 | ЗОНАЛЬНОСТЬ КУРИЛЬСКОЙ ДУГИ |
Курильская дуга имеет поперечную зональность, проявленную на всех уровнях: морфоструктурном, тектоническом, минеральном, геохимическом, изотопном, на уровне включений.
Задужные вулканы Курильской дуги расположены на восточном склоне или даже на дне глубоководной впадины Охотского моря (Курильская котловина). Величины Sr- изотопных отношений =0.7030 в лавах задужной зоны Курил и базальтах окраинных морей спредингового типа идентичны. Однако лавы задугового спрединга отвечают базальтам, тогда как в задужной зоне Курил присутствуют породы широкого петрографического спектра от базальтов до риодацитов, причем в пределах Южно-Курильского блока, где котловина окраинного моря выражена наиболее ярко, кислые породы распространены наиболее широко. Кроме того, среди базальтов задужной зоны Курил нет низкокалиевых толеитовых разностей, характерных для пород окраинных морей спредингового типа.
Высококалиевые субщелочные и нормальные по щелочности базальты задужной зоны Курил отличны от субщелочных базальтов окраинных морей спредингового типа по геохимическим особенностям: резко пониженными концентрациями Ti, пониженным содержанием Mg, Ni, Сг, Fе, Nа, легких РЗЭ, Та, Nb, Zr, Y, Yb, пониженными значениями Na20/K2O и пошенными - Ba/La, La/Та, La/Nb, концентрациями Аl, К, Rb, Ba, Sr, U,Th и здесь сохраняются все особенности распределения, присущие островодужным лавам (главными из них являются глубокий Nb(Ta)- минимум и резкий Sr- максимум), тогда как в субщелочных базальтах окраинных морей спредингового типа Sr- максимум отсутствует, хотя Nd(Та)- минимум сохраняется . По данным П.Е.Холма Sr-максимум отсутствует и в толеитах окраинных морей океанического типа, а в толеитах окраинных морей континентального типа он хоть и наблюдается, но выражен весьма слабо. Если допустить. что наличие Sr-максимума в островодужных магмах связано с присутствием в их источнике плагиоклаза, основного концентратора Sr , следует признать отличие в составе субстратов магм Курил и окраинных морей спредингового типа. Об этом свидетельствуют и данные по изотопии Nd: в лавах задужной зоны Курил понижены изотопные отношения ( б Nd = 7,8), тогда как в базальтах окраинных морей величина 6 Nd= 8,5.
Таким образом, зональность Курил проявлена исключительно в пределах магматических серий островодужного типа. Лишь лавы вулканов о. Ришири в глубоком тылу о. Хоккайдо по своим геохимическим характеристикам ( высоким значениям Na20/K20 при повышенной общей щелочности) резко отличаются от лав задужных вулканов Курил и могут быть связаны с за дуговым спредингом.
Возникновению гетерогенности магматического источника под Курильской островной дугой связано лишь с изменением вещественного состава или роли одной или нескольких составляющих в общем балансе масс плавящегося субстрата по зоне Бениоффа при ничтожно малом вкладе корового сиалического или симатического материала. Исключительно важную роль могут играть флюиды, изменяющие элементный и изотопный состав мантийных пород. Мантия, лежащая выше сейсмофокальной зоны (так называемый мантийный клин), материал от субдуцируемой океанической плиты (осадки и породы второго слоя океанической коры) может дать вещество фундамента островной дуги, и еще морская вода. Таким образом это может быть многокомпонентный источник образования курильских магм.
РОЛЬ ДОКАЙНОЗОЙСКОГО ФУНДАМЕНТА
Коровый материал докайнозойского фундамента Курильской островной дуги не оказывал значительного воздействия на формирование изотопных характеристик Nd и Sr в продуктах четвертичного вулканизма (изотопные отношения Sr изменяются вкрест простирания дуги, но их значения не зависят от состава пород). Поэтому вряд ли стоит говорить о роли древнего сиалического субстрата в образовании средних и кислых курильских магм, даже учитывая его значительную мощность в фундаменте Южных и Северных Курил. По данным В.И.Виноградова и М.Ю.Хотина и др., отношения 87Sr/ 86Sr в породах сиалического метаморфического фундамента Камчатки колеблется от 0,7060 до 0,7083.
