ГЕОХИМИЯ, 2015, № 8, с. 706-719
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА ОКЕАНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ КРЕМНЕЙ АККРЕЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ СИХОТЭ-АЛИНЯ © 2015 г. И. В. Кемкин*, **, Р. А. Кемкина*, **
*Дальневосточный федеральный университет 690950, г. Владивосток, ул. Суханова, 8 **Дальневосточный геологический институт ДВО РАН 690022, г. Владивосток, просп. 100-летия Владивостока, 159 е-таП: kemkin@fegi.ru Поступила в редакцию 01.02.2014 г.
Принята к печати 26.03.2014 г.
Приводятся первые данные по распределению редкоземельных элементов (РЗЭ) в кремнях Таухин-ского террейна позднеюрско-раннемеловой аккреционной призмы Сихотэ-Алиня и расчетная величина цериевой аномалии. На основании значений Се аномалии и соотношений основных петроген-ных элементов между собой и РЗЭ определены фациальные обстановки кремненакопления. Показано, что накопление кремней началось в прилегающей к спрединговому хребту зоне. Дальнейшее кремненакопление осуществлялось в пределах абиссальной равнины, а самая верхняя часть разреза, представленная кремнистыми аргиллитами, накапливалась в краевой части палеоокеана, непосредственно примыкающей к приконтинентальной области седиментации. Последовательная смена в едином разрезе различных океанических седиментационных обстановок указывает на перемещение океанического дна, на котором накапливались кремнистые осадки, от центра спрединга к окраине па-леоконтинента, что и обусловило передвижение стратиграфического разреза через различные океанические фациальные зоны.
Ключевые слова: геохимия, редкоземельные элементы, радиоляриевые кремни, седиментационные обстановки, Сихотэ-Алинь.
Б01: 10.7868/80016752515080026
ВВЕДЕНИЕ
Четверть века назад на основании новых геологических данных была обоснована аккреционная модель строения Сихотэ-Алинской складчатой области (Ханчук и др., 1988; 1989), согласно которой ее современная структура представляет коллаж тер-рейнов (рис. 1) и является результатом активного взаимодействия в мезозое и кайнозое Палеоазиатской и Палеотихоокеанской литосферных плит. Формирование ее обусловлено субдукцией последней и частичной аккрецией фрагментов ее осадочного и базальтового слоев к восточной окраине Палеоазии, а в отдельные эпизоды и латеральным скольжением, в сочетании с широко проявившимися процессами надсубдукционного и внутриплитного магматизма. Данные последующих исследований, включающие биостратиграфические, структурные, литолого-петрографические, палеомагнитные, петрохимические, изотопно-геохимические и др. аспекты, не только подтвердили правильность новой модели, но и существенно дета-
лизировали отдельные эпизоды аккреции и уточнили основные этапы становления и эволюции структуры Сихотэ-Алиня (Ханчук и Кемкин, 2003; Кемкин, 2006; Геодинамика..., 2006 и др.).
Большая часть террейнов это фрагменты разновозрастных аккреционных призм, которые представляют собой пакеты многократно чередующихся тектонических пластин, сложенных интенсивно дислоцированными океаническими (кремневые пелагические и гемипелагические отложения, фрагменты палеогайотов), приконти-нентальной области седиментации (терригенные породы) и хаотическими (меланж) образованиями. При этом кремневые, кремнисто-глинистые и терригенные породы на основании того, что в пределах разных тектонических пластин наблюдаются постепенные седиментационные переходы между всеми литологическими разностями от кремней до песчаников, интерпретируются как фрагменты первичных разрезов осадочного чехла разновозрастных участков океанической плиты,
именуемых Oceanic Plate Stratigraphy Sequences (Berger and Winterer, 1974; Isozaki et al., 1990; Matsuda and Isozaki, 1991), т.е. совокупностью отложений океанической плиты, накопившихся на ней в ходе ее дрейфа от зоны спрединга до зоны субдукции. При движении океанической плиты от срединно-океанического хребта к конвергентной границе она пересекает на своем пути различные фациальные зоны, что отражается в разрезе ее осадочного чехла постепенной сменой пелагических отложений ге-мипелагическими и, далее, приконтинентальной области седиментации.
Ряд исследователей рассматривает кремневые породы:, слагающие крупные тектонические пластины (до 40 км и более при мощности до 150—300 м) как образования окраинно-континентального моря и даже прибрежных лагун (Волохин и Михайлик, 2008; Волохин и др., 2003; Казаченко и др., 2003), что не согласуется с современными представлениями о геологическом строение Сихотэ-Алиня, которым уже четверть века. Тем более неприемлем такой подход и для геодинамических и металлогениче-ских выводов и обобщений.
Цель данной работы — продемонстрировать дополнительные убедительные свидетельства океанического происхождения кремней в Сихотэ-Алинь-ских террейнах. Приводятся первые данные геохимического изучения кремней Таухинского террейна позднеюрско-раннемеловой аккреционной призмы Сихотэ-Алиня, включая распределение редкоземельных элементов (РЗЭ) и рассчитанные величины цериевой аномалии, являющейся надежным индикатором фациальной обстановки седиментации и накопления морских донных осадков (Murray et al., 1990; 1991; Murray, 1994; Kato et al., 1998; Kame-taka et al., 2005 и др.).
