Все о геологии :: на главную страницу! Геовикипедия 
wiki.web.ru 
Поиск  
  Rambler's Top100 Service
 Главная страница  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
   Геология >> Вулканология | Научные статьи
 Обсудить в форуме  Добавить новое сообщение

Изотопные и РЗЭ доказательства гетерогенности

андезитового вулканизма.

УДК 551.21; 550.42

Б.В.Иванов, В.Н.Голубев, В.А.Ляликова.

 

Опубликовано: Геодинамика и вулканизм Курило-Камчатской островодужной системы. ИВГиГ ДВО РАН, Петропавловск -Камчатский, 2001 г., 428с.; УДК 551.21+552+550.34
^

 

            В статье приведены новые данные отношений Sr87/Sr86, Nd143/Nd144 и содержания РЗЭ в андезитах вв. Жупановские Востряки и Кизимен. Показаны четкие различия в происхождении ранее выделенных /Иванов, 1990/ толеитовых андезитов I типа мантийного происхождения и известково-щелочных II типа, мантийно-коровых. Корреляция изотопных данных с данными РЗЭ (по европию, неодиму и самарию) подтверждает заметное влияние коровой компоненты в происхождении II типа андезитов.

            Рассмотрение изотопных значений Sr87/Sr86, Nd143/Nd144 и анализ содержаний РЗЭ на примере двух андезитовых вулканов Камчатки: Кизимен и Жупановские Востряки, позволяют получить новые данные, подтверждающие сделанные ранее выводы о существовании двух генетических типов андезитов [4]. Андезиты Камчатки по петрохимическим свойствам относятся к толеитовым и известково-щелочным породам нормальной щелочности, высокой глиноземности и известковостости. Сравнительный анализ петрохимических и геохимических параметров андезитов Камчатки и андезитов Тихоокеанского подвижного пояса (ТПП) свидетельствует о различных путях формирования толеитовых и известково-щелочных андезитов и об участии в генезисе вторых вещества коры. Этот анализ позволил выделить андезиты I типа (толеитовые) как мантийные производные, и II типа (известково-щелочные) как мантийно-коровые.

            Под термином "мантийный" андезитовый вулканизм понимается тип вулканизма, который характеризуется, во-первых, приуроченностью к линейным сквозькоровым разломам и рифтовым зонам; во-вторых, достаточно простым глубинным строением вулканических аппаратов, выражающемся в непосредственной связи с верхней мантией, т.е. отсутствием системы достаточно крупных (поперечником более 3-5 км) долгоживущих коровых и периферических очагов; в-третьих, широким развитием базальтоидного вулканизма и всего ряда его производных от андезито-базальтов до риолитов; в-четвертых, характерным набором типов вулканических извержений (стромболианский, вулканско-стромболианский, плинианский).

             Под термином "мантийно-коровый" андезитовый вулканизм понимается тип вулканического процесса, характеризующегося, во-первых, приуроченностью к разломам корового заложения, оперяющим линейные сквозькоровые разломы, и, как правило, локализующегося в пределах кальцевых и субкальцевых вулкано-тектонических структур; во-вторых, сложным глубинным строением вулканических аппаратов, обусловленным присутствием системы долгоживущих очагов, промежуточных, глубинных коровых и периферических, как имеющих, так и не имеющих связи с верхней мантией; в-третьих, широким развитием пород среднего и субкислого составов с петрохимически двойственной природой, обусловленной процессами взаимодействия магмы с веществом коры; в-четвертых, определенным типом вулканических извержений (преимущественно вулканский, направленные взрывы).

