научная статья по теме СОСТАВ И ИСТОЧНИКИ МАГМ ВУЛКАНА ЧАНБАЙШАНЬ ТЯНЬЧИ (КИТАЙ–СЕВЕРНАЯ КОРЕЯ) Математика

Текст научной статьи на тему «СОСТАВ И ИСТОЧНИКИ МАГМ ВУЛКАНА ЧАНБАЙШАНЬ ТЯНЬЧИ (КИТАЙ–СЕВЕРНАЯ КОРЕЯ)»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 456, № 2, с. 200-206

= ГЕОХИМИЯ =

УДК 548.4

СОСТАВ И ИСТОЧНИКИ МАГМ ВУЛКАНА ЧАНБАЙШАНЬ ТЯНЬЧИ

(КИТАЙ-СЕВЕРНАЯ КОРЕЯ)

© 2014 г. О. А. Андреева, академик В. В. Ярмолюк, И. А. Андреева, Дж. Ч. Джи (Л ,1. д.), В. Р. Ли (Ы ТО Я.)

Поступило 02.12.2013 г.

БО1: 10.7868/80869565214140151

В позднем кайнозое на востоке Азиатского континента возникла крупная внутриплитная провинция. Ее территория более 2500 х 2500 км2, а строение определяет группа автономно развивавшихся вулканических областей [1]. Несмотря на пространственную и структурную разобщенности этих областей, их объединяет сходство продуктов вулканизма, представленных главным образом лавами основных пород повышенной щелочности, а также преимущественно трещинный тип излияний. На этом фоне выделяется Чанбай-шаньская вулканическая область на границе Китая и Северной Кореи. Ее характеризуют четыре крупных стратовулкана, которые от других вулканических проявлений провинции отличаются формой, строением и составом пород, варьирующимся от базальтов до риолитов, и широким развитием их пирокластических производных: туфов, пемз, игнимбритов. Наиболее известный среди них — вулкан Чанбайшань Тяньчи (корейское название — Пэктусан), сложенный в основном трахитами и пантеллеритами.

Аномальные характеристики Чанбайшань-ской вулканической области, выделяющие ее среди других областей провинции, поднимают ряд крупных проблем, связанных с пониманием геологических условий образования ее вулканов, выяснением причин разнообразия состава лав в их строении, оценкой природы источников их магм. Решение этих проблем требует комплексных подходов, однако некоторые ответы могут быть получены в результате анализа вещественных характеристик пород вулканов. В статье на основе оригинальных геохимических данных по породам собранной нами коллекции приведены оценки состава исходных магм, участвовавших в

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук, Москва School of Earth and Space Sciences Peking University, Beijing, China

образовании вулкана Чанбайшань Тяньчи, и выдвинуты представления об условиях и механизмах их дифференциации.

Чанбайшаньская вулканическая область располагается в северной краевой части архейско-протерозойского Сино-Корейского кратона на границе Китая и Северной Кореи в зоне пересечения рифтовой системы Таньлу северо-восточного простирания с Пэктусанской системой разломов северо-западного направления. Наиболее крупные постройки в пределах Чанбайшаньского вулканического региона — стратовулканы Чанбайшань Тяньчи (Китай—Северная Корея), Ван-Тянь (Китай), Северный Баотайшань, Южный Баотайшань (Северная Корея) (рис. 1). Многочисленные небольшие моногенные вулканы концентрируются в пределах лавового плато к северо-западу от стратовулкана Чанбайшань Тяньчи, а также прослеживаются вдоль Пэктусанского разлома. Некоторые вопросы геологии этого района рассмотрены в [2, 3]. Для вулкана Чанбай-шань Тяньчи выделяются следующие этапы его развития: заложение щитовой постройки 4.5 млн лет назад [4], формирование конуса вулкана, последовавший за ним кальдерный этап, завершившийся мощнейшим катастрофическим извержением в 939—946 гг. н.э. [5]. Вулкан Чанбайшань Тяньчи остается действующим по сей день. С ним связан ряд исторических эксплозивных извержений, последнее из которых произошло в 1903 г. [5].

Породы щитовой платформы Чанбайшань Тяньчи варьируются по составу от базальтов до тра-хиандезитов. Для минерального состава пород характерен оливин-клинопироксен-плагиоклазовый парагенезис. Они отличаются высокими содержаниями щелочей (до 4.4 в базальтах, до 9.2 мас. % в трахиандезитах) и соответственно (мас. %): 12.6— 7.7 БеО, 3.6-1.7 1Ю2, 48-54 8Ю2. Магнезиаль-ность пород составляет 0.47-0.2 (табл. 1).

Конус вулкана Чанбайшань Тяньчи сложен главным образом лавопирокластическими породами трахитового, комендитового, пантеллерито-вого составов. Для минерального состава пород ха-

127° в.д.

