ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2007, № 6, с. 19-45
УДК 550.42:551.14+551.21+552.333+(51)
ГОЛОЦЕНОВЫЙ ВУЛКАНИЗМ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ МОНГОЛИИ
И СЕВЕРО-ВОСТОЧНОМ КИТАЕ: АСИНХРОННОЕ ДЕКОМПРЕССИОННОЕ И ФЛЮИДНОЕ ПЛАВЛЕНИЕ МАНТИИ
© 2007 г. И. С. Чувашова, С. В. Рассказов, Т. А. Ясныгина, Е. В. Саранина, Н. Н. Фефелов
Институт земной коры СО РАН, Иркутск 664033 Поступила в редакцию 25.12.2006 г.
По датировкам 14С, вулканические извержения в конце плейстоцена и в голоцене Центральной Монголии предшествовали начальному голоценовому вулканическому событию в Северо-Восточном Китае 8740 ± 400 лет назад и завершались одновременно с ним. В Тарятской впадине Центральной Монголии сначала в субширотной линии вулканов извергался щелочно-базальтоидный магматический материал частичного плавления в мантийном источнике 1.5-3%, а затем в северо-северо-восточной линии построек Хорго - материал повышенного плавления до 5%. В Северо-Восточном Китае извергался подобный по составу магматический материал в районе Жингпоху во временном интервале 5430-4400 лет назад. Начальные выплавки ~2% под вулканическим центром Фрог Пул и ~5% под кратерами Форест сменялись варьирующим плавлением под последней территорией с финальными выплавками ~5%. Действие декомпрессионного и флюидного механизмов выразилось в извержениях, соответственно, изотопно-однородных магм в Центральной Монголии и изотопно-гетерогенных, обедненных высокозарядными элементами (№, Та, Т^ - в Северо-Восточном Китае.
ВВЕДЕНИЕ
Причины кайнозойской тектонической активизации Центральной и Восточной Азии служат предметом дискуссии. Распространение кайнозойского вулканизма в Прибайкалье и Монголии объяснялось существованием подлитосферных источников глубинного горячего материала [23 и др.]. Высказывалось предположение о зарождении магм под влиянием Индо-Азиатской коллизии [7 и др.]. В масштабе Центральной и Восточной Азии привлекались гипотезы о наличии крупного конвективного потока или более мелких плюмов, зарождающихся на границе ядро-мантия [3, 14, 26, 46, 54 и более поздние работы].
Скоростная модель верхней мантии с высоким разрешением по поверхностным S-волнам, построенная Т.Б. Яновской и В.М. Кожевниковым [55], выявила ярусный характер кайнозойской динамики верхней мантии Азии. В глубинном ярусе 350-200 км выделен Забайкальский низкоскоростной домен, а в глубинном ярусе 200-50 км -Саяно-Монгольский, Охотоморский и Филиппи-номорский низкоскоростные домены. Происхождение Забайкальского низкоскоростного домена связывалось с процессами мезозойско-кайнозой-ской субдукции океанических плит под Восточную Азию, а Саяно-Монгольского - с влиянием на Центральную Азию процессов Индо-Азиатской коллизии [18, 20, 48].
Предшествующий анализ микроэлементного состава кайнозойских вулканических пород Цен-
тральной Монголии и Восточного Китая привел к заключению об отсутствии на этих территориях каких-либо составов, которые могли бы характеризовать литосферную мантию, модифицированную субдукцией (с высоким Ва/КЬ), или источник типа MORB (базальтов срединных океанических хребтов с пониженным при повышенном
Zr/Y) [27]. Между тем не все геохимические параметры кайнозойских вулканических пород этих территорий идентичны. В координатах изотопных отношений РЬ, Ш и Sr установлен более обедненный изотопный состав общего компонента подлитосферной конвектирующей мантии Восточной Азии по отношению к общему подлито-сферному компоненту Центральной Азии. Такое смещение рассматривалось в качестве показателя вовлечения в магмообразование субдуциро-ванного под Азию обедненного океанического материала [19]. Выявление особенностей магмо-образования, пространственно связанного с Забайкальским и Саяно-Монгольским низкоскоростными доменами, по-видимому, требует более тонких сравнительных исследований.
Нами выполнены сравнительные исследования возраста и состава самых молодых вулканических пород Центральной Монголии (Тарятская впадина) и Северо-Восточного Китая (районы Жингпоху и Удалианчи). Для возрастных корреляций вулканических процессов удаленных территорий привлечены геохронометрические данные об извержениях вулканов хребтов Удокан и
19
2*
20 60
50
40
30
20
Рис. 1. Схема пространственного положения в Евразии рассматриваемых районов голоценового вулканизма. 1 - районы вулканической деятельности конца плейстоцена и голоцена; 2 - контуры низкоскоростных доменов [18]; 3 - активный Тихоокеанский слэб (глубинный контур верхней части сейсмофокальной зоны показан в виде изолиний, проведенных через 50 км [36]) с Хоккайдо-Амурской флексурой, совпадающей с направлением конвергенции Тихоокеанской плиты и Евразии, и Японо-Корейской флексурой, ориентированной под углом 20° к направлению конвергенции); 4 - стагнирующий слэб переходной зоны мантии [48]; 5 - Пограничная гравитационная ступень [22]; 6 - вариант межплитных границ, принятый в [62], с изменениями, граница микроплиты Северного Хонсю показана по [50]; 7 - современное направление движения плиты; 8 - задуговая глубоководная впадина, образовавшаяся при сильном кайнозойском растяжении (спрединге).
