 | Провинции кайнозойских хребтов центральной части Тихого океана / Неоген-четвертичные провинции островных архипелагов южной части Тихого океана |
C http://elibrary.fegi.ru/elibrary/doc_view/4--------?tmpl=component&format=raw
доктор геолого-минералогических наук Голубева, Эмма Дмитриевна, 2004 год, Владивосток Геохимия и петрология толеитовых базальтов
Провинции центральной части Тихого океана оконтуривают систему субмеридианальных островных хребтов Гавайско-Императорского архипелага. Южнее расположен состоящий более чем из 100 щитовых вулканических построек Гавайский хребет, вулканические постройки которого на 95-99% сложены комплексом титанистых толеитовых базальтов и лишь незначительную верхнюю часть вулканов составляют породы дифференцированных серий. Императорский хребет, особенно в северной части представлен гайотами. Варьирующие по составу от оливиновых базальтов до кварцнормативных толеитов породы оснований вулканов Гавайского и Императорского хребтов при небольшом повышении калия характеризуются повышенными концентрациями крупноионных литофилов (Rb, Sr, Ba).
Oбщее увеличение возраста вулканических построек в северо-западном (Гавайский хребет) и в северном (Императорский хребет) направлениях послужило отправным моментом для обоснования модели формирования Гавайско-Императорской цепи на протяжении 65 млн. лет (от мела и палеогена до настоящего времени) в результате действия фиксированной горячей точки и движущейся над ней литосферной океанической плитой. Это спорный вопрос.
Рассчитана модель вариации состава пород толеитовых оснований вулканов Гавайского хребта в результате участия
глубинного диапира (горячей точки) в последовательном формировании вулканических островов при перемещении
Тихоокеанской плиты в северо-западном направлении в последние 12 млн. лет на расстояние около 1,2 тыс. км от
действующего вулкана Килауэа до о-ва Лаперуз. Факторный анализ данных проведен с учетом выведенных Р. Кирпатриком
с соавторами средних составов оливиновых толеитов оснований Гавайских островов, которые близки составам материнских магм [Init. Repts DSDP, v. 55, 1980]. Результаты моделирования изображены на рис.5а, где по вертикали указаны вулканы в
порядке увеличения их расстояний от вулкана Килауэа; внизу на горизонтальной оси приведён абсолютный возраст вулканов, а вверху приведены значения главного фактора вариации состава пород.
Как видно из диаграммы 5, фигуративные точки составов образуют четыре параллельные цепочки, наклонно пересекающие вертикальную линию, разграничивающую поля сиалической (Si+Al+Na) и мафической (Fe+Mg+Ti+Ca) ассоциаций параметров. В пределах каждой цепочки составы с уменьшением возраста изменяются антидромно, т. е. каждый ритм (или цикл) начинается с более сиалических лав; при этом в целом вся главная последовательность развивается гомодромно- с увеличением сиаличности по мере омоложения вулканов. Интерпретация полученной математической модели представляется следующим образом: (1) магматическая камера, сформировавшаяся в литосферной плите над “горячей точкой” (диапир глубинного субстрата- источник тепла и флюидов), действует в течение длительного периода после отодвигания от “горячей точки” (до 3 млн. лет), формируя 3-4 вулкана с относительно повышающейся мафичностью лав; (2) в течение этого периода в “горячей точке”- апикальной части диапира и прикровельной астеносфере в результате экранирования движущейся плитой происходит накопление летучей фазы, а затем её эксплозия, инициирующая селективное плавление субстрата плиты и формирование магматического очага; (3) участие водной фазы в процессах селективного плавления и магматической дифференциации приводит при одних и тех же РТ-условиях к образованию более кислых расплавов [Майсен, Бетчер,1979], формировавших начальные вулканы ритмов, тогда как последующие извержения из магматических камер, теряя летучую фазу, приобретают все более основной характер; (4) общая гомодромная направленность вулканизма главной последовательности обусловлена прогрессировавшим накоплением летучих в системе “горячей точки” (апикальная часть диапира- прикровельная фиксированная часть астеносферного слоя) в процессе ее действия.
В связи с тем, что одной из характерных петрохимических черт гавайских толеитов является повышенное содержание титана при относительно низких концентрациях натрия и особенно калия и повышенных концентрациях крупноионных микроэлементов, при объяснении их генезиса предполагается, что исходный субстрат имеет промежуточный состав между ильменит-гранатовыми лерцолитами и вебстеритами, определяющими особенности химизма гавайского типа в отличие их от толеитов MOR, связанных с плавлением менее глубинного слоя шпинелевых низкотитанистых перидотитов.
Рассмотрение химизма кернов и составa вулканогенного фундамента центральной части Императорского хребта гайота Суйко (скв. 433С) показало полициклический антидромный характер формирования гайота, обусловленный внутрикамерной кристаллизационной дифференциацией исходной оливин-толеитовой магмы с накоплением пикротолеитовых и пикритовых расплавов на дне камеры и подщелоченных и подкисленных расплавов- в её прикровельной части (рис. 6). Эти циклы извержений
наблюдаются в скважине шестикратно с перерывами во времени, необходимыми для повторного заполнения камеры расплавом и его вертикальной кристаллизационной дифференциации. Позднее следовал перерыв, вызванный прекращением подпитки камеры, проседанием её свода и образованием кальдеры; ещё позже она заполнилась щёлочнобазальтовыми расплавами. Время формирования вулканической постройки Суйко оценивается в 4-5 млн лет.
Неоген-четвертичные провинции островных архипелагов южной части Тихого океана
Расположенные на Полинезийском своде провинции (Таитянская, Тубуаи и Туамоту) характеризуются натриевым и калиево-натриевым типом магматизма, а примыкающие к своду провинции Маркизская и Самоа отличаются совмещением калиево-натриевого и калиевого типов щелочного магматизма.
Магматизм островов Французской Полинезии в отличие от Гавайских вулканов, сложенных преимущественно толеитовыми
лавами, характеризуется значительно меньшими объёмами толеитов, слагающих основания построек отдельных щитовых
вулканов (о-вов Таити, Уа-Пу, Эиао и др.), и существенным преобладанием в основаниях вулканов субщелочных и щелочных базальтов.
Толеитовые и субщелочные базальты островов Полинезии в сравнении с гавайскими в значительной степени насыщены щелочными, литофильными и лёгкими редкоземельными элементами и классифицируются как НЕ-тип базальтов (гавайский обогащённый). Как видно на спайдердиаграмме (рис.7), для толеитов и субщелочных базальтов Южных островов Полинезии и Маркизских островов характерны содержания литофильных элементов, значительно превышающие их концентрации в толеитовых комплексах Гавайев, а содержания РЗЭ и титана близки их уровням в щелочных гавайских лавах.
В геодинамическом плане формирование островных хребтов Южных- Кука, Общества, Туамоту и Маркизских островов, начавшееся в миоцене и продолжающееся до настоящего времени в результате “линейного” вулканизма, распространяется по крайней мере из 4-х активных горячих точек, дающих начало вулканизму островных цепочек [Plate tectonic map..., 1987]. Представляющие собой вулканические хребты, образовавшиеся под действием горячих точек (глубинных плюмов) они, подобно Гавайским островам, сформированы в результате равномерного поступательного движения литосферной плиты и последовательного развития вулканических цепочек. Расчёты состава толеитовых пород вулканических нований показали, что с омоложением вулканов прослеживается общий гомодромный тренд эволюции толеитбазальтового магматизма хребтов (от оливиновых к кварцевым толеитам).