Магматизм и геодинамика предостроводужных офиолитов

Юркова Р.М, Воронин Б.И.

Институт проблем нефти и газа РАН, Москва, Россия, bivrmyrzb@mtu-net.ru

Исследования проводились в пределах северо-западной активной континентальной окраины Тихого океана: Сахалин, Камчатка, Корякский хребет, хребет Ширшова в Беринговом море (драгировки), Охотское море (литературные данные). Изучались все комплексы офиолитов и пограничные вулканогенно-осадочные формации. В результате исследований установлены последовательность, условия и место формирования офиолитовой ассоциации в предостроводужьи примитивной палеодуги над зоной Заварицкого-Беньоффа. Начало формирования офиолитовой ассоциации обусловлено подъёмом крупного диапира или колонны диапиров ультрабазитов дунит-гарцбургитового состава, которые рассматриваются как наиболее древний мантийный комплекс офиолитов. Детальное комплексное изучение ультрабазитов показало, что они были серпентинизированы в мантии с образованием метана на глубинах 40-50 км [Юркова, 2002]. Диапировые внедрения серпентинизированных ультрабазитов во фронтальной части островных дуг над сейсмофокальной зоной подтверждаются исследователями для Марианской островодужной системы [Maekawa, Yamamoto at al, 2001].

На глубине 40-50 км наблюдается резкое выполаживание зоны Заварицкого-Беньоффа, трассируемой очагами землетрясений [Буалло, 1985]. В этой области проявлены силы растяжения и скольжения и предопределен срыв верхних частей литосферной мантии с подъемом диапира флюидонасыщенных пластичных серпентинитов. Серпентинитовые диапиры в результате адиабатического всплывания разогретого пластичного глубинного вещества к поверхности, сопровождаемое декомпрессией и интенсивным плавлением при растяжении свода поднимающегося диапира были последовательно пронизаны полициклическими разноглубинными магматическими комплексами в следующей последовательности.

1. Внедрение в псевдоморфно серпентинизированные улътабазиты по дайкоподобным каналам ультраосновной магмы лерцолитового состава. На контакте магматических тел с серпентинитами возникли высокотемпературные (Т=900°С) биметасоматические слои, состоящие из оливина, бронзита, диопсида.

2. Формирование полосчатой расслоенной серии пород при полициклическом внедрении по дайкоподобным каналам основной (габброноритовой) магмы в лерцолитовые, верлитовые, аподунит-гарпбургитовые серпентинитовые полосы в условиях растяжения свода диапира. Предполагается динамическая кристаллизация магмы с образованием пироксенитов. Интервалы глубин от 20-30 до 10-12 км. Лерцолиты чередующиеся с габброноритами, верлитами и пироксенитами, в полосчатом комплексе сложены энстатитом (% 88,0En; 10,5Fs; 1,5Wo) или низкожелезистым бронзитом (% 83,5En; 16,0Fs; 0,5Wo), диопсидом (% 46,0En; 3,0Fs; 51,0Wo) и оливином. Оливин в породах полосчатого комплекса отличается от оливинов дунит-гарцбургитового комплекса более высоким содержанием фаялитовой молекулы (16,5%). Хромшпинелиды в лерцолитах (и верлитах) представлены низкохромистыми высокоалюминиевыми разностями (Mg_0,67Fe²⁺O_,32)_0,99(Al_1,61Cr_0,39)_2,0O₄, отвечающими по составу плеонасту и плеонастцейлониту. Сходные по составу шпинель и энстатит содержатся в лерцолитах, драгированных в разломе Яп на продолжении Япского желоба [Геология дна Филиппинского моря, 1980]. B этих условиях были сформированы разнотемпературные биметасоматические слои: 1) апогабброноритовые (Т=900°С), состоящие из бронзита, диопсида и паргаситовой роговой обманки; 2) аполерцолитовые (Т-550-700°С), для которых характерны диопсид, паргаситовая роговая обманка, андрадит, герцинит; 3) апосерпентинитовые, включающие лизардит, пентландит, хромшпинелид. Габбронориты, экранированные серпентинитами в субсолидусном состоянии, были перекрисгаллизованы в условиях гранулитовой метаморфической фации (Т= 830-880°С). В результате возникли следующие ассоциации минералов: анортит, бронзит-гиперстен, диопсид-салит, магнетит. Экранирование серпентинитами способствовало сохранению в перекристаллизованных породах наиболее высоких содержаний европия (0,226 г/т) и относительно низких отношений изотопов стронция (0,70384), характерных для комплексов островных дуг. В зонах локально повышенных температур (Т=700-800°С) и давлений (Р>5 кбар) полистадийно в условиях динамотермального метаморфизма были сформированы гранатовые амфиболиты и эклогитоподобные породы в виде полосовидных и линзовидных тел ориентированных субсогласно с полосчатостью.

3. Формирование силлово-дайкового комплекса (комплекс параллельных даек островодужного типа) в условиях рассредоточенных и разноглубинных растяжений свода диапира. Рассеянные серии полудаек пересекали бортовые участки поднятия, в том числе протрузии серпентинированных ультрабазитов. Глубины до 5км. Именно в этот период сформированы апогаббровые и аподиабазовые термальные и динамотермальные амфиболиты (Т= 550-700°С, Р>5 кбар) и основная часть родингитов. Габбронориты подверглись наложенным зеленокаменным изменениям и окварцеванию с образованием метасоматических плагиогранитов, а ультрабазиты полосчатой серии - наложенной гидрогермально-метасоматической серпентинизации и хлоритизации. В контактово-реакционной слоях серпентинитов с полудайками, интрудированными альбититами и плагиогранитами, сформировалась золоторудная минерализация [Юркова, Воронин, 2008].

