БАРИЕВАЯ МЕТКА ЩЕЛОЧНЫХ БАЗАЛЬТОВ В МЕЗОЗОЙСКИХ КРЕМНИСТО-ТЕРРИГЕННЫХ ТОЛЩАХ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ), РАН, Москва, *****@***ru
На Дальнем востоке России, в Приморье и Приамурье известны проявления позднемезозойских щелочных базальтов [Вулканические пояса…, 1984]. Об их плюмовой природе, о связи с расплавами типа океанических островов (OIB) свидетельствуют высокие содержания титана, высокозарядных (Zr, Nb, Ta) и крупноионных (Rb, K, Ba) элементов, La и Ce, а также изотопные составы Nd и Sr. [Баскина и др.2004, 2005; Баскина и др., 2006]. Тела таких базальтов залегают среди кремнисто-терригенных пород, а также в матриксе и во включениях олистостромы и известны в структурных зонах Таухинской, Самаркинской, в Анюйском куполе, на границе Баджальского выступа. Схемы размещения, составы и датировки тел имеются в цитированных выше публикациях.
Ряд исследователей рассматривает эти базальты как останцы тихоокеанских гайотов. Само их присутствие расценивается как один из аргументов при отнесении вмещающих вулканиты складчато-надвиговых структурных ансамблей к аккреционным призмам (океаническим отложениям, перемещенным на многие сотни километров и причлененным к континенту в юре; юре-раннем мелу; раннем мелу). При этом упоминались [Ханчук и др., 1989], не только мезозойские, но и карбоновые базальты гайотов, (в Кавалеровском районе Приморья).
По данным изотопного K-Ar датирования наиболее ранними вулканитами такого типа во всех зонах являются позднеюрские, но во многих случаях установлены и более молодые – ранне - и поздне – меловые и, местами, палеогеновые. Все они сохраняют перечисленные выше черты вещественного состава. Характерной чертой состава пород является их высокобариевый тип, [Arima, 1988], концентрации бария в них превышают , а часто и 3000 г/т. Позднемезозойские плюмовые щелочные базальты дальневосточной континентальной окраины по содержаниям акцессорных элементов и изотопному составу Nd и Sr близки к позднемезозойским базальтам Монголо-Забайкальского региона, формировавшимся в зоне влияния Северо-Азиатского плюма [Ярмолюк и др., 1998] Одновременно, принадлежность к высокобариевым отличает мезозойские щелочные базальты континентальной окраины от внутриплитных вулканитов Тихоокеанской плиты и /или периферических плит ее западного и северо-западного обрамления.
Фанерозойские внутриплитные базальты СЗ части дна Тихого океана, (в первую очередь, сопоставимые с дальневосточными по содержаниям Nb, Zr, K – то есть высокотитанистые щелочные и субщелочные лавы океанических островов, асйсмичных поднятий, гайотов – представлены низкобариевыми ассоциациями, и эта характеристика унаследованно сохраняется в океанических лавах в интервале от позднего палеозоя до позднего кайнозоя. (Рис 1).
К наиболее ранним из них относятся карбоновые, (по-видимому, изливавшиеся по СЗ границам плиты), описанные в составе аккретированных призм в ЮЗ Японии [Tatsumi et al., 1998] и позднеюрские калиевые вулканиты основания возвышенности Шатского [Говоров, 1996; Пущаровский, 2005].
Низкобариевыми являются также кайнозойские щелочные и субщелочные разности вулканитов в поднятиях Хесса, Онтонг-Джава, Огасавара, гор Маркус Магеллановых, Мид-Пацифик, Императорского хребта. То же относится и к составам базальтов из гайотов. В некоторых (например, г. Ламонт в поднятии Маркус-Уэйк) щелочные базальты формировались в интервале от мела до эоцена, но среди 250 опубликованных анализов щелочных и субщелочных разностей из гайотов СЗ части Тихого океана нет высокобариевых. [Гайоты.., 1995].
В Тихом океане имеется провинция высокобариевых внутриплитных щелочных базальтов. Она не соприкасается с окраиной Евразии и расположена в ЮВ части океана, в зоне влияния Полинезийского плюма. [Y. Tatsumi et al 1998.]. В этом сообществе океанические вулканиты Маркизского архипелага весьма близки как по составу главных и акцессорных элементов, так и по изотопному составу Nd и Sr к континентальным внутриплитным раннемезозойским базальтам Монголо-Забайкальского региона и к описываемым нами дальневосточным образованиям.
