 | Петрология и Геохимия Вулканических Пород на Острове Jeju: Плюм-магматизм на азиатской континентальной окраине |
Петрографические и геохимические исследования ксенолитов и магм континентальных областей показали присутствие вариаций метасоматизированных перидотит в субконтинентальной верхней мантии ( Menzies и др., 1987). Поскольку вулкан Jeju расположен на азиатской континентальной литосфере, источники магм Jeju, вероятно, включит метасоматизированную субконтинентальную верхнюю мантию. Геохимические и петрографические характеристики субконтинентальной мантии вулкана Jeju исследованы на основе состава магмы Jeju.
Число NiO-Mg отношения для фенокристов оливина предлагают, что родительский материал верхней мантии был более плодороден для субщелочных магм, чем для щелочных в терминах оливинового состава. Это совпадает с тем фактом, что субщелочные лавы более обогащены изотопами Sr–Nd, чем щелочные, хотя систематическое различие между рядами магм не может быть продлено для изотопов свинца. Кроме того, среди ряда щелочей низкоглиноземистые породы отличны в их Sr–Nd изотопических характеристиках. Такие систематические различия в изотопических следах для щелочных и субщелочных породах зарегистрированы для каинозойских магм внутрипластого вулканизма на северо-востоке Китая и могут представить различные степени метасоматизма в пределах субконтинентальной верхней мантии (Zhou et al., 1988; Song & Frey, 1989; Song et al., 1990; Nohda et al., 1991).
Принимая это и вышеупомянутые различия по глубине разделения магмы от верхней мантии, считают, что верхняя мантия под о.Jeju была метасоматизирована с вариациями, с увеличивающейся степенью метасоматического обогащения при уменьшении глубины. Резко поднимающийся мантийный плюм, вероятно с исчерпанным изотопическии и элементным составом произвел низкоглиноземистые щелочные вулканиты на более глубоких уровнях и вызвал частичное плавление более метасоматизированной верхней мантии с формированием высокоглиноземистых щелочных магм, и в конце концов вызвал высокую степень частичного плавления пород на мелком уровне - высоко метасоматизированная верхняя мантия произвела субщелочные магмы.
Чтобы показать характеристики метасоматизированной верхней мантии под о.Jeju и идентифицировать метасоматические минералы, было исследовано изобилие следов элементов. Были отобраны случайные образцы CJ-8 и 42 для высокоглиноземного ряда (высокое содержание Al ) из щелочных вулканитов, CJ-10, 14, 15, 19, и 32 для низкоглиноземных пород; CJ-2, 3, 35, и 37 для ряда субщелочей. Во вторых, концентрации элементов были нормализованы по Nb, чтобы минимизировать эффект кристаллизации и частичного плавления. Наконец, Nb-нормализированные концентрации элементов были далее нормализованы к таковым из низко-Al магм ряда щелочей, потому что эти магмы могут быть получены из источника с меньшим метасоматизмом, чем другие магмы. Усредненные значения для каждого ряда магмы подготовлены как функция ионного радиуса.
Различные обогащения и истощения некоторыми элементами могут быть обнаружены среди двух типов магмы. Это может показывать, что источник субщелочной магмы является самым большим источником метасоматизма в терминах Mg/Fe отношений и изотопов Sr–Nd , и этот источник обогащен элементами, которые будут разделены в плагиоклазах и амфиболах, тогда как высоко-Al источник щелочных пород обогащен плагиоклазовыми и флогопитовыми компонентами. Одно возможное объяснение этих наблюдений - вклад в создание магм остатков, которые были не расплавлены. Однако это объяснение маловероятно, поскольку плагиоклаз в этом случае будет реагировать с ортопироксеном в условиях давления, при котором произведены щелочные магмы Jeju.
В альтернативу этому, характерные несовместимые элементы могут быть поняты как результат буфферинга при остаточных (residual) стадиях. Высокоглиноземистая щелочная и субщелочная магмы исчерпаны в амфиболе икомпонентах флогопита соответственно, предлагается присутствие этих минералов как остатков расплава (melting residues).
