научная статья по теме ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД СРЕДНЕГО СОСТАВА ПО ГЕОХИМИЧЕСКИМ ДАННЫМ Геология

Текст научной статьи на тему «ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД СРЕДНЕГО СОСТАВА ПО ГЕОХИМИЧЕСКИМ ДАННЫМ»

ПЕТРОЛОГИЯ, 2015, том 23, № 5, с. 451-458

УДК 552.11+551.25

ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД СРЕДНЕГО СОСТАВА ПО ГЕОХИМИЧЕСКИМ ДАННЫМ

© 2015 г. С. Д. Великославинский, Д. П. Крылов

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург, 199034, Россия; e-mail: sd1949@yandex.ru Поступила в редакцию 21.03.2015 г.

Предлагаются новые "тектономагматические" дискриминационные диаграммы для определения геодинамических обстановок формирования магматических пород среднего состава по геохимическим данным. Диаграммы разработаны на основе дискриминантного анализа эталонных выборок анализов пород среднего состава современных островных дуг (n = 7787), а также внутриплитных (n = 4344) и постколлизионных магматических ассоциаций (n = 3207). Их использование позволяет надежно классифицировать около 70% анализов пород среднего состава.

DOI: 10.7868/S0869590315050052

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время использование геохимических данных для реконструкции геодинамических обстановок формирования магматических пород ограничивается преимущественно породами основного (Pearce, 1976; Великославинский, Глебовицкий, 2005; Agrawal, Guevara, 2008; Verma, Agrawal, 2011; Великославинский, Крылов, 2014 и др.) и кислого (Pearce et al., 1984; Maniar, Piccoli, 1989; Великославинский, 2003 и др.) составов. Геохимические критерии для геодинамической типизации магматических пород среднего состава (в интервале содержаний кремнезема приблизительно от 54 до 65%) практически отсутствуют. На сегодняшний день известна только одна публикация, посвященная решению этой задачи (Verma, Verma, 2013). Однако в этой публикации не рассматриваются изверженные породы крупных магматических провинций. Кроме того, в ней использован весьма ограниченный объем аналитических данных, что может приводить к ошибкам при практическом применении разработанных методов классификации. В связи с этим предпринята попытка оценить возможности определения геодинамических обстановок формирования магматических пород среднего состава по их геохимическим характеристикам на основе дискриминантного анализа более представительных (около 15000 анализов) эталонных выборок.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Магматические породы среднего состава образуются во всех геодинамических обстановках. В островных дугах породы среднего состава представлены самостоятельными вулканическими сериями, являются промежуточными членами ба-

зальт-андезит-дацит-риолитовых серий или входят в состав диорит-гранодиоритовых интрузий. В целом они составляют более половины объема всех магматических образований островных дуг. Во внутриплитных магматических провинциях преобладают бимодальные магматические комплексы. Тем не менее и в этих провинциях магматические породы среднего состава составляют существенную компоненту (около 15%). Они обычно представлены наиболее дифференцированными членами базальтовых вулканических серий и интрузий основных пород, а также входят в состав дифференцированных риолитовых серий и многофазных гранитоидных интрузий. В постколлизионных магматических ассоциациях на долю пород среднего состава приходится около 35%. Они образуют как отдельные интрузивные тела, так и являются частью дифференцированных вулканических серий и интрузий. В синколлизионных магматических ассоциациях доля пород среднего состава не превышает 10%.

В статье использованы результаты анализов вулканических и интрузивных пород среднего состава (SiO2 = 54—65 мас. %) из банка данных пет-рохимической, геохимической, изотопно-геохимической, геохронологической и геологической информации LAGED (ИГГД РАН). В ходе подготовки выборок отбраковывались анализы, сумма оксидов в которых выходит за пределы интервала 95—102%, и анализы с эрратическими, отклоняющимися от средних значений более чем на 3а, содержаниями одного из оксидов. Эталонные выборки были составлены для магматических пород среднего состава.

1. Современных островных дуг (ARC, n = = 7787), включая бониниты (n = 270), а именно: Андийской дуги (n = 1497), Японских дуг (n = = 1302), Центрально-Американских дуг (n = 707),

Индонезийских дуг (п = 707), Средиземноморских дуг (п = 550), Новозеландской дуги (п = 489), Каскад (п = 453), Малой Антильской дуги (п = = 403), Камчатской дуги (п = 321), Алеутской дуги (п = 313), Курильской дуги (п = 163), Большой Антильской дуги (п = 159), Марианской дуги (п = = 137), Изу-Бонинской дуги (п = 132), дуги Ско-ша (п = 118), Новогвинейской дуги (п = 89), Новогебридской дуги (п = 83), дуги Тонга (п = 75) и других субдукционных комплексов (п = 145). Подавляющее большинство пород островных дуг, анализы которых вошли в эталонную выборку, относится к породам нормальной щелочности (88%), а 12% выборки составляют анализы пород субщелочного ряда.