Важно отметить, что в разрезах глубоководных желобов [Plank et al., 1998.], в океанических осадках содержания бария резко и систематически меняются в соответствии с типом кайнозойских базальтов прилегающих океанических плит. Глубоководные осадки Камчатского, Курильского, Изу-Бонинского, Японского, Марианнского желобов обеднены барием (<500, редко до 600 г/т) равно как и базальты океанических поднятий, краевых валов и подводных гор СЗ части Тихого океана. В желобах обрамления Полинезийского ареала (часть желоба Тонга-Кермадек) и восточной границы океана (желоба Алеутский, Перу, Колумбия, Сентам) осадки высокобариевые ( г/т ).
Проведенное сравнение показывает, что мезозойские высокобариевые щелочные базальты Приморья и Приамурья по геохимическим особенностям и изотопному составу Nd и Sr весьма близки к одновозрастным, мезозойским внутриплитным вулканитам Забайкалья и Монголии. Повидимиму, они сформировались в эпиконтинентальных бассейнах мезозойской окраины Азии, в зоне влияния Северо-Азиатского суперплюма. Нет оснований относить их к гайотам – проявлениям внутриплитного магматизма Тихоокеанской плиты, для которой высокобариевый вулканизм не характерен.
Мы интерпретируем изложенное, основываясь на следующих фактах и соображениях: Барий –рефракторный, тугоплавкий, оксифильный элемент, он накапливается в процессах, связанных с плюмовой активностью. Транспортировка бария на стадии образования протокоры была особенно интенсивной [Smithies et al., 2005]. При этом накопление бария в ранней силикатной коре в различных сегментах Земли было различным уже в раннем Архее, что привело к появлению высоко - и низкобариевых нуклеаров [Глуховский и др., 1997.]. К высокобариевым принадлежат, в частности Анабарский Алданский и Сино-Корейский щиты, Охотский массив, кратoны СЗ Австралии (провинция Пилбара) и ряд других. В таких провинциях к высокобариевым относятся также мантийные основные вулканиты зеленокаменных поясов; там же известны крупные раннеархейские месторождения барита [Groves et al,1984]. В фанерозое импульсы высокобариевого магматизма в этих структурах проявлялись реже, объем таких вулканитов сокращался. Со временем эта активность сосредотачивалась в долгоживущих плюмовых каналах, контролирующих размещение кимберлитов, лампрофиров, лампроитов.[Arima, 1988., Sheppard et al., 1992] В океанских обстановках известны единичные примеры базальтов, содержащих г/т бария. Они встречены в субщелочных и щелочных калиевых сериях в рифтогенных разломах по асейсмичным вулканическим поднятиям, в глубинных горячих точках типа Маркизской, о. Раротонга [Петрологические провинции.., 1996.], иногда в трансформных разломах (о Пасхи). В отдельных комплексах (типа Гран-Канарья) причиной высоких концентраций Ba и аномально высоких Ba/La отношений( меняющихся в интервале 62-351) считается Ba специфика локального плюма, и/ или активный метасоматоз, сопровождающий подъем плюма [Hoerline K, Schminke H-U., 1993]. В кратонных областях появление высококалиевых пород с очень высокими концентрациями бария рассматривают как следствие метасоматоза литосферной мантии [H. Downes, et al., 2004]. Метасоматоз субконтинентальной литосферы, ее обогащение несовместимыми элементами происходит, как полагают, при воздействии расплавов малых степеней плавления, силикатных или карбонатных, проникших в литосферу из нижележащей конвектирующей мантии.[Рябчиков, 2005].
Заключение. Барий является типоморфным элементом плюмовых процессов, но импульсы его накопления имеют место не во всех плюмах и проявляются периодически. Объем высокобариевых магм в период от раннего архея до позднего кайнозоя сокращается.
Концентрация бария в океанических осадках отражает уровни его концентрации во внутриплитных щелочных базальтах обширных океанических структур.
Наличие высокобариевых вулканических ареалов в областях активности Северо-Азиатского и Полинезийского суперплюмов и унаследованный низкобариевый тип вулканитов над Тихоокеанскоим суперплюмом, возможно, отражают эволюцию восходящих и нисходящего суперплюмов [ Ярмолюк и др., 2003] и тот факт, что барий как тугоплавкий элемент, в большей мере транспортируется в восходящих.