Геохимические и petrographical характеристики источников верхне-мантийной магмы Jeju и их вкладах в поколение трех различных рядов магмы иллюстрированы здесь. Верхняя часть нижней мантии под регионом была метасоматизирована и показывает изотопическое обогащенные при уменьшении глубины. Гидроидные стадии вероятно кристаллизовались в результате метасоматизма. Они включают флогопит на довольно мелких уровнях, где были получены субщелочные магмы, выделенные из резко поднимающегося материала мантии, и амфибол на более глубоких уровнях, где появились высокоглиноземисные (AL) щелочные магмы. Главный компонент мантийного плюма, неметасоматический астеносферный материал, который способствовал созданию низкоглиноземистых щелочных лав под Jeju, вероятно, будет изотопически исчерпан.
Какова природа метасоматических агентов, которые обогащают субконтинентальную верхнюю мантию? Это нерешенная проблема относительно развития континентов. Гидроидные стадии типа стадии амфибола и флогопита, которые считаются метасоматическими минералами в области источника магмы в верхней мантии под о.Jeju могут вытекать из проникновения жидкостей H2O, либо карбонат-силикатного плавления, потому что оба агента могут транспортировать летучие элементы LILE. Однако значение отношения Fe/Mg не может быть изменено жидкостно-доминирующим метасоматизмом из-за низкой растворимости этих элементов в водной среде. Вертикальное изменение в Mg –числе в оливинах верхней мантии, которая произошла из состава магм Jeju может допускать melt-dominant metasomatism для верхней мантии под Jeju.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Хотя остров Jeju расположен по восточному краю азиатского континента в близости к системе дуга-желоб, вулканиты Jeju произведены внутриплитным магматизмом плюмовой природы. Главный процесс, ответственный за дифференциацию магм Jeju магм является процессом фракционной кристаллизации фаз минералов типа оливина, клинопироксена, плагиоклаза, апатита и магнетита. Систематическое различие и в несовместимом изобилии элемента и в изотопических составах, наблюдаемых для магм Jeju, отражает вертикальную композиционную и минералогическую неоднородность в области источника магмы в верхней мантии: верхняя мантия под островом Jeju обладает более обогащенными и метасоматизированными свидетельствами при уменьшении глубины. Процессы включают апвеллинг мантийного плюма в метасоматизированной и обогащенной верхней мантии, последующее взаимодействие и смешивание этих компонент мантии и разделение магм на различных глубина, чем можно объяснить геохимические характеристики магм Jeju.
Присутствие мантийного плюма с исчерпанным изотопическим составом по Sr–Nd характеризует внутриплитный магматизм на северо-востоке Китая (Zhou et al., 1988; Song et al., 1990), также как и остров Jeju. Однако происхождение и местоположение такого изотопически исчерпанного компонента мантии неизвестны. Tatsumi и Eggins (1995) считают, что порция harzburgitic часть субдуцирующей литосферы является остатком от магмы океанической коры MORB и следовательно обладает исчерпанными изотопическими характеристиками, и этот остаток мог подняться из области верхов нижней мантии вследствие контраста плотности между гарсбурдитовым (harzburgitic) слэбом и обогащенным lherzolitic мантийным материалом на тех же глубинах.
Существенное различие в изотопических составах магм Jeju и магм внутриплитного вулканизма северо- востока Китая - довольно высокие изотопические отношения свинца для магм Jeju, что предполагает вклад HIMU-подобного геохимического бассейна плюма Jeju. Один из вероятных механизмов создания HIMU бассейн в глубокой мантии - накопление как новой, так и обезвоженной океанической коры (Chauvel et al., 1992; Hauri & Hart, 1993; Brenan et al. 1995; Kogiso et al. 1997a, 1997b; Tatsumi & Kogiso, 2003). Местоположение и происхождение такого HIMU бассейна в системе мантийного плюма Jeju, однако, не доказано.
P.S. Кайнозойские вулканиты Циркум-Япономорского региона сформировались в условиях растяжения при активизации правых перемещений вдоль Хоккайдо-Сахалинской системы разломов и сочетают в себе геохимические признаки судукционного и внутриплитного источников (Ханчук и др., 1997; Мартынов, 1999). роль внутриплитного источника нарастает по мере омоложения вулканитов, а в одновозрастных вулканитах она сильно варьирует от места к месту. По соотношению ряда микроэлементов они располагаются в области смешения магм различных источников (деплетированных MORB, островодужных и внутриплитных). Формирование расплавов происходит за счет астеносферного диапира, субдуцированных осадков и океанической литосферы. Смешение расплавов разных источников в литосферных камерах в разных пропорциях обеспечивает в вулканитах трансформных окраин сочетание внутриплитных и островодужных геохимических характеристик.