2. Внутриплитных магматических ассоциаций ^Р, п = 4344) океанических островов (п = 714), и в том числе Канарских островов (п = 276), Гавайских островов (п = 66), островов Зеленого Мыса (п = 63), Азорских островов (п = 47), Маркизовых островов (п = 49), Кергулена (п = 46), острова Святой Елены (п = 29), острова Росса (п = 26), острова Тристан-да-Кунья (п = 23), острова Три-нидат (п = 21), континентальных рифтов (п = = 1221), включая Восточно-Африканского рифта (п = 301), Западно-Антарктической рифтовой системы (п = 198), рифта Рио-Гранде (п = 71), Мида-фриканской рифтовой системы (п = 66), Исландской рифтовой зоны (п = 42), рифта Сицилийского Канала (п = 30), Тянь-Шанского рифта (п = = 25), Западно-Забайкальской рифтовой области (п = 27) и крупных магматических провинций (п = 2210): Колумбия-Ривер (п = 675), Снейк-Ри-вер-Плэйн (п = 535), Центрально-Европейскую (п = 242), Парана-Этендека (п = 190), Кару и Фер-рар (п = 184), Эмейшань (п = 80), Северо-Атлантическую (п = 73), и Центрально-Атлантическую провинции (п = 54), траппы Декана (п = 50), траппы Мадагаскара (п = 42) и Сибирские траппы (п = = 23). Примерно половина (51%) выборки представлена анализами пород субщелочной серии, 42% — анализами пород нормальной щелочности и 7% — анализами пород щелочного ряда.

3. Постколлизионных магматических ассоциаций (РСОЬЬ, п = 3207), в том числе Альпийско-Гималайского орогена (2457), орогенного пояса Тонгбай-Даби-Сулу (п = 222), Северо-Китайско-го кратона (п = 108), герцинских орогенных поясов Европы (п = 70) и протерозойских орогенных поясов разных регионов (п = 510). Соотношение пород разной щелочности в выборке примерно такое же, как и для выборки анализов пород внутриплитных магматических ассоциаций: 42% пород нормальной щелочности, 57% субщелочных пород и 1% щелочных пород.

Для контроля результатов дискриминации, полученных по эталонным совокупностям, использованы контрольные выборки анализов по-

род среднего состава островных дуг, внутриплитных и постколлизионных магматических ассоциаций, которые не включены в эталонные выборки. Контрольная выборка анализов пород островных дуг (n = 824) включает анализы пород Новозеландской дуги (n = 434 (Price et al., 2012; Foley et al., 2013)), Малой Антильской дуги (n = 82 (Labanieh et al., 2012)), Эгейской дуги (n = 53 (Vanderkluysen et al., 2005)), Каскад (n = 29 (Bag-german, DeBari, 2011)), Андийской дуги (n = 33 (Goss, Kay, 2009; Gil-Rodriguez, 2014)), Камчатской дуги (n = 17 (Seligman et al., 2014)), Балкано-Карпатской дуги (n = 35 (Kolb et al., 2013)), Кохи-станской дуги (n = 26 (Jagoutz et al., 2013)), Чиапе-неканской дуги (n = 25 (Mora et al., 2007)), Новогвинейской дуги (n = 9 (Holm et al., 2014)), Японских дуг (n = 26 (Shuto et al., 2013; Tamura et al., 2014; Takahashi et al., 2013)), Марианской дуги (n = 8 (Tamura et al., 2014)), островодужных комплексов Тобаго (n = 17 (Neill et al., 2013)), Македонии (n = 7 (Eleftheriadis et al., 2003)) и Труонг-Сон (n = 23 (Kamvong et al., 2014)). Для контрольной выборки анализов пород среднего состава внут-риплитных магматических ассоциаций (n = 248) использованы анализы пород провинции Колум-бия-Ривер (n = 13 (Hooper et al., 1993)), провинции Кару и Феррар (n = 24 (Antonini et al., 1999)), провинции Парана-Этендека (n = 58 (Lucas et al., 2014; Cernuschi et al., 2014)), Европейской провинции (n = 10 (Kolb et al., 2012; Jung et al., 2012)), Таримской провинции (n = 9 (Zou et al., 2015)), Восточно-Африканского рифта (n = 30 (White et al., 2012)), Западно-Антарктической рифтовой системы (n = 36 (LeMasurier et al., 2011)), острова Уллеунг (n = 51 (Brenna et al., 2014)) и Азорских островов (n = 17 (Widom et al., 1993; Larrea et al., 2014)). Контрольная выборка анализов пород среднего состава постколлизионных магматических ассоциаций (n = 160) составлена по данным: (n = 8 (El Bakkali et al., 1998), (n = 33 (Bogaerts et al., 2003)), (n = 8 (Ozdemir et al., 2006)), (n = 16 (Zhang et al., 2010)), (n = 19 (Lu et al., 2013)), (n = 2 (Yang et al., 2014), (n = 52 (Laurent et al., 2014)), (n = 4 (Shi et al., 2014)), (n = 6 (Wang et al., 2014)), (n = 7 (Zhang et al., 2014a)), (n = 5 (Zhang et al., 2014b)).

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Для реконструкции геодинамических обста-новок формирования магматических пород среднего состава использован метод классификации, в основе которого лежит линейный дискрими-нантный анализ, поскольку линейные дискрими-нантные функции более удобны в практическом применении, чем нелинейные подходы к классификации, например, искусственные нейронные сети. Оптимальный набор элементов (петроген-ные элементы и HFS-элементы) для расчета дис-

криминантных функций определен путем перебора разных совокупностей переменных (включая различные варианты нормирования исходных аналитических данных) и сравнения вероятностей неправильного отнесения к той или иной группе.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Наиболее контрастными по составу являются средние породы островных дуг и внутриплитных магматических ассоциаций (таблица, максимальное значение межгруппового расстояния Э2 = 10.63). Они разделяются с помощью дискри-минантной функции Э1(х) с вероятностью 94% (таблица). Распределения значений Э1(х) для эталонных выборок этих пород показаны на рис. 1а. Для 95% анализов пород среднего состава островных дуг Э1(х) <

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геология»