              По минералогическому составу в первом типе преобладают двупироксеновые андезиты (>50%), во втором - роговообманково-пироксеновые и роговообманковые андезиты (до 80%). Характерными петрографическими признаками андезитов I типа являются: менее кальциевый состав вкрапленников клинопироксенов, постоянное присутствие в основной массе пижонитов, безамфиболовые гомеогенные включения и небольшое количество ксенолитов. Во II типе андезитов - более кальциевые клинопироксены, субкальцвый авгит в виде микролитов и субфенокристаллов, в основной массе редко - пижонит, много ксенолитов дунит-гарцбургитовой, пироксенитовой, габбро-амфиболитовой и гранитоидной ассоциаций. Значение изотопов Sr87/Sr86 в ксенолитах 0,7037 - 0,7045, ср. 0,7042 [4]. Важной особенностью ксенолитов являются признаки взаимодействия с магматическими расплавами. К петрохимическим особенностям андезитов I типа относятся: меньший диапазон содержаний SiO2 (57-59%), Fe2O3+FeO>7%, они менее щелочные, индекс глиноземистости al' =1,67 - 1,76, индекс фемичности >10. В андезитах II типа диапазон SiO2 (59-63%), Fe2O3+FeO< 7 андезиты более щелочные и более глиноземистые (al' =1,76 - 2,01) с индексом фемичности <10. Андезиты I и II типов имеют заметные геохимические отличия: толеитовые обогащены Mn, V, Co, Zn, Ca, Ti, Sr, Sc; известково-щелочные - K, Na, Li, Rb, Ba. В первых устойчиво большие значения отношений Sc/Ni, Ba/Sr<1; во вторых Ba/Sr>1, более высокие значения Hf/Yb, Th/U. Изотопные отношения стронция имеют низкие значения и меньший разброс (0,7028-0,7038, среднее 0,7033) в андезитах мантийного питания, и более высокие значения и большой разброс (0,7030-0,0740, среднее 0,7035) в андезитах корово-мантийного происхождения [3]. Значение deltasm.gif (63 bytes)18О в андезитах I типа от +4,1 до +7,7%, среднее +5,7%, андезитах II типа от +6,5% до 9,2%, среднее +7,7%. Значения изотопов Sr и O и их флюктуляции свидетельствуют об участии в образовании андезитов II типа корового вещества [2].

ris1sm.gif (6765 bytes)

Рис. 1

            По комплексу экспериментальных, петрографических и петрогеохимических данных наиболее хорошо согласующимся механизмом образования андезитов является фракционная кристаллизация андезито-базальтовых магм с умеренным содержанием H2O (1,5 - 2%) с отделением магнетитовой ассоциации. Этот процесс идет при пониженном содержании H2O и низкой летучести кислорода в магматическом канале при образовании андезитов I типа, и повышенных содержаниях H2O, повышенной летучести кислорода и взаимодействии с веществом коры в промежуточных и глубинных коровых очагах при образовании андезитов II типа [4].

            Приведенные доказательства в пользу существования двух типов андезитов нуждались в более весомых данных на изотопном уровне. Такая возможность появилась с получением значений изотопов Nd и дополнительных данных по изотопам Sr. Для сравнения были выбраны два вулкана: вулкан Жупановские Востряки и Кизимен. На первом ярко проявлены андезиты I типа, на втором - II типа. Как первый, так и второй находятся в пределах Восточного вулканического пояса. Вулкан Жупановские Востряки располагается в южной части Жупановской кольцевой структуры, вулкан Кизимен - в северной части Восточной вулканической зоны на Ю-В борту Щапинского грабена. Расстояние между вулканами 190 км. На рис. 1 и в табл. 1 представлены систематика пород вулканов на диаграмме FeO/MgO - SiO2 и химические составы пород. Совершенно ясно видно разграничение андезитов I и II типов. Это разграничение заметно также по содержаниям микроэлементов; наиболее сильно - по содержанию щелочных элементов (Rb, Li, Cs) и Ba/Sr отношениям.

ris2sm.gif (5364 bytes)

