 | Пояса островных дуг в зоне сочленения Евразии с Тихим и Индийским океанами |
C Ю.В. Миронов (Государственный геологический музей им. В.И. Вернадского РАН, Москва, mironov@sgm.ru). Пояса островных дуг в зоне сочленения Евразии с Тихим и Индийским океанами: особенности мантийно-корового субстрата, геохимии и эволюции магматизма. http://window.edu.ru/resource/501/70501/files/marinegeo_tom_4.pdf
Зона сочленения Евразии с Тихим и Индийским океанами – классический регион развития островодужного магматизма. Здесь выделяются внешний и внутренний Западно-Тихоокеанские пояса островных дуг и Зондский островодужный пояс, формирующийся над зоной субдукции со стороны Индийского океана. Эти пояса заложены на различных мантийно-коровых субстратах и вследствие этого имеют свои особенности не только в первичном составе магматических расплавов и характере их дифференциации, но и в эволюции магматизма.
Различия между островодужными поясами в мантийно-коровом субстрате фиксируются как по геофизическим данным, так и по соотношению долгоживущих изотопов Sr, Nd и Pb в вулканитах. Изотопную специфику поясов определяют конечные компоненты «мантийного тетраэдра»: деплетированная мантия (DM) и «обогащенные» компоненты (EM1 и EM2), которые характеризуют вещество нижней и верхней субконтинентальной литосферы [1]. Общим для всех поясов является компонент F, который образует смеси с соответствующими типоморфными компонентами. Этот компонент представляет характеристику известных внутритетраэдрных компонентов (FOZO,C, PREMA и др.), уточненную методами многомерной статистики [2, 3]. Для Зондского пояса характерно обогащение расплавов веществом континентальной коры (тип F+EM2). Вулканиты внутреннего Западно-Тихоокеанского пояса (Хонсю-Кюсю-Рюкю-Филиппины-Сулавеси-Хальмахера) отвечают по изотопному составу узкому диапазону смеси F+EM1. Во внешнем поясе преобладают энсиматические дуги. Основную дисперсию состава их
вулканитов определяет смешение F и DM. При этом относительно высокая доля DM проявлена лишь к северу от Марианской дуги. Для всех энсиматических дуг характерна устойчивая примесь некого компонента, который по большинству изотопных характеристик близок к EM1, но отличается экстремально низкими значениями 207Pb/204Pb (за пределами «мантийного тетраэдра»). Аналогичную специфику имеют палеорифтовые базальты западной части Тихоокеанской плиты, а также породы Гавайев в той же плитe, с субдукцией которой связано формирование внешнего пояса островных дуг. Вулканиты отдельных сегментов внешнего пояса, которые заложены на древней континентальной коре (Новая Зеландия, Хонсю), обогащены радиогенным 87Sr (компоненты EM). В то же время в вулканических комплексах Камчатки, формирующихся на более молодой коре континентального типа, в силу длительного периода полураспада материнского радинуклида 87Rb подобного обогащения не фиксируется, и по изотопному составу породы Камчатки аналогичны вулканитам прилегающих энсиматических дуг (тип F+DM).
Магмы, выплавленные из разных изотопных резервуаров, имеют ряд различий как в первичном составе, так и в особенностях их дифференциации. При вовлечении в магмогенез вещества нижней субконтинентальной литосферы (EM1) и, в еще большей степени, континентальной коры (EM2) первичные расплавы обогащаются высоконекогерентными элементами, а при плавлении деплетированной мантии – Mg, Cr и Ni.Однако различия между выплавками из разных резервуаров по этим элементам уменьшаются в процессе дифференциации расплавов. Характерной чертой дифференциации расплавов, поступающих из резервуара F, является интенсивное накопление Tb, Lu, Y.
Для всех островных дуг характерна общая тенденция к увеличению во времени щелочности пород и уменьшению роли водонасыщенных магм, oднако общий уровень и диапазон изменения щелочности определяются типом мантийно-корового субстрата. Общая щелочность (в основном, за счет калия) последовательно возрастает в ряду резервуаров: F+DM – F+EM1 – F+EM2. Исключение составляют породы Камчатки, которые в силу относительно молодого возраста субконтинентального субстрата по изотопному составу отвечают смеси F+DM, но по петрохимическому составу близки породам энсиалических дуг внутреннего пояса (тип F+EM1).
Oсновными особенностями энсиматических дуг являются: 1) наличие и преобладание на ранних стадиях их развития низко-щелочных дифференцированных комплексов (известковистый или бонинит-марианит-дацит-риолитовый ряд по [4]); 2) слабая (преимущественно базальт-андезитовая) степень дифференцированности комплексов нормальной щелочности; 3) отсутствие комплексов повышенной щелочности. В энсиалических дугах на всех стадиях развития преобладают комплексы нормальной и повышенной щелочности, а в случае вовлечения в магмогенез вещества континентальной коры на поздних стадиях могут формироваться щелочные высококалиевые комплексы. Каких-либо следов низкощелочных дифференцированных серий на ранних стадиях эволюции энсиалических дуг не выявлено.
Важнейшим фактором островодужного вулканизма, который определяет не только особенности первичного состава и дифференциации расплавов, но и эволюцию магматизма, является первичный состав мантийно-корового субстрата.
Первичные данные о составе вулканитов (более 12 тыс. анализов) заимствованы из базы данных GEOROC, размещенной в Интернете: (http://georoc.mpch-mainz.gwdg.de).
1. Zindler A., Hart S. Chemical geodynamics // Ann. Rev. Earth Planet. Sci.1986. Vol. 14. P. 493–571.
2. Рундквист Д.В., Ряховский В.М., Миронов Ю.В., Пустовой А.А. Существует ли универсальный Sr-Nd-Pb изотопный индикатор нижнемантийных плюмов? // ДАН. 2000. Т. 370. N2. С. 223–226.
3. Mironov Yu.V., Rhyakhovskii V.M., Pustovoi A.A. Sr–Nd–Pb Isotopic Zoning in the World Ocean and Mantle Plumes // Geochemistry International. 2000.Vol. 38. Suppl. 1. P. 20–27.
4. Маракушев А.А. Новый принцип систематики изверженных пород //Известия АН СССР. Сер. геол. 1989. №6. С. 3–27.
5. Богатиков О.А., Цветков А.А. Магматическая эволюция островных дуг. М.: Наука, 1988. 248 с.