Семинар "Геохимия щелочных пород" 

школы "Щелочной магматизм Земли"-2008

Источники щелочных вулканических пород в разных

геодинамических ситуациях

Ланда Э.А

ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург

Образование магматических пород в различных временных и геодинамических ситуациях отражает влияние, как минимум, 2-х тенденций эволюции мантийного вещества. 1-я соответствует модельной эволюции и росту деплетированности мантии. 2-ая √ подразумевает наличие факторов, отклоняющих  параметры источников магматизма от модельных. Для щелочных пород особенно важна 2-я тенденция (Когарко, 2001). Можно с долей условности говорить о двух типах распределения малых элементов в щелочных породах: ╚циркониевом╩ и ╚ниобиевом╩. Первый отличает низкая величина отношения Nb/Zr. На диаграмме Nb/Y-Zr/Y (Condie, 2005) составы такого рода пород располагаются в поле островодужных систем вблизи компонента ЕN (субдуцированная верхняя кора, по К. Конди) или на линии смешения РМ (примитивная мантия) - ЕN. Относительно изученным представителем подобного рода ╚циркониевых╩ образований являются калиевые базальты Западной Камчатки (Флёров и др., 2001, Перепелов и др., 2001). Часть их возникла в верхнем мелу-палеогене, часть в миоцене √ верхнем плиоцене. И те, и другие связаны с определенными этапами островодужных процессов. И те, и другие существенно обогащены калием, но не богаты тугоплавкими литофильными злементами. При этом более древние  базальты отличаются особо низкими содержаниями циркония и ниобия, на диаграмме K2ONb. количество ниобия практически фиксировано. В более молодых базальтах фиксируется заметно  большее содержание циркония и наличие корреляционной зависимости между ниобием, цирконием и K2O. И те, и другие породы изотопически истощены. Обогащенность калием, относительно низкая величина отношения Nb/Zr и умеренные содержания других литофильных элементов, а также геодинамическая позиция базальтов предполагают, что фактором появления их мантийных источников был рециклинг с поступлением в истощенную мантию богатого калием  вещества, вероятнее всего пелитового  состава. В результате смешения возникал источник с повышенным содержанием K2O. Другим фактором появления калиевых базальтов Камчатки были специфические условия плавления: участие в петрогенезе значительного количества воды. В результате  и в источнике, и в остатке присутствовал щелочной амфибол, а в остатке - фаза типа рутила, что стабилизировало низкое содержание ниобия в выплавке. Для более древних базальтов также можно предполагать присутствие в остатке граната, влиявшего на содержание циркония в выплавке. Отмеченные особенности указывают либо на значительную (150 км и более) глубину магмогенерирования, либо на особый редокс-режим, возможно влиявший на устойчивость рутила (.Castillo et al., 2007)

Представителями ниобиевого типа являются некоторые внутриплитные щелочно-ультраосновные вулканиты В. Сибири, в частности пикриты гулинского и аянского комплексов. Обращает внимание их связь со специфическими ультрамафическими вулканитами (меймечитами). С учетом этого факта зарождение подобного рода вулканизма, вероятнее всего, было связано с появлением на рубеже примерно в 2,1 млрд лет  особого типа мантийного резервуара. На него указывают особенности некоторых ультрамафических вулканитов, в частности богатых титаном коматиитов пояса Карасиок, ферро-пикритов Печенгской структуры, суйсарских пикритов Карелии. Хотя это не щелочные породы, их состав отличают относительно высокие, необычные для ультрамафитов содержания  литофильных элементов и в особенности тугоплавких литофилов. По величинам Zr/Y, Nb/Zr, Nb/Y и по положению на диаграмме Nb/Y-Zr/Y источник таких вулканитов соответствует таковому океанических островов. Изотопные его параметры близки резервуару HIMU, который согласно гипотезе С.Харта [Hart, 1988] мог появиться и функционировать вместе с возможно комплементарным ему ЕМ 1 в результате рециклинга или иных процессах в пределах субконтинентальной литосферной мантии и жесткость такой мантии обеспечивала вероятность длительного сохранения в ней  изотопных параметров  С функционированием подобного рода магмогенерирующей системы в фанерозое связано образование  внутриплитных высокотитанистых пикритов (меймечитов) Восточной Сибири. Они хотя и отличаются особой насыщенностью литофилами, сохраняют некоторые черты соответствующих пород докембрия. В частности величина Nb/Zr в меймечитах Сибири и ферропикритах Печенги практически одинаковая (~ 0,12). Особенности меймечитов и сопряженных с ними родственных  щелочно-ультрамафических пород, в том числе вулканитов Гулинского комплекса указывают, что исходный источник, богатый титаном и одновременно изотопно-истощенный, появился задолго (сотни млн. лет) до излияния меймечитов, а его насыщение литофилами (в частности ниобием) предшествовало плавлению и было обусловлено воздействием расплавных фаз, близких по составу кимберлитам. 

Рассмотренные два геохимически различных типа вулканитов образовались в конкретных геодинамических обстановках, с которыми они несомненно связаны генетически. Однако и тот, и другой могут быть встречены и в других геодинамических ситуациях. Так, в пределах островной вулканической дуги Сулу развиты (.Castillo et al., 2007) щелочные базальты, относительно богатые ниобием (до 48 г/т) и полностью соответствующие ниобиевому типу. Такие же образования встречены и в других складчатых (постостроводужных) системах. В то же время минетты Канадского щита геохимически весьма близки калиевым базальтам Камчатки, хотя геодинамическая ситуация их образования совершенно иная. Таким образом может быть сделан вывод о том, что условия выплавления щелочных магм (особенности существования в мантии рециклированного вещества, Р-Т характеристики плавления и  величина fO2  ) отражают не только геодинамическую ситуацию, но и факторы более глубинного характера.

Литература

Когарко Л.Н. Щелочной магматизм в истории Земли // Щелочной магматизм и проблемы мантийных источников. Иркутск, 2001, С. 5-17.

Перепелов А.Б., Волынец О.Н.и др. Калиевый щелочной базалттоидный вулканизм Запалной Камчатки: геолого-геохимический обзор // Щелочной магматизм и проблемы мантийных источников. Иркутск, 2001, С. 58-77.

Флеров  Г.Б., Фёдоров П.И., Чурикова Т.Г. Геохимия позднемеловых-палеогеновых калиевых пород ранней стадии развития Камчатской островной дуги // Петрология, 2001, ╧ 2, С. 189-208.

Castillo P, Rigby S.,Solidum R Origin of highfield strength element enrichment in volcanic arcs Geochemical evidence from the Sulu Arc, Southern Philippines // Lithos, 2007, Vol. 97, P. 271-288.

Condie К. High field strength element ratio a window to evolving sources  of mantle plumes // Lithos, 2005, Vol. 79, P. 491-504.

Hart S. Heterogeneous mantle ddomains signatures, genesis and mixing chronology // Earth and  Planet. Sci. Lett., 1988, Vol. 90, P. 273-296.


зеркало на сайте "Все о геологии"