Шангбашан. В этих районах распространены дифференцированные серии от щелочных базальтов до трахитов (в хребте Шангбашан - до пантеллеритов). Подобные серии отсутствуют на вулканических полях Тарятской впадины, Жинг-поху и Удалианчи, поэтому их состав не рассматривался.
Район голоценового вулканизма Тарятской впадины характеризует процессы центральной части Саяно-Монгольского низкоскоростного мантийного домена, район хр. Удокан пространственно соответствует северо-западной части Забайкальского низкоскоростного домена, а районы Северо-Восточного Китая - его юго-восточной части. Последние располагаются во фронте лопасти активного Тихоокеанского слэба, погружающегося под Евразию. Слэб входит в центральную часть высокоскоростной аномалии переходной зоны мантии (глубины 410-660 км), известной под названием "стагнирующий слэб" [34]. Северо-западный контур высокоскоростной аномалии продвинут вглубь континента относительно Пограничной гравитационной ступени Восточной Азии приблизительно на 300 км. Район Удалианчи находится непосредственно восточнее Пограничной гравитационной ступени, а районы
Жингпоху и Шангбашан сдвинуты к краю континента (рис. 1).
Влияние процессов конвергенции плит на внутриплитные процессы может отражаться одновременно в напряженно-деформированном состоянии коры и в изменении состава глубинных магм. О смене напряженно-деформированного состояния коры свидетельствует структурная перестройка вулканической зоны - пространственная переориентировка ее магмовыводящих каналов и перераспределение вулканических центров. Совпадение во времени такой перестройки со сменой состава глубинных магм отражает действие тектонических процессов не только в коре, но и в мантии. Цель исследования - выявить эволюцию глубинных магматических процессов в течение короткого временного интервала голоценового вулканизма Центральной Монголии и Северо-Восточного Китая.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Характеристика вулканизма. В Тарятской впадине вулканическая деятельность возобновлялась периодически, начиная с позднего миоцена [10, 12, 24, 28]. Голоценовые лавы перегородили широкую долину с образованием оз. Тэрхийн-Ца-
20 км
Рис. 2. Геологические условия проявления голоцеиового вулканизма в Центральной Монголии. А - общее пространственное распределение позднекайнозойских вулканических пород в Тарятской впадине; Б - распределение голоце-новых вулканических построек 1-6 (усл. обозн. к рис. А): 1 - голоценовые вулканы (а) и их лавовые потоки (•); 2 -
3
плейстоценовые вулканы (а) и их потоки (•); 3 - вулканические породы позднего миоцена - плиоцена (рN1 -N2); 4 -
гранитоиды пермского возраста; 5 - осадочные комплексы (показаны возрастные индексы от рифея до карбона (С); 6 - разломы установленные (а) и предполагаемые (б); 7-11 (усл. обозн. к врезке Б): 7 - вулканический конус с вершинным кратером; 8 - боковой кратер; 9 - лавовый купол; 10 - насыпной шлейф пемзовидных шлаков и вулканических бомб; 11 - точки отбора образцов с номерами, соответствующими номерам в табл. 1, в субширотной линии вулканов (а - базаниты-фонобазаниты, • - фонобазаниты-фоидиты), в линии построек вулкана Хорго (в - базаниты-фонобазаниты, „ - базальтовые трахиандезиты) и в лавовых потоках, образовавших запруду во впадине (д - базаниты-фонобазаниты), значки соответствуют значкам на рис. 5; 12 - крупные озера. Рис. А составлен с использованием опубликованных схем [1, 2, 6, 8, 12].
ган-Нур. Извержения сосредоточились в зоне протяженностью около 4 км. В ее западной части находятся вулканы Однобокий, Лиственничный и Сосновый, выстраивающиеся в субширотную линию. В восточной части зоны располагается северосеверо-восточная линия построек вулкана Хорго (рис. 2). На схеме Ю.С. Геншафта и А.Я. Салтыков-ского [1] вулканы показаны в виде дугообразной цепочки.
Крайнее западное положение в субширотной вулканической линии занимает вулкан Однобокий. Вулканический взрыв затронул склон горы, к которому причленен серповидный кратерный вал, вытянутый на 400 м. Он сложен бомбами и крупными глыбами пористых базальтов. Следующая постройка вулкана Лиственничный затоплена лавами. Обнажена только ее верхняя часть.
Диаметр кратера составляет около 1 км с видимой высотой кратерного вала до 60 м. Кратер заполнялся лавовыми потоками, переходящими в экструзивно-эффузивные купола с поперечником от десятков до первых сотен метров. Третий вулкан Сосновый еще больше затоплен лавами. Диаметр его кратера - 700-800 м при видимой высоте кратерного вала не более 30 м. Кратерный вал сложен красными, местами пемзовидными, лапиллями и редкими крупными (до 2 м) базальтовыми бомбами. Кратер заполнен небольшими лавовыми потоками и куполами. От постройки вулкана Однобокий к постройке вулкана Лиственничный доля пирокластического материала уменьшается, а доля лав увеличивается.
Постройки вулканов Лиственничный и Сосновый окружены лавовой равниной, осложненной
провалами, образовавшимися вследствие опустошения лавовых тоннелей. Ширина провалов достигает нескольких десятк
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.