В то же время нельзя отрицать возможность контаминации магматических расплавов Курил с породами меланократового фундамента типа известного на Восточной Камчатке с изотопными метками Sr, в среднем равными 0,7038 в силу незначительных различий в Sr-изотопных параметрах пород мафического фундамента и курильских лавах. Если предположить, что в лавах задужной, тыловой структурной зоны Курил изотопные отношения Sr первичны, а повышение их значений во фронтальной зоне связано с процессом ассимиляции расплавами вещества древнего мафического фундамента, то в этом случае надо допустить усвоение 30% и более такого материала, что маловероятно. Справедливость такого заключения была доказана для Алеутской островной дуги, где изотопные характеристики Sr и Nd в четвертичных
вулканитах также не зависят от типа строения коры. Весьма показательным является факт совпадения на диаграмме Nd-бSr полей четвертичных вулканитов самых различных островодужных систем, заложенных на коре как океанического, так и континентального типа.
Некоторое повышение 87Sr/86Sr в вулканитах Северных и Южных Курил происходит на фоне постоянных значений отношения 143Nd/144Nd, а это указывает на вероятную контаминацию магматических расплавов стронцием морской воды. Прямое взаимодействие магмы и больших объемов морской воды маловероятно, к тому же отмечается "сухость" расплавов фронтальной зоны. Отсюда можно допустить, что повышенные отношения 87Sr/86Sr в продуктах извержений вулканов фронта дуги обусловлены локальной ассимиляцией магмами гидротермально-измененных коровых пород, вмещающих промежуточные и близповерхностные магматические резервуары. Наличие подобных резервуаров (камер) для Камчатки и Курил задокументировано геофизическими методами.
Величины отношения 8 7Sr/8 6Sr в термальных водах о. Итуруп и п-ова Камчатка варьируют в интервале 0,7033-0,7066, а отношения Sr/Nd в них такие же, как в морской воде. В процессе гидротермального изменения пород, вмещающих магматические резервуары и камеры такими термальными водами, может происходить повышение изотопных отношений 87Sr/86Sr при неизменных 143Nd/144Nd. Большая часть привнесенного Sr находится в воде вторичного карбоната и может быть легко мобилизована в результате термального воздействия магмы.
Можно уверенно утверждать, что изотопный состав Sr в вулканитах фронтальной зоны был существенно изменен, тогда как изотопный состав Sr в тыловой зоне и Nd - в обеих зонах остался без изменения. Это возможно, когда формирование изотопных параметров Sr и Nd происходит на глубинных уровнях (в области мантийного клина или субдуцируемой океанической плиты).
РОЛЬ ОСАДКОВ
Пелагические глины и карбонатные осадки, слагающие основную массу осадочного слоя океанической коры, резко отличаются от островодужных вулканитов и от пород МОRB по изотопным характеристикам Nd и Sr. Поэтому, допуская участие осадков в островодужном магмагенезисе, автоматически предполагается измеренные Nd или отношения 8 7 S r / 8 6 S r. Участие значительных объемов осадков не только не может объяснить наблюдаемую картину поперечной изотопной зональности, но даже противоречит установленной закономерности.
Оценка количества осадков по содержанию 10Be (в ат./г) в лаве, принимающих участие в образовании расплавов дает верхний предел такого участия не выше 4% (в среднем 2%). Указанная величина является одной из наиболее типичных для островных дуг в целом.
На диаграмме 10Be/9Вe-Be точки курильских и камчатских лав образцов образуют отчетливый широкий рой с четкой отрицательной корреляционной связью, что может быть, если магмы, выплавляютщиеся из контаминированной осадками мантии впоследствии взаимодействовали с каким-то веществом с низким содержанием 10Be и высоким Be. Этим источником могут быть или "древние" осадки, или небольшие по объему выплавки из "неконтаминированной" мантии, или выплавки из субдицируемой океанической коры без покрова молодых осадков, или кусок более древней островодужной или континентальной коры.
Следует подчеркнуть, что отрицательные корреляции тренды проявлены совершенно отчетливо и для других островных дуг (Новобританской и Центрально- Американских Кордильер). Эти данные говорят о незначительной роли (менее 10%) пелагических осадков. Скорее всего, на происхождение островодужных магм влияет еще какой-то фактор.