Рис. 2

            На рис.2 показаны соотношения изотопов неодима и стронция в породах рассматриваемых вулканов, а в табл.2 - результаты изучения изотопного состава Sr и Nd. Из приведенного материала отчетливо видна обособленность полей по изотопным меткам Nd и Sr андезитов I и II типов. Повышенные значения Sr87/Sr86 в андезитах II типа свидетельствует об участии компонентов коры в их происхождении. Однако может появиться вопрос: не связаны ли повышенные значения изотопов Sr и Nd как в первом так и втором типах андезитов с различным составом пород верхней мантии под вулканами? Для разрешения этого вопроса нами были проведены исследования содержаний РЗЭ в тех же образцах андезитов. На рис. 3 показаны модели РЗЭ в андезитах I и II типа, а в табл. 3 - концентрации РЗЭ. При сравнении моделей РЗЭ обнаруживается их большое сходство, что свидетельствует о близком составе верхней мантии под вулканами Жупановские Востряки и Кизимен. Некоторые отличия улавливаются в значениях Eu/Eu*= deltasm.gif (63 bytes)Eu, где [Eu] - измеренное содержание европия, а [Eu*] - его содержание в хондритах [5]. В андезитах в.Жупановские Востряки deltasm.gif (63 bytes)Eu - 0,48, андезитах в.Кизимен 0,95, что свидетельствует о разной степени фракционирования расплавов андезитов I и II типов. Повышенные значения deltasm.gif (63 bytes)Eu также указывают на заметную роль корового материала. Отношение Sm/Nd может быть показателем степени дифференциации расплавов и процессов ассимиляции. В ходе дифференции Nd накапливается в остаточных расплавах, в то время , как концентрация Sm увеличивается незначительно, и породы, в генезисе которых участвует коровая компонента, имеют низкие Sm/Nd значения [1]. В породах Жупановские Востряки значения Sm/Nd в базальтах (0,30), андезито-базальтах (0,34) и андезитах (0,26). В андезито-базальтах и андезитах в.Кизимен значение Sm/Nd заметно ниже (соответственно 0,28 и 0,25). Значение epsilon.gif (61 bytes)Nd в двупироксновых андезитах I типа +9,1, в роговообмонково-пироксеновых андезитах II типа +8,6. Это означает, что андезиты II типа несут коровую нагрузку.

ris3sm.gif (660 bytes)

Рис. 3

            Проведенные исследования изотопного состав Sr и Nd в андезитах Камчатки позволяют сделать следующие выводы:

  • Андезиты с высокими значениями Sr87/Sr86 и низкими Nd143/Nd144 относятся к известково-щелочным породам мантийно-корового происхождения.
  • Андезиты с низкими значениями Sr87/Sr86 и высокими Nd143/Nd144 следует относить к толеитовым андезитам мантийного генезиса.
  • Корреляция изотопных данных с данными РЗЭ по европию, неодиму и самарию подтверждает вышесказанное.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  • Балашов Ю.А., Корпенко С.Ф., Филиппов Л.В. Изотопы стронция, неодима, кислорода и редкоземельные элементы как индикаторы источников и эволюции гранитоидного магматизма // Геохимия. 1982. N12. C. 1705-1716.
  • Иванов Б.В., Устинов В.И. Изотопный состав кислорода в андезитах Камчатки // Вулканология и сейсмология. 1988. N4. C. 26-31.
  • Иванов Б.В., Плюснин Г.С. Изотопный состав стронция в андезитах Камчатки // Вулканология и сейсмология. 1988. N6. C. 19-25.
  • Иванов Б.В. Типы андезитового вулканизма Тихоокеанского подвижного пояса. М.: Наука, 1990. C. 213.
  • Фор. Г. Основы изотопной геологии. М.: Мир, 1989. С. 590.
  •  

     

    Isotope and REE evidence for heterogeneity of the andesite

    volcanism

    B.V.Ivanov, V.N.Golubev, V.A.Lyalikova

                New data on Sr87/Sr86, Nd143/Nd144 ratios and REE contents in andesites from volcanoes Zhupanovskie Vostryaki and Kizimen are represented in this paper. Clear differences in genesis of the previously classified (Ivanov, 1990) I type mantle tholeiitic andesites and II type mantle-crust calc-alkaline ones are demonstrated. Isotope and REE data correlation (on Eu, Nd, Sm) confirms an evident effect of the crustal component upon the II type andesites genesis.


     См. также
    Научные статьиМеханизм формирования структуры системы Земли. О роли стационарных энергетических центров в сохранении динамического равновесия системы Земли.:
    Научные статьиМеханизм формирования структуры системы Земли. О роли стационарных энергетических центров в сохранении динамического равновесия системы Земли.: Памир-Тяньшаньский плюм - как стационарный энергетический центр (СЭЦ)

    Проект осуществляется при поддержке:
    Геологического факультета МГУ,
    РФФИ
       
    TopList Rambler's Top100