Содержание к диссертации
Введение 2
Глава I. Геологическая позиция и принципы типизации кайнозойских вулканических пород 7
Распространение зон растяжения в пределах восточной окраины Азии 9
Систематика вулканических пород 13
Глава II. Кайнозойский вулканизм зон растяжения Северо-восточной окраины Азии 15
Кайнозойский вулканизм Восточной Чукотки 21
Кайнозойский вулканизм Северного Приохотья 25
Кайнозойский вулканизм Пенжинско-Анадырско-Корякского региона 25
Кайнозойский вулканизм внутриплитного геохимического типа Камчатки 85
Кайнозойский вулканизм шельфа Берингова моря и западной Аляски 96
Корреляция кайнозойских магматических и геодинамических событий в пределах Северо-Востока Азии. 110
Глава III. Кайнозойский вулканизм зон растяжения Восточной окраины Азии 132
Кайнозойский вулканизм Приморья 132
Кайнозойский вулканизм Восточного Китая 159
Кайнозойский вулканизм Корейского региона 177
Кайнозойский вулканизм Японского моря 213
Кайнозойский вулканизм зон растяжения Японских островов 227
Корреляция кайнозойских магматических и геодинамических событий в пределах восточной окраины Азии 235
Глава IV. Кайнозойский вулканизм зон растяжения Юго-восточной окраины Азии 258
Кайнозойский вулканизм Юго-восточного Китая. 258
Кайнозойский вулканизм трога Окинава. 281
Кайнозойский вулканизм Южно-Китайского моря. 282
Кайнозойский вулканизм Индокитая и Таиланда. 284
Корреляция кайнозойских магматических и геодинамических событий в пределах Южно-Китайского региона и Индокитая 325
Глава V. Общие закономерности развития вулканизма в зонах растяжения на континентальной окраине Азии 345
Основные тенденции эволюции кайнозойского вулканизма на восточной окраине Азии 346
Латеральные ряды кайнозойских вулканических пород восточной окраины Азии 360
Минералогические особенности вулканитов внутриплитной геохимической специализации 362
Петрохимическая систематика вулканических серий зон растяжения 364
Предполагаемые источники магматизма 373
Заключение 392
Литература 395
Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение геохимии вулканических пород в зонах перехода океан-континент имеет большое значение для решения фундаментальных проблем петроге-незиса, металлогении, вопросов эволюции земной коры и мантии Земли. Континентальные окраины являются областями, в которых широко проявлены разнообразные геодинамические условия, обусловленные, преимущественно, процессами сжатия, с развитием специфического надсубдукционного вулканизма. Вместе с тем, в этих зонах установлены проявления процессов растяжения, сопровождаемые магматизмом, несущим ярко выраженную специфику, отличающую его от вулканических проявлений окраинно-континентальных поясов. Именно поэтому процессы грабенообразования и рифтогенеза, связанные с окраиной Азиатского континента представляют большой интерес. В то же время, вещественные характеристики этого процесса, выраженные в первую очередь магматическими породами и связанным с ними оруденением, в настоящее время изучены недостаточно. До сих пор отсутствует определенность в знании состава рифтогенных магматических ассоциаций и их источников, масштаба проявления соответствующего магматизма, а также его соотношения с собственно ок-раинно-континентальным, преимущественно известково-щелочным магматизмом.
Цель исследования заключалась в выявлении закономерностей распределения кайнозойского вулканизма в зонах растяжения на восточной окраине Азии в пространстве и во времени; установлении причин латеральной зональности; определении природы магматических источников; анализе мантийных вещественных неоднородностей под окраиной континента. Основная задача исследования заключалась в установлении изотопно-геохимических характеристик кайнозойского вулканизма в зонах растяжения на восточной окраине Азии.
