 | Глубоководные котловины Японского и Охотского морей |
C Т.А. Емельянова, Е.П. Леликов (Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН,e-mail: Hemelyanova@poi.dvo.ruH, Hlelikov@poi.dvo.ruH). Позднеолигоцен-плейстоценовые этапы вулканизма и геодинамика глубоководных котловин Японского и Охотского морей. Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии Москва, 16–20 ноября 2009 г http://rogov.zwz.ru/Marine%20geology%202009_t_1.pdf
Глубоководные котловины Японского и Охотского морей сформированы в позднеолигоцен-плейстоценовое время. B период, когда происходило образование основных котловин Японского моря – Японской или Центральной, Ямато и Цусимской, последовательные проявления этапов тектоно-магматической активизации были характерны для всей площади этого моря. В пределах Охотского моря в этот период вулканически активной являлась лишь Курильская котловина, Курильская дуга и
подводный хребет Витязя. Вся внутренняя область, включающая 4 возвышенности и 2 котловины – Дерюгина и Тинро, представлена вулканически пассивным фрагментом раздробленной окраины континента, погруженным под уровень моря [1].
В Японском море и на юге Охотского моря при формировании глубоководных котловин в позднем олигоцене-плейстоцене выявляются 3 основных этапа вулканизма: 1) поздний олигоцен – ранний миоцен,2) конец раннего миоцена – средний-поздний миоцен и 3) плиоцен – плейстоцен.
1. Позднеолигоцен-раннемиоценовый этап вулканизма (25-18 MY) проявился интенсивно и сформировал большие объемы вулканокластических пород «зеленотуфового» комплекса [2, 4], эти породы широко развиты на участках, окружающих глубоководные котловины: на Корейском п-ве, Японской и Курильской островных дугах, возвышенностях Оки и Кита-Оки, на юге Японского моря. Не исключено, что эта мощная вспышка вулканизма вызвана началом формирования Японской (Центральной) и Курильской котловин,
(21,1–19,9 MY) [4] и является последним этапом наземного окраинно-континентального вулканизма. Растяжение коры в области котловин вызвало сжатие коры по их периферии, где происходило формирование магматических расплавов различного состава. Разнообразие в химическом составе магм обусловлено разной химической cпециализацией фундамента (калиевый, кали-натровый), который принимал участие в магмогенерации.
В районе Японской (Центральной) и Курильской котловин до начала и на первых стадиях их формирования, в режиме растяжения, наблюдается другой тип позднеолигоцен-раннемиоценового вулканизма. Продукты его в настоящее время отмечаются на возвышенности Ямато и троге Тояма, а также в пределах хребта Сакура в Курильской котловине. Это лавы кали-натровых андезитоидов. В пределах Японского моря они представлены оливин-клинопироксен-плагиоклазовыми базальтами и двупироксен-плагиоклазовыми андезибазальтами и андезитами, реже кислыми разновидностями. Все эти породы относятся к высокоглиноземистым образованиям известково-щелочной вулканической серии. Они обладают повышенными содержаниями LILE (K, Rb и Ba) и LREE и низкими – элементов группы Fe и HFSE (Ti, Ta и Nb) и характеризуются отрицательной Ta-Nb аномалией, свойственной вулканическим породам – производным обогащенной сиалической корой мантии – EMII.
В процессе геолого-геофизических исследований по проекту KOMEX в 1996-2004 гг. в Курильской котловине был обнаружен хребет Сакура, пересекающий эту структуру в юго-западной самой глубокой ее части. На одной из вулканических построек обнаружены вулканические породы, позднеолигоценового возраста – 25 млн. лет [3], представленные амфибол-клинопироксен-плагиоклазовыми андезитами, во многом схожими с япономорскими. Эта позволяет предположить, что в позднем олигоцене – раннем миоцене Японская (Центральная) и Курильская котловины находились в одной обстановке растяжения и начали формироваться как единая структура. При этом эпицентр тектонических «событий» располагался в районе Японской (Центральной) котловины, а к северо-востоку в сторону Курильской происходило их ослабевание.
2. В конце раннего миоцена – начале среднего миоцена (15 MA) в Японском море наблюдается максимальный окраинноморской спрединг [4, 5]. Разрыв коры почти достигает верхней мантии, и образуются самые деплетированные вулканические образования, известные в настоящее время в Японском море. Они обнаружены в котловине Ямато, в скважинах 794 и 797. Химический состав этих пород почти аналогичен составу толеитов N-MORB, что позволяет отнести их к производным DM. В последствии на этом толеитовом основании начинают формироваться средне-позднемиоценовые окраинноморские базальтоиды, по составу близкие щелочно-базальтоидным образованиям океанических островов (OIB). Радиоизотопный
возраст этих пород, развитых на вулканических постройках в котловинах Японской (Центральной) и Ямато, составляет 15,2–7,8 млн лет. Oкраинноморские базальтоиды представлены оливин-плагиоклазовыми базальтами с хромшпинелидами, реже встречаются оливин-клинопироксен-плагиоклазовые базальты, а также их более кислые субщелочные и щелочные дифференциаты: трахибазальты, трахиандезиты, трахиты, комендиты и пантеллериты; породы характеризуются повышенной щелочностью, калиевостью, повышенными содержаниями Rb и LREE, элементов группы Fe (Co, Ni, Cr и V) и некоторых HFSE, особенно Zr, Ti, Ta и Nb. На спайдер-диаграмме редкометальных элементов эти породы образуют спектр, аналогичный спектру вулканитов OIB с характерной положительной Ta-Nb аномалией. Эти свойства позволяют отнести окраинно-морские базальтоиды котловин Японского моря к продуктам магматическо-
го источника типа обогащенной флюидами мантии – EMI. Несмотря на свою схожесть с вулканитами OIB все вулканические образования Японского моря вплоть до толеитов, близких N-MORB, несут известково-щелочные метки влияния континентальной коры на магмогенерацию.
