Семинар "Геохимия щелочных пород"
школы "Щелочной магматизм Земли"-2008
Источники щелочных вулканических
пород в разных
геодинамических ситуациях
Ланда Э.А
ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург
Образование магматических пород в различных временных и
геодинамических ситуациях отражает влияние, как минимум, 2-х тенденций эволюции
мантийного вещества. 1-я соответствует модельной эволюции и росту деплетированности мантии. 2-ая √ подразумевает наличие
факторов, отклоняющих параметры
источников магматизма от модельных. Для щелочных пород
особенно важна 2-я тенденция (Когарко, 2001). Можно с долей условности говорить
о двух типах распределения малых элементов в щелочных породах: ╚циркониевом╩ и
╚ниобиевом╩. Первый отличает низкая величина
отношения Nb/Zr. На
диаграмме Nb/Y-Zr/Y (Condie, 2005) составы такого рода пород
располагаются в поле островодужных систем вблизи
компонента ЕN (субдуцированная
верхняя кора, по К. Конди) или на линии смешения РМ (примитивная
мантия) - ЕN. Относительно изученным представителем подобного рода ╚циркониевых╩
образований являются калиевые базальты Западной Камчатки (Флёров и др., 2001,
Перепелов и др., 2001). Часть их возникла в верхнем мелу-палеогене, часть в миоцене
√ верхнем плиоцене. И те, и другие связаны с определенными этапами островодужных процессов. И те, и другие существенно
обогащены калием, но не богаты тугоплавкими литофильными злементами. При этом
более древние базальты отличаются особо
низкими содержаниями циркония и ниобия, на диаграмме K2O √ Nb. количество ниобия практически
фиксировано. В более молодых базальтах фиксируется заметно большее содержание циркония и наличие
корреляционной зависимости между ниобием, цирконием и K2O. И те, и другие породы изотопически истощены. Обогащенность калием, относительно
низкая величина отношения Nb/Zr и
умеренные содержания других литофильных элементов, а также геодинамическая
позиция базальтов предполагают, что фактором появления их мантийных источников
был рециклинг с поступлением в истощенную мантию
богатого калием вещества, вероятнее
всего пелитового
состава. В результате смешения возникал источник с повышенным
содержанием K2O. Другим фактором появления калиевых базальтов Камчатки были
специфические условия плавления: участие в петрогенезе
значительного количества воды. В результате
и в источнике, и в остатке присутствовал щелочной амфибол, а в остатке -
фаза типа рутила, что стабилизировало низкое содержание ниобия в выплавке. Для
более древних базальтов также можно предполагать присутствие в остатке граната,
влиявшего на содержание циркония в выплавке. Отмеченные
особенности указывают либо на значительную (
Представителями
ниобиевого типа являются некоторые внутриплитные щелочно-ультраосновные вулканиты В. Сибири, в
частности пикриты гулинского и аянского
комплексов. Обращает внимание их связь со специфическими ультрамафическими
вулканитами (меймечитами). С учетом этого факта
зарождение подобного рода вулканизма, вероятнее всего, было связано с
появлением на рубеже примерно в 2,1 млрд
лет особого типа мантийного резервуара.
На него указывают особенности некоторых ультрамафических
вулканитов, в частности богатых титаном коматиитов
пояса Карасиок, ферро-пикритов
Печенгской структуры, суйсарских
пикритов Карелии. Хотя это не щелочные породы, их состав отличают относительно
высокие, необычные для ультрамафитов содержания литофильных элементов и в особенности
тугоплавких литофилов. По величинам Zr/Y, Nb/Zr, Nb/Y и по положению на диаграмме Nb/Y-Zr/Y источник таких вулканитов
соответствует таковому океанических островов. Изотопные его
параметры близки резервуару HIMU,
который согласно гипотезе С.Харта [Hart, 1988] мог появиться и
функционировать вместе с возможно комплементарным ему
ЕМ 1 в результате рециклинга или иных процессах в пределах субконтинентальной
литосферной мантии и жесткость такой мантии обеспечивала вероятность
длительного сохранения в ней изотопных
параметров С функционированием подобного
рода магмогенерирующей системы в фанерозое
связано образование внутриплитных высокотитанистых пикритов (меймечитов) Восточной Сибири.
Они хотя и отличаются особой насыщенностью литофилами,
сохраняют некоторые черты соответствующих пород докембрия. В частности величина
Nb/Zr в меймечитах
Сибири и ферропикритах Печенги практически одинаковая
(~ 0,12). Особенности меймечитов и
сопряженных с ними родственных щелочно-ультрамафических пород, в том числе вулканитов
Гулинского комплекса указывают, что исходный источник, богатый титаном и
одновременно изотопно-истощенный, появился задолго (сотни млн. лет) до излияния
меймечитов, а его насыщение литофилами
(в частности ниобием) предшествовало плавлению и было обусловлено воздействием
расплавных фаз, близких по составу кимберлитам.
Рассмотренные два
геохимически различных типа вулканитов образовались в конкретных
геодинамических обстановках, с которыми они несомненно
связаны генетически. Однако и тот, и другой могут быть встречены
и в других геодинамических ситуациях. Так, в пределах островной вулканической
дуги Сулу развиты (.Castillo et al., 2007) щелочные базальты,
относительно богатые ниобием (до 48 г/т) и полностью соответствующие ниобиевому типу. Такие же образования встречены и в других
складчатых (постостроводужных) системах. В то же
время минетты Канадского щита геохимически весьма
близки калиевым базальтам Камчатки, хотя геодинамическая ситуация их
образования совершенно иная. Таким образом может быть сделан вывод о том, что
условия выплавления щелочных магм (особенности существования в мантии рециклированного вещества, Р-Т характеристики
плавления и величина fO2 ) отражают не только геодинамическую
ситуацию, но и факторы более глубинного характера.
Литература
Когарко Л.Н. Щелочной магматизм в истории Земли //
Щелочной магматизм и проблемы мантийных источников. Иркутск, 2001, С. 5-17.
Перепелов А.Б.,
Волынец О.Н.и др.
Калиевый щелочной базалттоидный вулканизм Запалной Камчатки: геолого-геохимический обзор // Щелочной
магматизм и проблемы мантийных источников. Иркутск, 2001, С. 58-77.
Флеров Г.Б., Фёдоров П.И., Чурикова Т.Г. Геохимия позднемеловых-палеогеновых калиевых пород ранней
стадии развития Камчатской островной дуги // Петрология, 2001, ╧ 2, С. 189-208.
Castillo P, Rigby S.,Solidum R Origin
of highfield strength element enrichment in volcanic
arcs Geochemical evidence from the Sulu Arc, Southern Philippines // Lithos, 2007, Vol. 97, P. 271-288.
Condie К. High field
strength element ratio a window to evolving sources of mantle plumes // Lithos, 2005, Vol. 79, P. 491-504.
Hart S. Heterogeneous mantle ddomains
signatures, genesis and mixing chronology // Earth and Planet. Sci. Lett.,
1988, Vol. 90, P. 273-296.