Геохимия Тихогo океанa

Aнализ данных петрогеохимического изучения пород дна Тихого океана показал различия геохимических типов базальтов, слагающих структуры океана, что является отражением латеральной, глубинной, структурной и вещественной гетерогенности тихоокеанского ложа.

Обусловленные глубинными процессами неоднородности отражают различные тектонические режимы формирования структур, уровни генерации магм, различия состава мантийного субстрата а также влияние флюидов и плюмов, поднимающихся от раздела ядра и нижней мантии.

Выделение формационно-геохимических типов пород, образующих в различных морфоструктурах океана ассоциации (магматические серии), позволило охарактеризовать особенности магматизма петрологических провинций океана.

Подавляющая площадь главной (первичной) геоструктуры ложа Тихого океана океанической плиты сложена примитивными толеитовыми базальтами срединно-океанических хребтов (MOR) и примитивных базальтов плит (PIP, Primitive in Plate ).
http://elibrary.fegi.ru/elibrary/doc_view/4--------?tmpl=component&format=raw

ДВГИ ДВО РАН
Голубева, Эмма Дмитриевна


Геохимия и петрология толеитовых базальтов провинций Тихого океана

Геохимическая эволюция базальтов в океане в срединных хребтах и плитах обусловлена их фракционированием в восстановленных условиях рифтогеза и представлена феннеровским (меланократовым) трендом.

Океанические магматические ассоциации имеют феннеровский (меланократовый) тренд эволюции с накоплением железа в остаточных расплавах. Возрастание щёлочности базальтов на фоне незначительного увеличения кремнекислотности (боуэновский или лейкократовый тренд), проявляется с ростом флюидного давления в магматических камерах, реализующееся, по А.А.Маракушеву [1996], в результате смены рифтогенного режима растяжения океанической коры на режим сжатия. Наблюдается этот тренд вариации состава базальтов на склонах и в приразломных участках спрединговых центров и зонах окаймляющих Восточно-Тихоокеанское поднятие (ВТОП рифт) (Хуан де Фука, Галапагос и др.). Щелочная направленность эволюции магматизма характерна для дифференцированных комплексов островных хребтов океана. Значительное преобладание щелочного тренда эволюции магматизма вплоть до образования комплексов, сложенных существенными объёмами щелочных пород наблюдается в центральной и западной частях океана (позднеюрско-меловая анкарамит-трахибазальтовая провинция Мид-Пацифик).

Геохимическая эволюция имеющих подавляющее развитие в Тихом океане базальтов срединных хребтов и плит представлена феннеровским трендом и в основном обусловлена их фракционированием в восстановленных условиях рифтогенеза, в результате которого происходит прогибание и спрединг океанического дна. В то же время воздымание срединных хребтов и сводовых поднятий в океане связано с проявлением боуэновского тренда и щелочной направленности изменения состава магматических пород ложа океана. Генезис характеризующихся подчинённым развитием базальтов островных хребтов и архипелагов связан с горячими точками или разломными зонами, при этом в ряде мест образовавшиеся структуры хребтов и поднятий подвергаются деструкции, скучиванию и погружению.

Развитие щелочной тенденции магматизма в океане сопровождалось увеличением мощности океанической коры и превращением хребтов в островные поднятия, характеризующиеся ещё большей её толщиной.

Возрастание щёлочности базальтов на фоне незначительного увеличения кремнекислотности (боуэновский тренд) проявляется с ростом флюидного давления в магматических камерах и реализуется, по А.А.Маракушеву [1996], в результате смены рифтогенного режима растяжения океанической коры на режим сжатия. Наблюдается этот тренд эволюции на склонах и в приразломных участках спрединговых центров и зонах окаймляющих Восточно-Тихоокеанскогo поднятия рифтовых структур. Кроме того, щелочная направленность эволюции магматизма характерна для дифференцированных комплексов островных систем океана.

Широко развитые в западной и центральной частях океана толеитовые и субщелочные базальты KLAEP, часто находящиеся в парагенезисе со щелочными базальтами и имеющие специфический, обобщённый калием и лёгкими акцессориями состав, петрологически близки окраинно-континентальным базальтам. Исследование показало, что эти породы связаны своим происхождением либо с присутствием в верхней мантии субконтинентальных блоков коры, либо с метаперидо-титовой верхней мантией, испытавшей натриевый или калиевый метасоматоз.

Консолидированная кора юрско-раннемелового возраста Палеопацифики представлена множеством геоблоков (микроплит) различных размеров, сложенных в основном менее деплетированными петрологическими аналогами базальтов MOR- примитивными базальтами плит (PIP). Для этих пород также характерна перемежаемость железистых и магнезиальных разностей пород в скважинах бурения (феннеровский тренд). При этом множество геоструктур Палеопацифики сложено щелочными комплексами.

