УДК 550.42:551.14+551.21+552.333 (51)
СООТНОШЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ЛИТОСФЕРЫ И АСТЕНОСФЕРЫ В ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКИХ КАЛИЕВЫХ И КАЛИНАТРОВЫХ ЛАВАХ ПРОВИНЦИИ ХЕЛУНЦЗЯН, СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ КИТАЙ
© 2011 г. С. В. Рассказов*, **, И. С. Чувашова*, **, Я. Лиу***, Ф. Менг***, Т. А. Ясныгина*,
Н. Н. Фефелов*, Е. В. Саранина*
*Институт земной коры СО РАН ул. Лермонтова, 128, Иркутск, 664033, Россия; e-mail: rassk@crust.irk.ru **ГОУВПО Иркутский государственный университет Министерства науки и образования
ул. Ленина, 3, Иркутск, 664003, Россия ***Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, P.O. Box 9825, Beijing, 100029, China;
e-mail: liujq@mail.iggcas.ac.cn Поступила в редакцию 16.11.2010 г.
Изучены пространственно-временные вариации состава позднекайнозойских лав центральной части провинции Хелунцзян. Выделен общий изотопно-обогащенный астеносферный компонент, имеющий распространение в лавах Северо-Восточного Китая, Северной и Южной Кореи, СевероВосточной Японии. Установлено развитие калиевой серии в субмеридиональной зоне полей Ке-донг—Еркешан—Уцалианчи—Келуо—Ксаогулихе и калинатровой — в субширотной зоне Нуоминхе— Уйилинг. Предполагается преобладание в субмеридиональной зоне плавления литосферных клино-пироксенитов, характеризующихся сильно обогащенным составом изотопов и микроэлементов, и осложнение процессов магмогенерации в субширотной зоне вовлечением в плавление материала астеносферных перидотитов с менее обогащенным составом. По расчетам моделей смешения, в качестве основного источника выплавок территории определен литосферный материал с примесью общего астеносферного компонента, не превышающей 9%. Магмогенерирующие процессы сопровождали локальное рифтогенное термальное утонение литосферы в связи с общим позднекайно-зойским растяжением континентальной окраины Востока Азии.
ВВЕДЕНИЕ
Проблема компонентов литосферы и астеносферы в кайнозойских базальтах Северо-Восточного Китая обсуждается более трех десятилетий. При комплексных геохимических исследованиях миоценовых лав провинции Ханнуоба (Song et al., 1990; Zhi et al., 1990) щелочные базальты были отнесены к глубинному изотопно-обедненному астеносферному источнику, а толе-итовые — к менее обедненному литосферному. Сопоставление геохимических характеристик мантийных ксенолитов как пород мантийной части литосферы и вмещающих лав показало, однако, резкие различия между ними, и в связи с этим все расплавы интерпретировались как производные астеносферной мантии (Tatsumoto etal., 1992; Choi et al., 2008). Изотопно-геохимическое сходство лав с океаническими базальтами обогащенного типа (компонент ЕМ1 OIB) и обедненного (компонент MORB) при наличии аномалии DUPAL связывалось с происхождением источников в процессе позднемеловой суб-дукции плиты Кула и Срединного хребта Тихого океана под Азию (Basu et al., 1991).
Позднекайнозойские лавы центральной части провинции Хелунцзян (Хейлонгджанг) были охарактеризованы как типичная калиевая серия (Заварицкий, 1963). В классификации ультракалиевых пород (Foley, 1992), наряду с группами I (лампроитов), II (камафугитов) и III (провинции Романского типа), выделена группа IV c промежуточными геохимическими характеристиками, к которой отнесены все проявления магматизма этого типа временного интервала последних 15 млн. лет на территории Азии, в том числе четвертичные лавы Северо-Восточного Китая. Группа I представлена на стабильных территориях континентов или в областях орогенеза, группа II — в областях рифтогенеза, группа III — в зонах активного орогенеза. Обстановка ультракалиевого магматизма группы IV осталась не определенной.
Было показано, что лавы центральной части провинции Хелунцзян обладают геохимическими параметрами, существенно отличающимися от таковых для щелочных базальтов Китая, сопоставляемых с базальтами океанических островов (OIB) (Zhang et al., 1995). Породами калиевой серии обозначен конечный мантийный компонент
Восточного Китая, наиболее обогащенный по изотопам стронция и неодима (87Sr/86Sr > 0.7055, 143Nd/144Nd < 0.5123) и характеризующийся низкими концентрациями радиогенного свинца (206Pb/204Pb < 16.55 , 208Pb/204Pb~36.5) (Zou et al., 2000). Мантийные ксенолиты представлены магнезиальными шпинелевыми перидотитами с геохимическими характеристиками, близкими к характеристикам вмещающих калиевых лав (Zhang et al., 2000). В качестве источника калиевой серии принята постархейская континентальная литосферная мантия, сопоставимая с компонентом EM1 OIB, но не исключалась возможность смешения литосферного материала из этого источника с расплавами OIB-типа в недавнем геологическом прошлом. В качестве субстрата выплавок рассматривались гранатовые перидотиты с флогопитом (Zhang et al., 1995, 2000; Zou et al., 2003; Чувашова и др., 2007; Chu-vashova et al., 2008).
