Введение к работе
Актуальность проблемы. Исследования последних лет показали, что в основании ряда островных дуг западной Пацнфики присутствуют офноли-товые ассоциации. Многае исследователи считают их реликтами коры ложа Тихого океана, хотя состав офиолитовых ассоциаций изучен явно недостаточно, так же как и неизвестна тектоническая обстановка их образования. В последние годы, преимущественно на примере континентальных областей, показано большое разнообразие типов офиолитов, причем образование большинства из них связывается не с обстановкой открытых частей океана, а с различными тектопическимн обстановками островодужных систем. В то же время в литературе отмечается отличие офиолитовых ассоциаций островных дуг от подобных ассоциаций, обнаруженных в разных структурах современных океанов (средншю-океанических хребтах, трансформных разломах и т.д.). Все это свидетельствует о необходимости типизации офиолитовых ассоциаций островодужных систем и выявлении критериев их распознования.
В последние годы получены важпые доказательства того, что процессы генерации магм под островными дугами начинаются с плавления гетерогенного вещества верхней мантии. Многие исследователи полагают, что инициальными вулканитами, которые характерны для начальных этапов развития островных дуг, являются лавы боншштовой серии. Хотя при движении от источника плавления к месту излияния магма может изменить свой состав, считается, что наиболее примитивные боншшты близки родоначальным мантийным расплавам (Duncan, Green, 1980,1987; Tatsumi, 1982; Hawkins et al., 1984.). Поэтому их изучение может дать ключ к пониманию тех процессов, которые ответственны за магматическую активность островных дуг.
Бониниты, как правило, ассоциируют с офиолитами. В настоящее время причина такой парагенетической связи офиолитов и бонинитов пока еще не ясна. Большинство исследователей либо не обращало на нее внимание, либо считали подобную ассоциацию случайным сочетанием. Анализ опубликованных данных и авторских материалов показал закономерность сопахождення офиолитов и бонинитов в геологической истории Земли. Этот факт может иметь важное значение для корректного решения вопроса о происхождении бонинитовых расплавов и роли офиолитов в рассматриваемом процессе.
С некоторыми типами офиолитов связаны крупные месторождения минерального сырья. Наиболее распространены месторождения хрома, платины, силикатного никеля, асбеста и талька (в нижних частях разреза офиолитов), а так же рудопроявления золота, меди, полиметаллов (в верхних частях разреза). В то же время часть офиолитовых ассоциаций не содержит промышленных месторождений. Проблема разделения офиолитовых ассоциаций на рудоносные и непродуктивные и разработка крите-
риев оценки их перспективности давно стоит перед геологами, но пока не решена. Бонинитовые же комплексы в этом отношении совершенно не изучены, хотя они могут быть чрезвычайно перспективны в отношении месторождений таких металлов, как хром, платиноиды, медь никель.
Цели и задачи исследования. Целью данной работы является типизация офиолитовых ассоциаций современных островодужных систем западной части Тихого океана на основе обобщения и анализа авторских и опубликованных материалов, а также выяснение специфических особенностей бонинитовых комплексов и их связи с офиолитами. При этом предполагалось решение следующих задач:
-
Разработка минералогических, геохимических и петрологических критериев типизации офиолитовых и бошшит-офиолитовых ассоциаций.
-
Выяснение физико-химических условий кристаллизации бошшитов на основе изучения неоднородности химического состава минералов, а также влияния восстановленного флюида на процессы кристаллизации.
-
Выявление металлогенической специфики бонинитовых комплексов с целью прогноза перспектив рудоносности.
4. Разработка геодинамической модели формирования бонинит-
офиолитовых ассоциаций.
