Лекция 11. Островные дуги.

Островные дуги.

Вдоль глубоководных желобов обычно образуются  цепочки вулканов (на расстоянии 20-200 км друг от друга).

Параметры островодужного вулканизма

Хорошо известно, что островодужные лавы (в том числе и примитивные) наиболее окислены по сравнению с другими геотектоническими обстановками (Wood et al, 1990; Ballhaus et al., 1991; Carmichael, 1994; Arculus, 1994). ,Фугитивность кислорода определенная в различных островодужных перидотитах также очень высокая (вплоть до QFM 2)[Parkinson and Arculus, 1999]. Предполагается строгая зависимость между степенью плавления, окислительной обстановкой и обогащением переносимыми во флюиде элементами (Mattioli et al., 1989; Ballhaus, 1993; Parkinson and Arculus, 1999).

 

Параметры островодужной мантии

[Plank and Langmuir,1988] предполагают, что степень плавления мантии под островными дугами сходна с СОХ-обстановками, т.е. > 15%. [Pearce and Parkinson, 1993] предлагают интервал 10-25 %,  [Stolper and Newman, 1994] считают, что островодужная мантия претерпевает плавление 15-35%.

[Parkinson and Arculus, 1999] по своим и литературным данным сделали сводку определений фугитивности кислорода в островодужных перидотитах. В их работе приведены данные по перидотитам Ичиноменгаты, Марелавы (дуга Вануату), Гренады (Малая Антильская дуга), подводных гор Изу-Бонинской и Марианской предостроводужных зон, Соломоновых островов и Симко (Каскадные Горы). Изучались перидотиты со следами плавления (в основном шпинелевые гарцбургиты, немного шпинелевых лерцолитов и дунитов) и ксенолиты перидотитов из базальтов. Их расчеты, построенные на балансе Fe3 в мантии и островодужных расплавах и оценках степени плавления мантии, дают оценки содержания Fe2O3 в островодужной мантии 0.6-1 wt. %, что значительно выше оценок для мантии в целом (0.3 wt.% - по [Canil et al., 1994]). Предложенные этими авторами оценки фугитивности кислорода для островодужного источника лежат в диапазоне QFM - QFM 1 (заведомо меньше QFM 2).

Зональность островных дуг.

Двучленные островные дуги.

Закономерности смены состава вулканитов.

Островные дуги

Модели образования островодужных магм

Классическая модель [Green and Ringwood, 1968] предполагает,что известково-щелочные андезиты, которые найдены на островных дугах были образованы прямым частичным плавлением базальтовой океанической коры, которая была субдуцирована в зону высоких давлений и метаморфизована в эклогитовой фации. Последовавшие  за этим экспериметальные и петрологические исследования не подтвердили этой модели и сейчас большинство исследователей принимает источником островодужных вулканических пород метасоматизированные перидотиты мантийного клина над субуцированной плитой (классический обзор приведен в Gill, 1981). Большинство исследователей считает, что субдуцированная плита недостаточно горячая для плавления и служит только источником водного флюида, который поступает в область плавления. Предполагается также, что большое количество воды является причиной окисленности островодужной мантии и переносчиком подвижных элементов (хорошо растворимых во флюиде), обогащение которыми по сравнению с MORB является характерной чертой островодужных базальтов.

Андезитовый вулканизм.

Андезиты наиболее характерны для островных дуг. Их обилие вызывает многочисленные дискуссии по поводу механизмов их образовавния. Ключевая проблема островодужных андезитов заключается в том, что для мантийных выплавок они слишком богаты кремнеземом и маломагнезиальны, а для коровых, наоборот, содержат слишком мало кремнезема. По всей видимости, появление андезитов требует специфических условий, которые реализуются в пределах островодужной геотектонической обстановки.

1.Модель плавления гидратированной верхней мантии [ например, Green, 1973]. Добавление воды при умеренных давлениях в системе CMAS смещает составы выплавок в более кремнеземистую сторону по сравнению с базальтами. Однако, образовавшиеся расплавы должны быть высокомагнезиальными, что не соответсвует природным андезитам.

2. Частичное плавление коровых пород [например, Beard&Longfren,1991] .

3. Дифференциацию исходных базальтовых магм наиболее часто привлекают для объяснения происхождения андезитовых серий.[например, Tatsumi, 1995]

4. Смешение между базальтами и дацитами [Anderson, 1976; Sakuyama,1981].

5. Смешение между базальтами и коровыми расплавами [Eichelberger,1978]

6. Для образования некоторых андезитов (адакитов) привлекают плавление субдуцированной плиты [Defant&Drummond, 1990]