4. Формирование спилит-кератофирового вулканоплутонического комплекса в непостоянной во времени и пространстве геодинамической обстановке при сочетании условий растяжения и блоковых подвижек в связи со взбросо-сбросовыми и сдвиговыми нарушениями, с тенденцией образования поднятия. Основные породы, в том числе, из пакетов дайка в дайке имеют бонинитовую петро- и геохимическую специализацию [Юркова, Воронин, 2006]. Появление кислых магм увязывается с преобразованием основной магмы флюидами (метамагматизм). При формировании кислого расплава флюиды служили источником кремнезема и щелочей, вероятно в форме элементоорганических соединений. В поздне- и послемагматические стадии флюиды способствовали перераспределению петрогенных и рассеянных элементов (Si, К, Cr, Ni, V и др.) как внутри интрузивных тел, так и во вмещающих породах, что привело, в частности, к образованию гибридных пород, метасоматических плагиогранитов, альбитовых амфиболитов и пропилитов с вкрапленными железо-медными с хромом сульфидными рудами 0,95CuFeS₂0,10CrS. Установлено, что между породными ассоциациями контрастной вулканоплутонической серии и дайковым комплексом существует пространственная и генетическая связь. Генетическая связь определяется тем, что в вулканической толще, надстраивающей дайковыи комплекс, присутствуют пакеты полудаек и дайки диабазов, характерные для дайкового комплекса. Они служили подводящими каналами для расплава при формировании лав основного состава. Автомагматическое брекчирование основных лав, формирование гиалокластитов можно предполагать в результате обогащения флюидами конечных порций расплава, поднимающегося по дайковым каналам.

Спилитизация оценивается как растянутый во времени процесс, который начинается в позднемагматическую стадию при преобразовании флюидами кристаллических фаз и расплава и унаследованно продолжается в пневматолито-гидротермальные стадии постмагматического изменения пород. Спилитизация протекает в условиях только определенного геодинамического режима, в частности при растяжении коры над сейсмофокальной зоной. Она часто не получает полного завершения из-за нарушения флюидно-породного равновесия в результате изменения геодинамической обстановки растяжения сбросово-сдвиговыми деформациями. В последнем случае активизируются процессы кислого магматизма.

Диапировые внедрения офиолитов выходят на поверхность на полуострове Шмидта (Сахалин). Судя по данным аэромагнитной и гравиметрической съёмок массив ультрабазитов п-ова Шмидта имеет почти вертикальное залегание и уходит корнями до верхней мантии. Продолжение диапира или колонны диапиров в акватории Охотского моря фиксируется зонами интенсивных (2000 гамм) положительных магнитных аномалий. С магнитной аномалией совпадает гравитационная аномалия в редукции Буге интенсивностью 88 мгк [Объяснительная записка, 2000]. Верхние границы магнитовозмущающих тел основного и ультраосновного состава залегают на глубине 10 км, что сопоставимо с глубинами дна глубоководных желобов, в частности Марианского, связанного с примитивной островной дугой. Нижние границы магнитных аномалий фиксируются при пересчёте на высоту 30 км. Часть кромок уходит в верхнюю мантию.

С протрудированием блоков офиолитов в предостроводужные осадочные комплексы (п-ов Шмидта на Сахалине), сформированные автокинетическими потоками, связаны биметасоматические изменения песчано-глинистых пород и туфов в зонах субвертикальных контактов их с гипербазитами. Образование биметасоматических слоев, судя по особенностям кристаллической структуры ксонотлита [(К_0,02Na_0,04Са_5,76Mg_0,09Fe²⁺_0,06) (Si_5.96Al_0,04)O₁₈(ОН)₂], происходило при температурах 350°С [Юркова, Воронин, 2006]. Эти принципиально новые данные объяснимы только с позиций диапирового становления офиолитовой ассоциации. Время от начала формирования до разрушения офиолитового диапира оценивается в 200±10 млн. лет и находятся в пределах продолжительности альпийского тектонического цикла, а также попадает в интервал учащения магнитных инверсий (второй геон). Время существования диапира близко совпадает с периодом (212-215 млн. лет) обращения Солнечной системы вокруг ядра Галактики [Юркова, Воронин, 2006].

Литература

Буало Г. Геология окраин континентов. М.: Мир, 1985. 155 с.

Геология дна Филиппинского моря под редакцией А.В. Пейве. М._: Наука, 1980.261 с.

Объяснительная записка к тектонической карте Охотоморского региона. Масштаба 1:2500000. М.:ИЛОВМ РАН, 2000. 193 с.

Юркова P.M. Мантийно-коровая серпентинизация ультрабазитов как источник углеводородных флюидов//Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности М.:ГЕОС, 2002.

С. 98-107

Юркова P.M., Воронин Б.И. Подъём и преобразование мантийных углеводородных флюидов в связи формированием офиолитового диапира//Генезис углеводородных флюидов и месторождений. М.:ГЕОС, 2006. С. 56-67.

Юркова Р.М. Воронин Б.И. Золоторудная минерализация в родингитах// Проблемы геологии рудных месторождений, минералогии, петрологии, геохимии. М.:ИГЕМ РАН, 2008. С. 377-380.

Maekawa H., Yamamoto К., Teruaki J., Ueno Т., Osada Y. Serpentinite seamounts and hydrated mantle wedge in the Jzu-Bonin and Mariana forearc regions//Bull. Earth. Res. Inst. Univ. Tokyo. 2001. V. 76. P.355-366.