Выявлены существенные различия вариации геохимического состава и преобладающих (более 95% объёма) мафических базальтоидов (от оливиновых толеитов до пикробазальтов), слагающих основания островов вулканических хребтов Тихого океана и характера эволюционного развития магматического источника лав островных вулканов. Так, для палеоцен-эоценовых базальтов Императорского хребта наблюдается полициклическая антидромная направленность магматизма от кварцнормативных до оливиновых толеитов и пикробазальтов внутри каждого из шести циклов, сформировавших в течение 4-5 MY гайот Суйко (скв. 433С, мощность 350 м.). Для олигоцен-современных толеитов Гавайского хребта характерна общая гомодромная направленность эволюции состава оливиновых толеитов, продуцированных горячей точкой (от в.Килауэа до о-ва Лаперуз). Подобный гавайскому гомо-дромный тренд эволюции прослеживается в олигоцен-современных полинезийских хребтах с незначительным (менее 5% объёма) толеит-базальтового магматизма оснований вулканов. Смена во времени антидромного характера эволюции гомодромным свидетельствует, скорее всего, об увеличении теплового потока, поднимающегося по гавайскому и полинезийским каналам плюмового вещества в сравнении с Императорским хребтом.

Анализ пространственно- временного размещения океанических структур ложа океана, позволил на фоне непрерывного магматизма, формирующего океанические плиты, выявить четыре этапа становления геологических комплексов ложа океана. Для первых двух этапов (юра-мел-палеоцен) характерны высокий флюидно-тепловой режим плавления и «избыточная» генерация магм: доля базальтоидного магматизма линейного спрединга (толеиты MOR) составляла, по оценкам автора, не менее 70% общего объёма магматических излияний юрско-мелового периода. Обогащенные щелочами лавы (около 30%) формировали структуры поднятий и хребтов. В кайнозойский период (3-4-й этапы), связанный, по-видимому, с умеренным тепловым потоком из мантии, основной объём выплавляемых магм был сосредоточен в спрединговых зонах срединно-океанических хребтов и представлен различными типами MORB с феннеровским (меланократовым) эволюционным трендом. Доля спрединговых базальтов, по оценкам автора, составляет более 90% общего объёма лавовых излияний.

Тихий океан, имеющий в сравнении с другими океанами наибольшие размеры, самый древний возраст и наиболее сложное геологическое строение. В настоящее время большое внимание уделяется проблеме изучения вещественного состава пород дна океана, т.е. петрогеохимического исследования магматизма геосгруктур океанического ложа.

2-й океанический слой эффузивных и субинтрузивных толеит-базальтовых комплексов, по коллекциям глубоководного бурения
В результате были решены следующие задачи: (1) обобщена информация по петрохимии и геохимии магматических пород Тихого океана; (3) выделены формационно-геохимические типы базальтоидов (типизация) и их ассоциации в разных структурах провинций дна океана; (4) прослежены направления эволюции состава базальтоидов от условий формирования океанических структур (срединных хребтов, плит, островных систем и др.); (5) на основании обобщения геохронологических данных описаны характерные геохимические особенности магматизма.

Проведены классификация пород океанического дна, их типизация и определены парагенетические ассоциации формационно-геохимических типов базальтов в структурах океанического дна. Кроме известных выделены новые типы базальтов- индикаторов геодинамических обстановок: натриевые толеиты MOR- участков выклинивания рифтовых зон в пределах континента и калиевые ферротолеиты MOR- склонов рифтогенных поднятий.

эволюции состава базальтоидов от условий их выплавления и особенностей формирования структур океана: (а) по данным распределения редкоземельных элементов выделены петрогенетические дифференцированные серии магматических пород в восточной части Тихого океана; (б) по коллекции глубоководного бурения выявлен полициклический антидромный характер эволюции магматизма гайота Суйко (скв. 433С, Императорский хребет); (в) по вариациям состава оливиновых толеитов вулканических оснований Гавайских островов рассчитана факторная модель их формирования; (г) определены главные этапы общей пространственно-временной эволюции магматизма океанических структур и описаны геохимические особенности пород, слагающих эти структуры.

Основные выводы

1. В пределах ложа Тихого океана на основании петрогеохимических параметров проведена типизация, определены их формационно-геохимические типы и их ассоциации. Наряду с уже известными типами базальтов MOR: D, N, Т и Е-типов, ферротолеитов, ультратитанистых ферротолеитов (UTi), примитивных базальтов плит (PIP) и базальтов островных систем вьщелены новые типы натриевых толеитов MOR, калиевых ферротолеитов MOR и «обогащённых» базальтов KLAEP (К-капием, LAE-лёгкими акцессорными элементами и Р-фосфором). Изучение особенностей ассоциаций формационно-геохимических типов пород в различных блоках океана в совокупности с геологическими данными позволило выделить петрологические провинции океанического ложа.

2. Основные направления геохимической эволюции состава базальтов главных структур океана (плит и срединных хребтов) представлены феннеровским и боуэновским трендами.