Научная новизна работы. Предлагаемая работа является первой сводкой по минеральному и изотопно-геохимическому составу кайнозойских вулканических пород, связанных с зонами растяжения на восточной окраине Азии, полученной на основании оригинального фактического и литературного материала. На этой основе: 1) впервые проведена геохимическая типизация всего разнообразия кайнозойских вулканических пород континентальной окраины Азии, генетически не связанных с процессами субдукции, показана специфика их химического состава и отличия от типичных надсубдукционных образований; 2) установлена разновременность процессов растяжения и связанных с ними проявлений вулканизма в различных сегментах окраины, обусловленная воздействием удаленных сил [Леонов, 2001]: аккрецией системы гетерогенных террейнов с Евроазиатской и Северо-Американской плитами (на северо-востоке континента и Приморье), и коллизией Индостана с Евразией (на востоке и юго-востоке окраины); 3) проведена корреляция между кайнозойскими магматическими и геодинамическими событиями в регионе; 4) показано, что развитие кайнозойского постсуб-дукционного вулканизма на континентальной окраине происходило от раннепалеогеновых глиноземистых толеитов и калиевых базальтоидов к щелочным, типично внутриплитным базальтам, что связано со сменой во времени источников расплавов: от малоглубинных, в претерпевшей мел-палеоценовый субдукционный метасоматоз субконтинентальной литосфер-ной мантии, или литосфере аккретированных блоков, к глубинным источникам, часто несущим на юго-востоке окраины признаки влияния мантийных горячих точек; 5) установлено, что влияние субдукционного компонента в кайнозойских вулканитах резко сокращалось во времени: оно было определяющим в глиноземистых толеитах и шошонитах раннего палеогена, уменьшилось в щелочных и толеитовых базальтах миоцена и становится незначительным (а чаще отсутствует) в плиоцен-четвертичных вулканитах; 6) показано, что широкие вариации Sr-Nd-Pb изотопных характеристик кайнозойских вулканитов свидетельствуют об их связи с мультиисточниками.
Практическое значение. Результаты проведенного исследования по геохимической типизации вулканических пород необходимы при проведении геологического картирования, для палеореконструкций на основе индикаторных характеристик пород, для решения проблем металлогенетической специализации магм различной природы.
Фактический материал и методы исследования. Фактический материал был собран автором в течение многолетних исследований в Корякском нагорье, на Чукотке и Камчатке. Помимо этого, был изучен каменный материал из коллекций В.Н. Григорьева (Приморье), Н.И. Филатовой (п-ов Корея), А.В. Колоскова (Вьетнам, Южно-Китайское море), а также керновый материал из хранилищ DSDP (Берингово и Японское моря). Кроме оригинального фактического материала, в диссертации использованы обширные литературные материалы по исследованному региону.
В работе использовано более 900 новых силикатных анализов, свыше 350 определений редких и редкоземельных элементов, свыше 600 определений состава минералов, 35 определений изотопов Sr и Nd.
Микрозондовые определения состава минеральных фаз выполнены на микроанализаторе "Camebax" в Институте вулканологии ДВО РАН и ВИМСе. Большая часть силикатных анализов была выполнена в Геологическом институте РАН и ПГО "Укрчерметгеология", другая - в ИВ ДВО РАН, ГЕОХИ РАН, ГЕОХИ СО РАН. Концентрации редких и редкоземельных элементов определялись в ГИН РАН(), ИГЕМ РАН 2), ГЕОХИ РАН(3), ГЕОХИ СО РАН(4), а также в лабораториях Корнельского университета (Итака, США)(5) с использованием следующих методов: инструментального нейтронно-активационного анализа" 5), рентгеновской флюоресценции 1-23), пламенной фотометрии 3\ ICP-MS(4), гамма-спектрометрии 3), количественного спектрального анализа ". Изотопный состав Sr исследовался на масс-спектрометрах Finnigan МАТ-260 в ГИН РАН (B.C. Григорьев), ИГЕМ РАН (Д.З Журавлев, В.Н. Голубев), Finnigan МАТ-262 в Центре коллективного пользования ИЗК СО РАН, ГЕОХИ СО РАН и БГИ СО РАН, г. Иркутск (СИ. Дриль) и Finnigan МАТ-261 в ИГГД РАН, г. Санкт-Петербург (Б.В. Беляцкий). Сведения о изотопном составе Nd получены в ИГЕМ РАН на масс-спектрометре МИ-1320 (Д.З Журавлев, В.Н. Голубев) и в ИГГД РАН на Finnigan МАТ-261 (Б.В. Беляцкий).
Апробация работы и публикации. Результаты исследований по теме диссертации докладывались на следующих научных совещаниях и конференциях: на Всесоюзных Совещаниях по геохимии магматических пород в ГЕОХИ (Москва, 1988, 2000, 2001, 2002), на XXXII-XXXIV Тектонических совещаниях (Москва, 1999-2001), на Международном симпозиуме по Тектонике, энергетическим и минеральным ресурсам Северо-западной Пацифики (Хабаровск, 1999), на Международной Конференции по тектонике плит им. Л.П. Зоненшайна (Москва, 1993), на Международной Конференции по континентальным окраинам Арктики (Магадан, 1994), на Международном симпозиуме по офиолитам (Павия, Италия, 1995), на Первом и Втором Всероссийских петрографических совещаниях (Уфа, 1995; Сыктывкар, 2000), на Всероссийских Билибинских чтениях по Проблемам геологии и металлогении Северо-востока Азии на рубеже тысячелетий (Магадан, 2001), а также на научных сессиях в Геологическом институте РАН. Основные материалы и положения изложены в коллективной монографии и 40 статьях и расширенных тезисах.