При геохимических исследованиях вулканических пород выделены группы с различными концентрациями SiO2, K2O и значениями Mg#. Установлены существенные микроэлементные отличия между группами с начальными отношениями (87Sr/86Sr)0 выше и ниже значения 0.7052. По схождению трендов в координатах (87Sr/86Sr)0—103/Sr это значение определено как характеристика общего компонента вулканических пород. Его происхождение связывалось с вовлечением в плавление материала астеносферы, подстилающей литосферу. Выплавки отнесены в целом к литосферно—астеносферной границе. Такой характер магмогенерации отвечает механизму "пассивного рифтогенеза", в котором ведущая роль в образовании магм отводится активизированным ослабленным литосферным зонам. Благодаря литосферному контролю калиевая серия проявилась в субмеридиональной зоне Кедонг— Еркешан—Удалианчи—Келуо—Ксао -гулихе, а калинатровая — в субширотной зоне Нуоминхе—Удалианчи—Уйилинг (Чувашова и др., 2009). Сравнительный анализ соотношений Zr— Hf— Sm в лавах вулканических полей показал, что тектонический контроль распределения серий выражен в проникновении астеносферно-го изотопно-однородного материала в область плавления основания литосферы в виде карбонатного и карбонатно—силикатного флюидных компонентов с преобладанием первого в кали-натровой серии субширотной зоны, а второго — в калиевой серии и переходных составах от калиевой к калинатровой субмеридиональной зоны (Рассказов и др., 2010).
В настоящей работе подчеркивается смена состава пород литосферных и астеносферных источников калиевой и калинатровой серий территории и их индивидуальность, проявившаяся в пространственно-временной активности. Ис-
пользуются результаты новых аналитических исследований (табл. 1—3) и опубликованные данные. Дополнительно опробованы два вулкана западной окраины поля Келуо (Нансан и Тай-сан), три вулкана поля Удалианчи (Йаокуаншан, Биджиашан и Хуошаошан), вулкан Кси Фанг и "долинные" лавовые потоки бассейна р. Била вулканического поля Нуоминхе (рис. 1). Наиболее представительные геохимические данные получены для построек вулканов Лаохейшан и Хуошаошан извержений 1720—1721гг. Для первого проанализировано 27 образцов, для второго — 25 образцов, 19 из которых составляют коллекцию авторов.
Аналитические исследования вулканических пород выполнены в лаборатории изотопии и геохронологии Института земной коры СО РАН. Микроэлементный состав определен методом ICP-MS на масс-спектрометре Agilent 7500се, а изотопов — на масс-спектрометре Finnigan MAT 262. Оба прибора использовали в рамках работы Байкальского аналитического центра коллективного пользования. Характеристика использованных методик приведена в предшествующих работах (Рассказов и др., 2003б, 2005).
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВУЛКАНИЗМА
В центральной части провинции Хелунцзян, от хр. Большой Хинган на западе (Нуоминхе) до хр. Малый Хинган на востоке (Уйилинг), протягивается субширотная 550-километровая вулканическая зона. Ее центральную часть пересекает субмеридиональная 380-километровая зона, пространственно соответствующая северному замыканию впадины Сунляо. Эту зону составляют поля Кедонг, Еркешан, Удалианчи, Келуо и Ксаогулихе (см. рис. 1).
Наиболее полная временная последовательность извержений в пределах субмеридиональной вулканической зоны представлена на поле Келуо, где насчитывается 23 конуса. Вулканы Дангзишан, Хейшан и Мухенаншан были активны во временном интервале 9.6—7.0 млн. лет назад (Zhang et al., 1995). Этот интервал соответствовал активизации вулканических извержений 11—7 млн. лет назад западнее и восточнее впадины Сунляо (Liu et al., 2001). Возраст самого раннего извержения на плиоцен-четвертичном этапе составляет (K-Ar метод) 2.98 ± 0.02 млн. лет. Различаются интервалы редких извержений (2.98—0.98 млн. лет назад) и более частых (0.43— 0.10 и 0.06—0.011 млн. лет назад) (Wang, Chen, 2005).
Вулканизм полей Ксаогулихе, Удалианчи, Ерке-шан, Кедонг и Нуоминхе развивался в плиоцен-четвертичное время. На поле Еркешан имеется 3
Таблица 1. Местонахождение исследованных образцов вулканических пород Северо-Восточного Китая, их возраст и содержания нормативных минералов (%)
Номер образца Группа Вулканическое поле, "долинный" поток, вулкан Широта Долгота Порода Возраст, млн лет Нормативные минералы
Ые Хс? Ну Ап/{Ап +АЬ)
СН-07-1 I Нуоминхе, "долинные" потоки 49°22.034' 123°09.513' Трахибазальт <0.013 5.0 0 0 33.0
СН-07-1А в бассейне р. Била Базальт 17.4 0 0 53.3
СН-07-2 Базальт 15.0 0 0 40.5
СН-07-3 Трахибазальт 11.2 0 0 35.2
СН-07-4 Трахибазальт 11.0 2.8 0 33.1
СН-07-5 I Нуоминхе, "долинный" поток 49°32.048' 123°10.810' Базальт -1-3 19.5 0.3 0 100
СН-07-6 р. Била Базальт 19.7 0 0 100
СН-07-7 49°32.192' 123°11.14Г Базальт 5.3 0 0 26.9
СН-07-9 I Нуоминхе, вулкан Кси Фанг 49°22.553' 123°27.956' Базальт -1-3 11.1 0 0 40.5
СН-07-10 49°22.636' 123°27.95Г Трахибазальт 9.1 0 0 35.7
СН-07-11А 49°22.525' 123°27.687' Базальт 18.7 0 0 13.9
СН-07-12Б 49°22.064' 123°30.455' Трахибазальт 7.3 0 0 34.2
СН-07-12А 49°22.43Г 123°27.992' Трахибазальт 6 0 0 40.6
СН-07-13 49°12.54Г 123°44.536' Трахибазальт 8.5 0 0 30.8
ММ-17* Не опр. Не опр. Трахибазальт 10.5 0 0 37.6
СН-07-14 II Келуо, вулкан Нансан 49°13.160'
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.