Фактический материал и методы исследований. Работа выполнена в ДВГИ и построена на материале, собранном автором в течение 20 лет в морских и сухопутных экспедициях по планам НИР, включавшим следующие темы: "Фундамент Тихоокеанских активных окраин", "Тектонические обстановки магматизма и рудообразования в океане", "Минералогические и геохимические индикаторы петрогенезиса и рудоносности вулкано-плутонических базит-гапербазитовых комплексов зоны перехода океан-континент". Морские экспедиции проводились в рамках проектов "ВЕСТПАК" и "Мировой океан". В последние годы работа частично выполнялась за счет средств Международного научного фонда (ISF) по теме "The problem of boninite magma pedogenesis: heterogeneous chemical composition of the minerals as indicators of crystallization processes", номера грантов NZ 2000, NZ 2300.
Диссертация построена на фактическом материале, в большинстве случаев уникальном и впервые изучавшемся автором. В частности, автором были детально изучены бонинит-офиолитовая ассоциация дуги Тонга, офиолитовая ассоциация Филиппинского моря, высокобарная офиолито-вая ассоциация Приморья, бонинит-офиолитовая ассоциация Сахалина. Геологическое изучение офиолитов и бошшит-офиолитовых ассоциаций сопровождалось детальным петрографическим, минералогическим и геохимическим исследованием пород с широким использованием физико-химических методов анализа.
Научная новизна. Выявлен комплекс минералого-петрологических критериев типизации офиолитовых и бошшит-офиолитовых ассоциаций,
образовавшихся в различных тектонических обстановках. На основании детального изучения состава минералов и их зональности в бошпштах и породах офиолитовых комплексов выдвинуто положение о том, что бони-нитовые магмы кристаллизовались в специфических условиях окислення метано-водородного флюида. Показано, что в кристаллизации бошшитов выделяются минимум два этапа, разделенных периодом резкой смепы физико-химических условий. В первый этап кристаллизация протекала в относительно "сухих" условиях, во второй - под воздействием окисления мантийного метано-водородного флюида, поступавшего в магматическую камеру. Для подтверждения теоретических положений были проведены математическое моделирование возможного процесса и экспериментальные исследования. В экспериментальных образцах было получено расщепление расплава на существенно олившювую (водосодержашую) и орто-пироксеновуго (водородсодержащуго) фазы. Впервые для окраины континента выделены высокобарные офиолитовые комплексы.
Практическая значимость работы определяется тем, что разработанные критерии типизации офиолитов и бонинит-офиолитовых ассоциаций позволяют реконструировать палеотектоническую обстановку и условия их образования для комплексов континентов. Это особенно важно для палеотектонических реконструкций и выяснения перспектив рудоносно-стн. В работе доказывается перспективность бонинит-офиолитовых ассоциаций в отношении хромово-платинового оруденения и проводятся аналогии с расслоенными массивами. Результаты исследования офиолитовых ассоциаций Приморья использованы Приморской геолого-съемочной экспедицией при проведении геологического картирования и поисковых работах.
Апробация работы. По теме диссертации опубликованы 43 работы; в том числе 1 личная и 5 коллективных монографий. Главные положения диссертации докладывались на II Всесоюзном съезде океанологов (Севастополь, 1982), I Тихоокеанской школе по морской геологин (Владивосток, 1983), Всесоюзном совещании "Ультраосновные магмы и их металлогения" (Владивосток, 1983), 15 конгрессе Тихоокеанской научной ассоциации (Новая Зеландия, 1983), 27 Международном геологическом конгрессе (Москва, 1984), II Тихоокеанской школе по морской геологии (Южно-Сахалинск, 1985), Международном совещании по геолого-геофизическому картированию Тихоокеанского региона (Южно-Сахалинск, 1989), 29 Международном геологическом конгрессе (Киото, Япония, 1992), 11 Международной школе морской геологии (Геленджик, 1994).
Структура и объем работы. Диссертация выполнена в Дальневосточном геологическом институте ДВО РАН (г. Владивосток) и представлена в виде рукописи объемом 252 стр., состоящей из восьми глав, введение и заключение. В первой главе приводится обзор современного состояния