Введение к работе
Актуальность проблемы. Активные континентальные окраины п ост-роводужпые системы характеризуют зоны с.убдукцпп лнтос(|)срін.сч' плит. Они являются объектом детального геологического изучения, однако многие аспекты их ралштія остаются до сих нор не проясненными. Один пз важнейших - эволюция магматизма. Это связано со сложными геологичс-сними и гсодпнамірісскими условня.мн форміфованпя и разнообразием составов магматических пород, включая их наиболее примитивные разновидности - базальты.
Например, встречающпееяв іфедслах зрелых островных дуг (Япония, Камчатка) глиноземистые базальты, варыцптощпе по содержа-ншо щелочен, высокомагнезнальные лавы, эф(|)узпвы с вттршглнтнымн геохимическими характеристиками, в геологической литературе часто обі.едішлют такими понятиями, как ''островодужшд'і базальт" (ІЛВ) пли "островодужная геохимическая серия", что является значительным упрощением п не учитывает геохимірісскую специализацию зтігх пород.
Ілце сложнее обстоит дело с тшшзацпеіі магматических образовании активных континентальных окраин. Петролопиески и экспериментально коптішентальные вулканиты изучены хуже своих островодужных аналогов. О литературе, как отечественной, таї; п зарубежной, опері фуют, главным образом, данными по Андийскому вулкаїпіческому поясу, которые сами по себе интересны, но без сопоставления с подобными образованиями других регионов не позволяют установит!, какие-либо закономерности. В плане сравнения особый интерес представляют мезозойские и третичные вулканические пояса западноіі Пацпфикп. в частности Восточно Снхотэ-Алинскпп, по степень их изученности оставляет желать лучшего. Геологические п петрохимнчеекпе данные разбросаны по многочисленным публикациям и требуют статііспгіеского обобщешія, практически отсутствуот информация по распределению редкоземельных элементов и радиогенных изотопов, что затрудняет решение многих пстрогенетпческих вопросов.
3.Пели и задачи исследования. Целью данной работы является геохимический анализ продуктов базальтового вулканизма активных континентальных окраин п решение на основе полученных данных некоторых вопросов магмогенезнса. роли коровых, губдукциоппых и рпфтогепных процессов в ііроіісхо;кдешіп и эволюции базальтовых магм. 15 качестве
объектов исследовании иыбранм основные эффузивы, поскольку они являются сквозным типом пород, петрологически наиболее ннформатшшы и в наименьшей степени модифицированы процессами дифференциации п коровоіі контаминации. Остальные типы вулканитов упоминаются в работе в объеме необходимом для понимания изложенного материала.
Для С])авненпя приводятся данные по базальтопдному вулканизму зрелых островных дуг, близких к окрашшо-контшіснтальньгм структурам по геолого-геофизичеекпм параметрам и гсодннамнческому 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 опублнковашіьіе материалы по Японии. Северной и Ю.к-ноіі Америкам.
В задачу исследования входили:
1. Разработка критериев тіашзацші базальтовых толщ активных
континентальных: окраин и зрелых островных дут, с учетом ігх геологиче
ской нозіщші и петролого-геохимическнх признаков.
-
Изучите закономерностей изменения минерального, валового химического составов, распределения редких элементов п радиогенных изотопов, с целью выявления связей п решеївія вопросов генезиса основных лав.
-
Реконструкция, на основе полученных даіпіьгх, гео динамических условии формирования и решеївіе некото})ых 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 эффузпвах позднего (иалеоцеп-нозднемиоценового) этапа формирования Восточно Снхотэ-Алннского вулкапогена, которые подразделяются на комплексы высоко-глнноземпстых базальтов (палеоцен-средний миоцен) и платобазальтов с вігутріїллнтпоп геохимической спецификой (поздний дшоцен).
Впервые, на оспованші анализа геологической информации и петрологических данных (прецизионные определения абсолютного возраста изотопов Si' п Nd), доказывается связь высокоглппоземнетого базальтового вулканизма Восточною Сихотэ-Алпня с начальными этапами рпфтоге пеза и раскрытием Яноіюморскоіі котловины. Эш породы являются практически полными геохимическими аналогами глиноземистых базаль-
гон тыловых ;юті современных зрелых остроппых ;гут (Япония, Камчатка), также развивающихся в режиме растяжения.
