывались на различных региональных, всесоюзных и международных совещаниях и симпозиумах, в том числе на V Всесоюзном петрографическом совещании (1976), V Всесоюзном совещании по термобарогеохимии (1978), на II Всесоюзном совещании "Природные газы и их роль в формировании земной коры и месторождений полезных ископаемых" (1983), Всесоюзных симпозиумах по геохимии магматических пород (1981, 1983), Всесоюзных конференциях по проблемам палеовулканизма Дальнего Востока (1973, 1979), I Всесоюзном симпозиуме "Термодинамика в геологии" (Суздаль, 1985), Всесоюзном совещании "Магматические флюиды и их эволюция" (1985), XXVIII Международном геологическом конгрессе (Киото, 1992).

Работа проводилась в лаборатории петрологии вулканических формаций Дальневосточного геологического института ДВО РАН. Исследования велись в тесном контакте с коллегами этого и других академических институтов и МинГео России. В разное время автор плодотворно обсуждал

многие аспекты работы с В.Г. Сахно, В.В. Ветренниковым, С.А. Щекой, С.А. Коренбаумом, А.И. Ханчуком (ДВГИ, Владивосток), А.Б. Перепеловым и А.И. Альмухамедовым (институт Геохимии, Иркутск), Г.П. Пономаревым, О.Н. Волынцом и Э.Ю. Балуевым (ИВГиГ, Камчатка), А.А. Арискиным (ГЕОХИ, Москва), С. Окамурой (Университет Хоккайдо, Япония), Р. Аркулу-сом и С. Эггинсом (Австралийский Национальный университет, Канбер�

Информация о работе

Мартынов, Юрий Алексеевич
доктора геолого-минералогических наук
Владивосток, 1997
ВАК 04.00.02

Диссертация

Геохимия базальтов активных континентальных окраин и зрелых островных дуг - тема диссертации по геологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему Геохимия базальтов активных континентальных окраин и зрелых островных дуг ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Геохимия базальтов активных континентальных окраин и зрелых островных дуг"

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Мартынов, Юрий Алексеевич, Владивосток

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Геохимия базальтов активных континентальных окраин и зрелых островных дуг
ВАК РФ 04.00.02, Геохимия