В пределах Курильской котловины следы миоценовых этапов вулканизма не обнаружены. В этот период на юге Охотского региона идет формирование вулканогенно-кремнисто-диатомитового комплекса Курильской островной дуги [3]. B пределах подводного хребта Витязя отмечаются вулканические породы среднемиоценового возраста (14,5–10,7 млн лет), представленные амфибол-двупироксен-плагиоклазовыми андезитами и андезидацитами. Эти породы отражают тектоно-магматическую активность, в результате которой, вероятно, был сформирован прогиб между Большой Курильской грядой и подводным хребтом Витязя. Возможно, образование этого прогиба также является «отголоском» тех мощных тектонических процессов, эпицентр которых находился в Японское море.
3. Плиоцен-плейстоценовый этап вулканизма (4,1–0,9 млн лет) наиболее ярко проявился в Курильской котловинe и на юге Японского моря (Цусимская котловина). Его следы (3,8 млн лет) также отмечаются и на вулканических постройках в Японской (Центральной) котловине. Возможно вулканиты этого возраста развиты на возвышенности Ямато: петрографический и химический анализ показал близкие свойства некоторых образцов
амфибол-двупироксен-плагиоклазовых андезибазальтов и андезитов этой структуры с образцами вулканических пород Курильской котловины.
Плиоцен-плейстоценовые вулканиты Курильской котловины развиты по ее обрамлению и приурочены к пересечению поперечных и продольных разломов, что свидетельствует о генетической связи этих пород с формированием именно котловины, а не одноименной дуги. Породы представлены оливин-клинопироксен-плагиокзоввыми базальтами, двупироксен-плагиоклазовыми андезибазальтами и амфибол-двупироксен- плагиоклазовыми андезитами и андезидацитами. Породы характеризуются повышенным уровнем щелочности, глиноземистости, известковистости, повышенными содержаниями LILE (K, Rb, Sr, Ba), LREE и низкими – элементов группы Fe (Ti, Co, Ni, Cr, V) и некоторых HFSE – Ta и Nb. На спайдер-диаграмме редкометальных элементов эти породы образуют Ta-Nb отрицательную аномалию, свидетельствующую о контаминации континентальной корой магматических расплавов. Это позволяет отнести вулканические породы Курильской котловины к производным источника типа обогащенной сиалической
корой мантии – EMII. В юго-восточной самой глубокой части этой котловины, в пределах вулкана Гидрографов, обнаружены вулканические породы, представленные трахиандезибазальтами и трахиандезитами. Эти породы характеризуются более высокой щелочностью и калиевостью (K2O – до 3 %) по сравнению с остальными вулканитами Курильской котловины, что сближают их с окраинноморскими базальтоидами Японского моря. Это обстоятельство может служить еще одним доказательством в пользу предпо-
ложения о продолжения Японской (Центральной) котловины на северо-восток в пределы Курильской котловины.
Сравнение среднемиоценовых окраинноморских базальтоидов котловин Японского моря и вулканитов Курильской котловины показало и их отличия, особенно по концентрациям редкометальных элементов и элементов группы Fe. Различия обусловлены разной мощностью окраинно-морского спрединга при формировании котловин этих двух регионов. На спайдер-диаграммах LILE и HFSE япономорские и курильские вулканиты
образуют прямо противоположные спектры. Первые характеризуются положительной Ta-Nb аномалией и являются производными EMI, вторые –отрицательной и относятся к производным EMII. Из этого следует, что в Японском море окраинноморской спрединг был более мощным, разрыв коры почти достигал мантии, в то время как в Курильской котловине он затронул только верхние части континентальной коры.
Таким образом, котловины Японского моря и Курильская котловина были сформированы как единая структура в позднеолигоцен-плейстоценовое время в результате нескольких этапов тектоно-магматической активизации, эпицентр которой располагался в районе
Японской (Центральной) котловины, а процесс затухания распространялся в сторону Курильской котловины.
1. Емельянова Т.А. Вулканизм Охотского моря. Владивосток: Дальнаука. 2004. 148 с.
2. Пискунов Б.Н. Геолого-петрологическая специфика вулканизма островных дуг. Под ред. К.Ф. Сергеева. М.: Наука, 1987. 236 с.
3. Тарарин И.А. Геологическое строение и модель формирования Курильской глубоководной впадины Охотского моря. Тихоокеанский рудный пояс: материалы новых исследований. Владивосток: Дальнаука, 2008. С. 308-321.
4. Филатова И.И. Закономерности динамики окраинноморского магматизма (Корейско-Японский регион) // Литосфера. 2004. № 3. С. 33-56.
5. Pouclet A, Bellon H. Geochemistry and isotopic composition of the volcanic rocks from the Yamato Basin: hole 794D, Sea from Japan // Tamaki K., Suyehiro, K., Allan, J., McWilliams, M., et al., 1992. Proceeding of the Ocean Drilling Program. Scientific Results. Vol. 127/128. Pt. 2. P. 779-789.