Показано, что поздпсмпоценовые платобазальты восточного Снхотэ-Алипя но ряду геологических и геохимических признаков (значительные объемы пизкокалпевыл' лип, ярко выражения» KM J изотопная специфика, обопицешюсть крупиононньшн лнтофплами ч деплешрованность в отношении выеокозарядных катионов) отличаются от позднеканнозопскнх базальтовых лап Китая, Корен и Японии. Эти признаки отражают особенности гсодинамическоп позпціпі платобазадьтов и свидетельствует о значительном изменении температурного режима и состава верхнеіі мантии в результате предшествующей субдукцші п раскрытия Яіюноморскоіі котловшпм.
В результате детального петролоппеского изучения нами вулканов Мутновекнп и Горельп'і (Камчатка) п анализа опубликоваїпіоіі геологической и геохнмігческоіі ішформаціпі подтверждено налігчпе поперечпоіі геохимической зональноспі вулканогенных образовашш современной островной дути Камчатки. По одновременно, вопреки сушествующим представлениям [Волынсц, 1993], показано, что в эту зональность включаются и вулкаїпітм с виутрпплитиьшп геохимическими характеристиками. Это свидетельствует о специфике проявлсіпія вігутрітлптного вулканизма в пределах островодужньгх систем и роли режима задугового растяжения в форміфоваїпш геохимической зональности.
Основш>те выводы (защищаемые положения >.
1. Высокоглпноземистые базальты, развігп.іе в пределах тыловых зон
современных зрелых островоду'/кных систем северо-западной Пацпфпкп.
отличаются от соответствующих по составу пород вулканического фронта
не только петрологическими признаками (составы плагиоклаза высокие
содержания калия, титана и большинства иокогорентных элементов, вы-
сокие значения отношении Ni/Co, легких лантаноидов и тяжелым, высо-
коза|)ядньгх катионов к крутшоиошімм лптофп.іам). но и геодппамичс-
скими условиями формирования.
Пропсхождсіпіе поперечпоіі геохимической зональности з|)слых островных дуг, в которую необходимо включать и осноиные зффузнвы с впутршинтными геохимическими характеристиками, связано с особенностями тектонического развития таких структур - нарастающего растяжением в тылу вулканического фронта. Высокоглпноземистые б.чзалыы тыловых зон являются индикаторами начальной стадии этого п])Оцесса
2. Пыеоког.'п іноземне rue базальті.і активных континентальных ок|>а-
пи являются практически полными геохимическими аналогами основных вулканитом тыловых зон зрелых островодужпых систем. Близки они и по геодпнамичеекпм условиям образован]ія, хотя в пределах активных континентальных окраин рнфтогенез непосредстненно не связан с субдукцн-ошіоі'і тектоникой.
3. Базальты с внутрпплшнымн геохимическими признаками, развитые в пределах активных коптігненталыгьгх ок])анн и зі>сльіх ост])овіа>гх дут, отличаются от внутрпшштных пород пятовых обстановок (оксаїшческпе остроіюва, континентальные рифты) обогаїцешіостью крупнопошгымп литофпламн (Ва, Sr. НЬ) и связью, через многочисленные переходные разности, с высокоглшюземистымн вулканитами, что свидетельствует об оіг]>еделенньгх особенностях ігх генезиса - участии в процессе плавлення вещества надсубдугамгошюго мантийного клина, ме-тасоматически прсобразовашюго в результате предшествующей субдук-
ЦШІ.
Между собоіі базальтовые породы окрашшо-контішентальїіьгх и ост-роводужных вулканических структур различаются особсішостямп изотопного состава. Первые характеризуются отчетлшюй ЕМ І изотопноіі спецификой, что указьшает на вклад ішжннх горизонтов субконтштенталь-ноп ліггосфеі)ьі в ігх генезис.
4) Геологические м изотопные данные, получешсые при изучешш вы-сокоглішоземистьгх базальтов Восточного Спхотэ-Алиня, свидетельствуют в пользу двухэтапной модели развития Японского ыоря: с начальными этапами (42 -24 млн лет) связаны излияния глішозсмпстьгх базальтов Восточного Сігхота-Алішя: с заключительным (24-15 млн лет) - вулканитов тыловых зон совремешюп островодужной системы Япошш.