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (РЗЭ) В МОРСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ
Механизм поступления РЗЭ в морские донные осадки хорошо изучен и описывается, главным образом, адсорбцией их из морской воды, а в при-континентальных областях седиментации еще и включением в осадки терригенных и рудных частиц. На первый взгляд, казалось бы, осадки, накапливающиеся около континента, должны характеризоваться большим суммарным содержанием РЗЭ. Тем не менее, данные изучения распределения РЗЭ в морских донных осадках показывают некоторое увеличение суммарного содержания РЗЭ в направлении от континентальных окраин в пелагические области (Murray et al., 1990; 1991; Murray, 1994; Дубинин, 2006; Elderfield et al., 1981; 1982; Elderfield and Greaves, 1982; Toy-oda et al., 1990; Бойко и др., 1988; Дубинин и Батурин, 1994 и др.). Это объясняется высокими скоростями седиментации в приконтинентальных
частях океанов и, вследствие этого, малым периодом взаимодействия осадка с растворенными в морской воде РЗЭ и, соответственно, их адсорбции. Однако, на фоне общего увеличения содержания РЗЭ в осадках по направлению к центральным частям океанов, в поведении церия наблюдается прямо противоположная тенденция. Относительная де-плетированность церием пелагических осадков обусловлена окислением его в обогащенных кислородом водах центральных частей океанов, переходом в четырехвалентную плохо растворимую фазу и выпадением из водной толщи. Напротив, в водах приконтинентальных частей океанов, обогащенных растворенным органическим углеродом, преобладают восстановительные условия, что не способствует сколько-нибудь существенному окислению Се. Такое геохимическое поведение Ce в водах различных частей океана обусловливает то, что пелагические отложения характеризуются хорошо проявленной отрицательной Се аномалией, в то время как осадки приконтинентальных частей океанов слабо выраженной или отсутствием таковой (отрицательная или положительная Се аномалии определяются, соответственно, как величина меньше или больше 1). В пределах спрединговых хребтов в океанах, где морские воды подвержены влиянию гидротермальных металлоносных растворов, концентрации Се еще ниже, чем в водах абиссальных районов, за счет сорбции его оксигидрок-сидами Fe, Mn и других металлов. Это обусловливает экстремально низкое значение Се аномалии в донных осадках этой части океанов.
На основании многочисленных данных по распределению РЗЭ в современных донных осадках и древних кремневых породах Р. В. Марри с соавторами (Murray et al., 1990; 1991 и др.) рассчитали средние величины Се аномалии для различных океанических фациальных зон. Так для пелагических осадков, накапливающихся в 400 км зоне от спрединговых хребтов, величина Се аномалии изменяется от 0.14 до 0.36 и в среднем составляет 0.29 (резко проявленная отрицательная аномалия). Для осадков абиссальных районов средняя величина составляет 0.55 (разброс значений от 0.23 до 1.06) — умеренная отрицательная аномалия. Для прикон-тинентальных областей седиментации среднее значение Се аномалии равняется 1 (от 0.90—1.20), т.е. она слабо отрицательная и положительная.
Кроме величины Се аномалии для определения фациальных обстановок океанического осад-конакопления используется также отношение нормированных к NASC (североамериканский композитный сланец) содержаний La и Ce, т. е. Lan/Cen (Murray, 1994). В частности, для кремневых пород, накопившихся в приконтинентальной части океана, среднее значение отношения Lan/Cen составляет ~1.0, в то время как для таковых из зон океанов в пределах срединно-океанических хребтов это значение равняется 3.5. Кремни центральных (пела-
гических) частей океанов характеризуются промежуточными значениями Lan/Cen отношения.
Таким образом, учитывая особенности распределения некоторых РЗЭ в донных осадках различных частей океана, а также то, что концентрации их в отложениях не изменяются в ходе последующих постседиментационных процессов, включая диагенез, выветривание, метаморфизм (Murray etal., 1990; 1991; Murray, 1994; Kato et al., 2002; Chen et al., 2006 и др.), эти РЗЭ являются надежным индикатором обстановок осадконакопления.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
С целью получения дополнительных неопровержимых подтверждений океанической природы кремневых образований Сихотэ-Алиня в лаборатории аналитической химии ДВГИ ДВО РАН были выполнены геохимические исследования плитчатых кремней и кремнисто-глинистых пород Таухинского террейна. Для анализов использованы дубликаты образцов кремневых пород, которые первоначально были отобраны для микрофаунистического изучения. Породы дробились в щековой дробилке до размера 0.5—1 см. Затем просматривались под бинокуляром с целью исключения обломков, содержащих прожилки, заполненные более поздними минералами. Отобранные кремневые обломки истирались и просеивались через стандартные для геохимического анализа сита. Содержания РЗЭ и элементов-примесей определялись методом масс-спектрометрии
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.