128°

42°

с.ш. 41°

Рис. 1. Карта вулканического ареала Чанбайшань (составлена на основе космических снимков Google с учетом [9]). 1 — вмещающие породы; 2 — вулканический комплекс щитовой стадии (миоцен—ранний плейстоцен); 3 — стратовул-каны кальдерной стадии плиоцен-голоценового возраста (1 — Чанбайшань Тяньчи, 2 — Ван-Тянь, 3 — Северный Бао-тайшань, 4 — Южный Баотайшань); 4 — экструзии в кальдерах; 5 — небольшие вулканические конусы, диатремы, купола; 6 — разломы; 7 — государственная граница.

рактерно присутствие анортоклаза, кварца, кли-нопироксена, фаялита. В качестве акцессорных минералов фиксируются ильменит, титаномагне-тит, апатит. Склоны вулкана прорваны жерловина-ми и дайками щелочных базальтов, трахибазаль-тов, трахиандезибазальтов.

Составы трахитов и пантеллеритов в целом близки и различаются только вариациями содержаний 8Ю2 (62—69 мас. %) при незначительных колебаниях №/К. Сумма щелочей в трахитах и пантеллеритах 10—11.3 мас. %. Коэффициент аг-паитности изменяется от 0.94 в трахитах в основании конуса до 1.17 в пантеллеритах у края кальдеры. На склоне в обрамлении кальдеры выходят тела пантеллеритовых витрофиров, отличающихся высокими концентрациями щелочей (до 11.4 мас. %) с преобладанием №20 (до 6.4 мас. %) над К20 (до 5 мас. %) при содержании 8Ю2 68— 70 мас. %. Коэффициент агпаитности (Ка) в них до 1.2. Пирокластический материал вулкана Чанбайшань Тяньчи представлен трахиандезибазаль-

товыми бомбами, развитыми вблизи базальтовых трубок взрыва, а также кислыми пемзами, слагающими пирокластический чехол на склонах. Тра-хиандезибазальтовые бомбы содержат (мас. %): 52-54 8Ю2, 6.6-8.4 щелочей, 1.7-2.3 ТЮ2, 7.3-8.6 БеО, 2.9-4.2 Mg0. Кислые пемзы варьируются по составу от трахита до комендита, сумма щелочей в них до 11 мас. %. Коэффициент агпаитности в них 0.9-1.2 (табл. 1).

На диаграмме зависимостей содержания щелочей от кремнекислоты (рис. 2а) отчетливо фиксируется разрыв между полями основных и кислых составов, что отражает бимодальный характер состава магматических пород вулкана Чанбайшань Тяньчи.

Лавы из разреза щитовой постройки Чанбайшань Тяньчи представляют собой слабо дифференцированную группу основных пород, которые в целом близки по геохимическим характеристикам и имеют близкие спектры распределения элементов-примесей. Для них характерны низкие

Таблица 1. Содержания петрогенных (мас. %) компонентов и редких (ррт) элементов в породах вулкана Чанбайшань Тяньчи