Выраженный широким развитием ассоциаций магно- и ферротолеитов MOR в срединных хребтах и перемежаемостью их петрологических аналогов (примитивные толеиты и ферротолеиты PIP) на плитах феннеровский тренд эволюции обусловлен процессами фракционирования в восстановленных условиях рифтогенеза. Возрастание щёлочности базальтов при незначительном увеличении кремнекислотносги (боуэновский тренд) обусловленные изменением условий их формирования (понижением давления, уменьшением степени плавления субстрата мантии или повышением флюидного режима), наблюдаются в приразломных участках в зонах нарушения центров спрединга ВТОП и в зонах окаймляющих рифтов. В западной части океана щелочной тренд часто преобладает вплоть до образования комплексов, сложенных существенными объёмами щелочных пород.

3. Изучение геохимических особенностей вариации состава пород вулканических хребтов Тихого океана показало существенные различия: а) состава в основном преобладающих (более 95% объёма) мафических базапьтоидов (от оливиновых толеитов до пикробазапьтов), слагающих основания островов); б) характера эволюционного развития магматического источника лав островно^улганов. Для палеоцен-эоценовых базальтов Императорского хребта прослеживается полициклическая антидромная направленность магматизма внутри каждого из шести циклов, сформировавших в течение 4-5 млн. лет гайот Суйко (скв. 433С, мощность 350 м.). Для олигоцен-современных толеитов Гавайской цепочки вулканов характерна общая гомодромная направленность эволюции состава оливиновых толеитов, продуцированных горячей точкой (от в.Килауэа до о-ва Лаперуз). Подобный гавайскому гомодромный тренд эволюции наблюдается в олигоцен-современных полинезийских хребтах с незначительным (менее 5% объёма) толеитбазальтового магматизма оснований вулканов во времени антидромного характера эволюции гомодромным свидетельствует, скорее всего, об увеличении теплового потока, поднимающегося по гавайскому и полинезийским каналам плюмового вещества по сравнению с Императорским хребтом.
4. Анализ пространственно- временного размещения океанических структур ложа океана, позволил на фоне непрерывного магматизма, формирующего океанические плиты, выявить четыре этапа становления геологических комплексов ложа океана: (1) юрско- раннемеловой (.>200-100 млн лет); (2) позднемеловой- палеоценовый (<100- 55 млн лет); (3) эоцен- олигоценовый (<55-25 млн лет); (4) миоцен-голоценовый (<25- 0 млн лет). Для первых двух этапов (юра-мел-палеоцен) характерны высокий флюидно-тепловой режим плавления и «избыточная» генерация магм: доля базальтоидного магматизма линейного спрединга (толеиты MOR) составляла 70% общего объёма магматических излияний юрско-мелового периода.

Обогащённые щелочами лавы (около 30%) формировали структуры поднятий и хребтов. В кайнозойский период (3-4-й этапы), связанный, по-видимому, с умеренным тепловым потоком из мантии, основной объём выплавляемых магм был сосредоточен в спрединговых зонах срединно-океанических хребтов и представлен различными типами MORB с преобладанием феннеровского эволюционного тренда. Доля спрединговых базальтов составляет более 90% общего объёма лавовых излияний.

«коллекций кернов скважин глубоководного бурения, полученных для выполнения проектов из Скриппсовского института океанографии г. Вашингтона (рейсы судна "Гломар Челленджер": 16,17,19,29, 30, 31, 33, 34, 35, 54,55, 58, 61, 67), представленных (66-ю скважинами бурения и около 600-ми образцами кернов.

Dанные глубоководного бурения, драгирования и геологического опробования островов (более 12 тыс. единиц информации по геологии, минералогии и петрогеохимии магматических комплексов океана). Кроме того, в работе при сравнении пород океана KLAEP с окраинно-континентальными базальтами использованы материалы автора по магматизму Востока Азии.

Key:
Провинции кайнозойских толеитовых базальтов восточной и южной частей океана

Провинции кайнозойских хребтов центральной части Тихого океана

Неоген-четвертичные провинции островных архипелагов южной части Тихого океана

Толеитовые провинции центральной и западной частей Тихого океана поздне-юрско-плейстоценового и поздне-юрско-мелового возраста

Особенности строения и формирования дна Тихого океана и этапы эволюции магматизма

Список литературы http://plate-tectonic.narod.ru/petrofrafyrefphotoalbum.html

http://plate-tectonic.narod.ru/pacificgeoximyphotoalbum.html
http://plate-tectonic.narod.ru/pacificgeoximy1photoalbum.html
http://plate-tectonic.narod.ru/pacificgeoximy2photoalbum.html
http://plate-tectonic.narod.ru/pacificgeoximy3photoalbum.html
http://plate-tectonic.narod.ru/pacificgeoximy4photoalbum.html
http://plate-tectonic.narod.ru/pacificgeoximy5photoalbum.html
http://plate-tectonic.narod.ru/pacificgeoximy6photoalbum.html

Геохимия и петрология толеитовых базальтов провинций Тихого океана
Геохимия и петрология толеитовых базальтов провинций Тихого океана. Pайонирование
Петрологические провинции Тихого океана
Неоген-четвертичные провинции
Юрско-плейстоценовые провинции центральной и западной частей Тихого океана