Практическая значимості, работы. С высокоглшюземистымн базальтами активных окраин континентов связаны многочнелешгые протяженные прпбрежно-морекпе россыпи титаномаї петита, легированного У, Сг. Ni, Zr. Уже сейчас становится реалыюіі нреспектіша их использования. Исследования по пстролого-гсохпмичсской тпппзаціпі базальтов, несомненно, ван;ны для решения проблем металлогеннческоп епецпалпзацші различных магм, для целеіі геологического карти])Оваппм и реконструкции тектонического режима формирования.
Фактический материал и метопы исследовании. Работа основана на опыте 20-летних личных исследовании петрографии, минералогии и геохимии базальтопдов Восточно Снхотэ-Ллппекого вулканического пояса и Курило Камчатской оетроводужноіі системы. За ото время автор провел
18 полепил сезонов ii пределах восточною Силотэ-Ллппя, Камчатки, Курці, участвовал it [)еіісе па ппе "Первенец'" в акватории Курильских островов, а также, для получения сравнительного материала, посетил Гаванские острова и Японию.
В работе использовано более 3000 новых силикатных анализов вулканических пород, около Л00 определении состава минералов, большое число анализов редких элементов, шглючая редкоземельные (около 100), 25 определении изотопного состава Sr и N(1 и около 30 определении абсолютного возраста. Анализы выполнены is основном по образцам из коллекции автора.
Содержания ветрогонных элементов определялись традиционным химическим методом в лабораториях Дальневосточного геологического института ДВО РАН: концентрации микроэлементов - количественным спектральным (Ni.Co.Cr, V.Pb.Cu.Zn) и ренттспо-флгооресцентным (Hb.Ba.Sr,Y.Nb) анализами в том ;ке институте; и редкоземельные элементы (REE) - неіітропію-актшищнонньїм методом в Институте геохимии и аналитической химии (Москва) и в Институте геологии и геофизики (Новосибирск-). В качестве стандартов использовались образцы AGB-1 (андезит), GSP-1 (граподіюрпт). СГД-ІА (габбро) и ДВА, ДВВ (андезит). Аналитическая ошибка дія большинства микроэлементов не превышает 10%, что подтверждается параллельным анализом некоторых проб, выполненным в Университете Хоккайдо (Япония).
Анализ минералов выполнен на мпкрозонде "Сатевах" в Институте вулканологии ДВО РАН (Петропавловск-Камчатский). Рабочие условия -20 kV напряжение и 50 мА ток-. В качестве стандартов использованы природные силикаты (санидин для Si.K.Na.Al; дпопсид - дня Са п Mg; оливин - для Ге: ильменит для Ті и родонит - дтя Мп). Ошибка анализа - 3% 2а.
Соотношения изотопов Sv и Nil были измерены в Университете Окаяма с использованием масспектрометра Fiimigaii MAT 201. 8'Sr/'s'\Sr и 14''Nd/'"Nd отноінешія нормализовались і; 8CSr/S5Sr=0.1194 п 1 "'Nd/1 "Na=0,72Н) соответственно. Отношения изотопов Sr дія NBS 987 п изотопов Nd для JB-Ia в процессе изучения были 0,7)0248+0.000008 (2ст среднее ігх четырех значенпіі) и 0.511774+0,000010 (2с среднее их двух значении), оначення RWD были рассчитаны с использованием Clll'I! (Cliomliilie Unifonn Reservoir) параметров. Современные значения l",,:iSiii/1,,N(l и "'Nd/'"Nd принимались соответственно 0.512038 и 0.11)1)0, Xі 17Sm=l.i.54 10 |2у ' .
Определении калпіі-аргонового возраста пород выполнены і: >шшер ентсте Окаяма. Ліiiuiiіаіірусмілс образцы дробили, промывали дистиллированной водоіі 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, Ilaya, 1988].
Объем и структура работы. Диссертация, объемом 2.VI страниц, состоит из введения, заключения, пяти глав, 20 таблиц и 94 рисунков