Компо- Щит Конус и кальдера

нент 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

^О2 50.11 48.30 52.85 52.37 54.46 64.33 66.72 68.35 71.88 70.18

ТхО2 2.50 3.56 1.84 2.25 1.98 0.50 0.40 0.35 0.24 0.33

А12О3 15.76 18.30 18.22 17.82 17.45 15.34 13.31 13.01 10.79 11.27

БеО 11.30 10.92 9.44 8.64 8.00 6.96 6.68 5.35 4.44 5.88

МпО 0.14 0.14 0.16 0.11 0.12 0.23 0.17 0.12 0.08 0.12

МБО 5.56 2.99 1.46 4.17 3.41 0.29 0.07 0.18 0.19 0.17

СаО 8.59 7.57 4.52 7.24 5.97 1.77 0.86 0.64 0.37 0.46

№2О 3.36 4.02 4.54 4.23 4.58 5.31 5.67 6.41 5.19 6.14

К2О 1.03 2.16 4.34 2.35 3.22 5.33 4.47 4.96 4.28 4.58

Р2О5 0.61 0.60 1.17 0.41 0.34 0.10 0.00 0.03 0.02 0.03

Сумма 98.96 98.56 98.54 99.58 99.53 100.16 98.35 99.38 97.48 99.16

ППП 0.00 0.60 0.40 0.37 0.42 0.00 0.80 0.49 2.15 0.71

Ка 0.42 0.49 0.67 0.53 0.63 0.95 1.06 1.22 1.22 1.34

Li 6.8 6.5 8.9 — — — — — — —

Ве 0.9 1.4 1.9 — — — 4.3 — — —

17.5 16.4 9.0 — — — 2.1 — — —

V 198 207 33.1 129 82.5 4.7 6.9 5.2 6.1 5.1

Сг 113 31.4 2.2 88.6 52.1 7.8 9.4 11.2 19.9 10.2

Со 39.1 27.7 10.1 31.4 18.0 0.5 0.6 0.5 0.5 0.5

N1 96.8 24.1 1.8 55.2 31.1 7.5 3.0 7.5 8.1 8.1

Си 33.7 26.6 9.7 28.1 12.6 2.2 7.6 6.1 11.7 11.4

7п 118 117 125 121 89.3 146 237 237 249 289

Ga 21.4 21.8 19.1 26.9 21.9 26.0 25.4 39.2 40.0 40.7

Rb 23.5 38.3 54.5 59.9 48.7 120 204 271 360 328

612 703 525 789 440 3.6 11.1 1.0 4.9 1.0

Y 23.2 27.8 30.3 29.1 19.1 40.9 117 101 133 140

7г 135 251 307 360 231 800 1508 1870 2310 2340

Nb 24.3 42.1 54.6 48.6 30.3 71.4 149 193 275 263

С8 0.3 0.2 0.3 0.7 0.5 0.4 — 3.7 4.6 4.7

Ва 473 811 2806 799 465 50.8 5.7 3.0 12.0 3.0

La 20.9 40.1 55.4 40.0 32.3 77.2 167 167 151 236

Се 47.3 77.6 118 79.1 62.6 152 277 318 306 424

Рг 5.8 10.2 15.2 9.5 7.0 17.1 41.1 33.9 33.9 47.6

Nd 27.1 43.5 60.8 37.6 29.3 61.7 164 120 121 171

6.9 9.2 11.2 9.0 5.5 10.9 31.8 24.9 28.4 34.3

Еи 2.5 3.2 4.4 2.7 1.8 1.2 0.5 0.3 0.0 0.3

Gd 7.0 8.5 9.9 7.3 5.1 9.0 30.4 20.8 26.5 30.0

ТЬ 1.0 1.2 1.4 1.1 0.8 1.4 4.2 3.5 4.3 4.6

Dy 5.1 6.0 7.1 5.9 3.9 7.8 23.9 18.9 25.6 27.3

Но 0.9 1.1 1.3 1.0 0.7 1.5 4.5 3.7 5.0 5.2

Ег 2.3 2.7 3.3 2.6 1.8 4.1 12.8 9.7 13.1 13.5

Тт 0.3 0.3 0.4 0.3 0.2 0.5 1.6 1.4 1.8 1.8

УЬ 1.7 2.0 2.5 2.1 1.4 4.0 10.3 8.5 12.4 12.4

Lu 0.2 0.3 0.4 0.3 0.2 0.6 1.4 1.2 1.7 1.6

Hf 3.9 7.0 8.3 9.3 5.7 16.5 34.3 41.6 57.8 54.0

Та 1.6 3.0 3.7 3.0 2.1 5.1 11.7 13.6 18.5 17.2

РЬ 2.6 5.4 11.5 4.0 2.4 9.2 31.9 31.2 12.3 22.7

Th 2.2 4.6 6.8 6.9 4.3 13.4 30.5 32.9 53.8 45.3

и 0.5 0.6 1.2 1.3 0.9 2.7 5.6 6.9 10.9 8.8

№/и 54.0 70.8 47.3 37.1 34.0 26.6 26.9 27.9 25.2 29.9

La/УЬ 12.3 20.1 21.8 18.7 23.4 19.2 16.3 19.6 12.2 19.0

Примечание. БеО — железо общее, 1 — базальт, 2 — трахибазальт, 3-5 — трахиандезибазальт, 6, 7 — трахит, 8, 10 — витрофир пантеллеритового состава, 9 — пемза комендитового состава; прочерк — не определялось. Классификация и номенклатура пород даны по [12].

(Na2O + K2O), мас. % 12

9

6

□В

□ □

45

55

Th/Yb 10

1 ;

(а) (а)

Ce, ppm 500

(в)

0.1 ;

Е NMORB

250 -

65

75 0

SiO2, мас. %

Zr/Nb 100

ni ■ 2

A3

10

_l_I_I_I_I I I I I

_l_I_I_I I I I I

_l_I_I_I_I I I I I

0.01

0.1

10

Ta/Yb

100

200

10

20

300

Nb, ppm

30

Nb/Th

Рис. 2. Петро-геохимическая характеристика состава пород вулкана Чанбайшань Тяньчи на дискриминационных диаграммах. 1 — базальтоиды щита, 2 — базальтоиды конуса, 3 — щелочно-салические породы конуса и кальдеры; а — классификационная диаграмма [10]; б — вариации содержаний Ce относительно Nb в породах вулкана Чанбайшань Тяньчи; в, г — отношения несовместимых элементов Th/Yb, Ta/Yb, Zr/Nb, Nb/Th в породах вулкана Чанбайшань Тяньчи.

3

0

1

1

0

концентрации РЗЭ с

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