Структура и объем диссертации. Работа, общим объемом 435 страниц, включая 118 рисунков и 53 таблиц, состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 533 наименований.
Защищаемые положения.
Кайнозойский внутриплитный вулканизм восточной части Азиатского континента развивался преимущественно в обстановке растяжения, начальная динамика которой в значительной степени определялась воздействием удаленных сил: аккрецией гетерогенных тер-рейнов (в Корякско-Камчатской складчатой области и Приморье), и коллизией Индостана с Евроазиатской плитой (в Корейско-Японскоморском, Восточно-Китайском и Индокитайском регионах).
Сложная геодинамическая обстановка в кайнозое на восточной окраине Азиатского континента обусловила формирование разнообразных вулканических серий, характеризующихся свойствами пород внутриплитной геохимической специализации: толеитовой, включающей глиноземистую умереннотитанистую и высокотитанистую толеитовые серии. калий-натриевой щелочной, подразделяющейся на щелочнобазальтовую, щелочных ба-зальтов-нефелинитов, щелочнобазальт-трахибазальт-трахит-комендитовую, щелочно-базальт-трахит-фонолитовую-(бенмореитовую), щелочнобазальт-трахит-трахириолитовую, а также меланефелинитовую. калиевой щелочной, включающей шошонит-латитовую, калиевую базальтовую низкотитанистую и калиевую базальтовую высокотитанистую серии.
Вещественный состав вулканических серий определяется физико-химическими особенностями первичных магм, внутри серий - процессами дифференциации и смешения исходных расплавов.
Эволюция кайнозойского вулканизма зон растяжения на континентальной окраине Азии проходила от глиноземистых толеитов и щелочных калиевых базальтоидов на началь ных этапах развития к щелочным, типично внутриплитным базальтам, что связано со сменой во времени источников расплавов: от малоглубинного источника в новообразованной или претерпевшей мел-палеоценовый субдукционный флюидный метасоматоз субконтиненталь ной литосферной мантии к глубинным источникам, часто несущим на юго-востоке окраины признаки влияния мантийных горячих точек.
Влияние субдукционного компонента в кайнозойских вулканитах резко сокращалось во времени: оно было определяющим в глиноземистых толеитах и шошонитах палеогена (или раннего миоцена), уменьшилось в щелочных и толеитовых базальтах миоцена, и стало незначительным (а чаще отсутствует) в плиоцен-четвертичных вулканитах.
На основании систематики и интерпретации генезиса магматических резервуаров по изотопному составу Sr, Nd и Pb [Zindler, Hart, 1986, Hart, 1988] установлена латеральная ге терогенность глубинного субстрата при развитии кайнозойского вулканизма восточной ок раины Азии, сопровождаемая вовлечением в процесс магмогенезиса различных источников -деплетированной мантии (DM), обогащенной мантии (ЕМ), источника с высокими =238U/204Pb отношениями (H1MU), а также их смешением.
Благодарности. Работа выполнена в лаборатории вулканогенно-осадочных формаций (в дальнейшем вулканогенно-осадочного и гидротермального литогенеза).
Автор искренне признателен О.Н. Волынцу, Б.П. Золотареву, А.В. Колоскову и Н.И. Филатовой, обсуждения с которыми оказали неоценимую помощь при написании работы. В разное время автор пользовался поддержкой и плодотворно обсуждал многие аспекты работы с В.В. Акининым, Б.В. Беляцким, В.И. Виноградовым, Д.И. Головниным, B.C. Григорье 6 вым, В.Н. Григорьевым, СИ. Дрилем, В.А. Ерощевым-Шак, Д.З. Журавлевым, B.C. Каме-нецким, Е.А. Константиновской, К.А. Крыловым, Д.И. Кудрявцевым, В.Б. Курносовым, СМ. Ляпуновым, А.О. Мазаровичем, Е.Н. Меланхолиной, Б.Г. Поляком, В.А. Селиверстовым, С.Д. Соколовым, СЮ. Соколовым, А.В. Федорчуком, Г.Б. Флеровым, А.Е. Шанцером, М.Н. Шапиро. Автор глубоко признателен всем перечисленным коллегам за поддержку, помощь, советы и критические замечания, которые помогли существенно улучшить работу.
