Геодинамическое положение верхнекайнозойского вулканизма Эгейско-Кавказского сегмента Альпийского складчатого пояса.

ГЛАВА 3. Методика исследований

Вопрос определения геодинамической обстановки формирования вулканических горных пород тесно связан с особенностями их химического состава, так как образование различных магматических комплексов, в общем случае, определяется геодинамическими условиями. Для наиболее характерных из современных геодинамических обстановок в настоящее время установлены вулканические комплексы-индикаторы. Однако, вопрос геодинамического положения вулканитов коллизионных зон до сих пор остается мало разработанным, отчасти из-за сложности самой коллизионной обстановки и ее неоднородности, отчасти из-за того, что разработанные методики и дискриминационные диаграммы не позволяют четко отличать известково-щелочной вулканизм коллизионных зон от типично субдукционного вулканизма.

В ходе исследований верхнекайнозойского вулканизма Эгейско-Кавказского сегмента Альпийского складчатого пояса были выполнены методические разработки, позволяющие отличать коллизионный вулканизм от вулканизма других геодинамических обстановок.

В виду того, что решение проблемы требовало совместного анализа больших объемов различной информации ( не только геохимической , но и сейсмологической, геофизической и др.), в ходе работ активного использовалась компьютерная техника. Кроме того, был опробован ряд технологических подходов к решению геодинамических задач. В том числе была разработана информационно-аналитическая система, базирующаяся на принципах активно развивающихся в мире ГИС-технологий. Сочетание же хорошо разработанных компьютерных методов петрохимического и геохимического анализа с технологией ГИС представляет собой принципиально новую технологию геодинамических исследований, основанную на самых современных методах хранения и обработки информации. Характеристики системы кратко описываются в настоящей главе.

Одной из основных методических разработок, явилось создания ряда классификационных диаграмм , позволяющих по петрохимическим признакам выделять вулканиты, относящиеся к коллизионным областям.

При составлении диаграмм в качестве районов проявления наиболее типичных геодинамических обстановок были приняты следующие регионы:

· Срединно-Атлантический хребет, как образец проявления океанический спрединга ;

· Африканские рифты, как образец континентального рифтинга;

· В качестве типичной субдукционной зоны рассматривалась Японская островная дуга.

· В качестве области проявления на современном этапе процесса межконтинентальной коллизии был принят изучаемый сегмент Альпийского складчатого пояса.

Информация о химическом составе вулканитов всех этих регионов была получена, как уже отмечалось, из баз данных ODP-DSDP и IGBA, а также из литературных источников.

Рис. 3.1

На диаграммах, представляющих собой как бы проекции граней тетраэдра на плоскость в координатах K20 - MgO - SiO2 - TiO2, хорошо видно, что вулканиты срединно-океанических хребтов, зон субдукции и континентальных рифтов разделяются, образуя хорошо обособленные поля (рис.3.1). Кроме того, можно выделить пограничные группы пород с химизмом, переходным между вулканитами указанных геодинамических обстановок. Для континентальных рифтов намечается бимодальность по соотношениям К и Ti.

Диаграммы тестировались с использованием данных по химизму вулканитов других районов с современным проявлением процессов субдукции и срединно-океанического спрединга, а на диаграммах Si-K-Ti и Mg-K-Ti, которые в дальнейшем, главным образом, и использовались при изучении геохимических особенностей коллизионного вулканизма, между полями составов вулканитов континентальных рифтов и зон субдукции существует разрыв, который и занимается коллизионными вулканитами (рис. 3.2). Однако, на рисунке, где на диаграммах отображаются фигуративные точки анализов вулканитов Большого Кавказа, Малого Кавказа и Восточной Анатолии, хорошо видно, что часть анализов попадает в поля субдукционных и рифтовых вулканитов. Объяснение этого факта и являлось одной из задач работы, и этот вопрос будет рассмотрен ниже.

Рис. 3.2

При анализе геохимических данных с целью определения геодинамических условий формирования вулканитов необходимо иметь представление и о поведении редких и малых элементов. С этой целью в работе использовались полные геохимические спектры и спектры REE. В качестве базовых нормативных анализов используются N-MORB (Сандерс, Тарни, 1987) для полных спектров и хондрит (Haskin, 1968) для спектров редких земель. С использованием тех же банков данных данных, что и при построении петрохимических дискреминационных диаграмм, описанных выше, были построены и геохимические спектры, которые в работе использовались в качестве опорных при геодинамическом анализе вулканизма Эгейско-Кавказского сегмента.

В связи со сложностью внутреннего строения коллизионной зоны, наряду с анализом особенностей состава вулканитов, возникает необходимость анализировать и внутреннюю геодинамику зоны с целью выяснения влияния локальных геодинамических условий на геохимию коллизионного вулканизма. Наиболее информативными при выявлении особенностей геодинамики на новейшем этапе являются данные по активной разломной тектонике и сейсмичности.

Данные по разломной тектонике были получены из литературных источников. При анализе же особенностей сейсмичности был применен ряд оригинальных методов. В частности, наиболее интересным из них представляется методика построения схем, или карт плотностей гипоцентров землетрясений определенных интервалов глубин, для чего был написан ряд дополнительных программ. Важно заметить, что такой метод выявления активных структур эффективен только для районов с интенсивной сейсмичностью.

Смысл построения таких схем заключается в выявлении линейных максимумов в плотностях землетрясений, возможно связанных с активными на современном этапе разломами. Построение схем для разных интервалов глубин было вызвано желанием оценить области активности структур, а также проследить сейсмофокальную зону Южной части Эгейского региона. Эмпирическим путем было выяснено, что наиболее выгодным является подсчет плотностей с окном 1/12 градуса (т.е. около 9.25 км.) с тем же шагом, обеспечивающим перекрытие окон на 1/2. Размер интервалов глубин, для которых производился подсчет плотности, определялась путем анализа гистограмм зависимости количества землетрясений от глубины, о которых уже упоминалось выше, причем следует отметить, что для каждого региона это надо делать отдельно, чтобы не потерять информацию.

Кроме описанных выше новых оригинальных методов и диаграмм, являющихся базовыми для настоящего исследования, в ходе работы применялись и другие методики геодинамического анализа.