Мезозойские высокобариевые щелочные базальты Приморья и Приамурья по геохимическим особенностям и изотопному составу Nd и Sr весьма близки к одновозрастным, мезозойским внутриплитным вулканитам Забайкалья и Монголии. Нет оснований относить их к гайотам западных и северо-западных частей Тихоокеанской плиты, для которых высокобариевый вулканизм не характерен. Наличие обогащенных барием щелочных базальтов не связанно с миграцией блоков коры открытого океана. Скорее, оно свидетельствует, что в поздней юре и далее континентальная окраина Азии занимала близкое к современному положение, и щелочные базальты сформировались в мезозойских эпиконтинентальных бассейнах.
Список литературы
, , и др. Раннемеловые щелочные базиты и углеродистые метасоматиты Приморья // Докл. АН, 2004, Т. 398, №5. С. 652-655.
, , Внутриплитные базальты в мезозойских складчатых толщах Приморья. // Докл. АН, 2005, Т. 404, № 6. С.788-792.
, , Изотопный состав Nd и Sr и источники основных вулканитов Ю. Приморья. ДАН, 2006 (в печати)
Вулканические пояса Востока Азии. ( ред.). М.: Наука, 1984, 504 с.
Гайоты западной Пацифики и их рудоносность (Ред И Н Говоров). М.: Наука, 1995, 368 с.
, Тектоническое значение бариевой геохимической метки древней континентальной коры // Геотектоника, 1997, №5. С.3-17.
Н. (ред) Петрологические провинции Тихого Океана. М.: Наука, 1996, 441с.
Тектоника Земли, т. 2 Тектоника океанов. М. Наука, 2005, 551 с.
Рябчиков И. Д. Хондритовая модель дифференцированной Земли // Докл. АН, 2005, Т. 402, 6. С.810-814.
Палеогеодинамический анализ формирования рудных месторождений Дальнего Востока России // Рудные месторождения континентальных окраин. Вл-к. Дальнаука, 2000. С. 5-34.
, В, Геодинамическая эволюция Сихотэ-Алиня и Сахалина в палеозое и мезозое // Тихоокеанская окраина Азии. Геология. М.: Наука, 1989. С. 218-255.
Ярмолюк В В., , Источники внутриплитного магматизма Западного Забайкалья в позднем мезозое – кайнозое (на основе геохимических и изотопно-геохимических данных) // Петрология,. 1998, Т.6, № 2. С.115-138
, Коваленко В И. Глубинная геодинамика, мантийные плюмы и их роль в форировании Центрально-Азиатского складчатого пояса // Петрология, 2003, Т.11, №6. С.556-586.
Arima M. Barium-rich phlogopite in a mantle-derived xenolith of the Upper Canada Mine kimberlite, Ontario, Canada: Implications for Ba-reservoir in the upper mantle.// Journ Miner Petrol Econ Geol. 1988. v 83 p. 217-231
Groves, D. & Batt W. D. Spatial and temporal variations of Archean Metallogenic Associations // Archaean Geochemistry. (Eds KronerA. Hanson G. N &Goodwin A. M), 1984, Springer, P. 73-99.
Downes, H., Macdonald, R, Upton, B. G.J. et al. Ultramafic Xenoliths from the Bearpaw Mts, USA: Evidence for multiple metasomatic events in the lithospheric mantle beneath the Wyoming Craton // Jour Petrol., 2004, V. 45, № 8. P..
Hoerline K., Schminke H-U. The role of partial melting in the 15-Ma geochemical evolution of Gran Canaria // Journ. Petrol., 1993, V. 34. P. 599-626.
Plank T. & Langmuir, Ch. H. The chemical composition of subducted sediment and its consequence for the crust and mantle.// Chemical Geology, 1998, V.145. P. 325-394.
Sheppard, S., Taylor, W. R. Barium and LREE-rich olivine-mica-lamprophyres with affinities to lamproites, Mt. Bundey, Northern Territory, Australia // Lithos V. 28, 1992. P.303-325
Smithies, R N., Van Kranendonk M I., Champion, D C It started with a plume. Early archaean basaltic proto-continental crust // Earth Planet Sci Let. 2005, V. 238,№ ½. P. 284-297.
Tatsumi Y., Shinjoe, H., Ishizuka, H. et al. Geochemical evidence for a Mid-Cretaceous Superplume // Geology, 1998, V.26, № 2. P.151-154.
