ПЕТРОЛОГИЯ, 2007, том 15, № 5, с. 524-546
УДК 552.1+5504+549:55333(282.25721)
НЕОГЕНОВЫЕ БАЗАНИТЫ ЗАПАДНОЙ КАМЧАТКИ: МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ
© 2007 г. А. Б. Перепелов*, М. Ю. Пузанков**, А. В. Иванов***, Т. М. Философова**, Е. И. Демонтерова***, Е. В. Смирнова*, Л. А. Чувашова*, Т. А. Ясныгина***
*Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН 664033 Иркутск, ул. Фаворского, 1А, Россия; e-mail: region@igc.irk.ru ** Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006 Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9, Россия; e-mail: puzankov@kscnet.ru
*** Институт земной коры СО РАН 664033 Иркутск, ул. Лермонтова, 128, Россия; e-mail: aivanov@crust.irk.ru Поступила в редакцию 13.07.2005 г.
2 1
На территории Западной Камчатки установлено проявление неогеновых (N1 -N2 ?) K-Na щелочных магм - субвулканическое тело базанитов горы Хухч. Базаниты имеют мелкопорфировую структуру с вкрапленниками оливина в микродолеритовой основной массе. Оливины содержат включения Al-Cr шпинели. Микролиты представлены клинопироксеном, плагиоклазом, магнетитом и апатитом, а интерстиционные фазы лейцитом, нефелином и анальцимом. Для базанитов г. Хухч характерны повышенные концентрации MgO, TiO2, Na2O и K2O и высокие содержания Co, Ni, Cr, Nb, Ta, Th, U, LREE (LaN/YbN = 10.8-12.6, DyN/YbN = 1.4-1.6) на фоне умеренных концентраций Zr, Hf, Rb, Ba, Sr, Pb и Cu. Значения маркирующих редкоэлементных отношений указывают на принадлежность базанитов Западной Камчатки к группе базальтоидов внутриплитного геохимического типа: Ba/Nb = 10-12, Sr/Nb = 17-18, Ta/Yb = 1.3-1.6. Базаниты Западной Камчатки имеют значительное вещественное сходство с миоценовыми базанитами Восточной Камчатки, базанитами ряда внутриконтинентальных рифтов и с базальтами океанических островов (OIB). Геохимические особенности пород предполагают происхождение базанитовой магмы при ~6%-ом частичном плавлении гранатсодержащего перидотитового субстрата. Температуры кристаллизации первых ликви-дусных фаз оливина и шпинели из родоначального базанитового расплава (1372-1369°С) и давления, установленные для условий "мантийного" равновесия расплава (25-26 кбар), не противоречат модели происхождения базанитовой магмы в гранатовой фации глубинности мантии. Геодинамическая обстановка проявления неогеновых щелочно-базальтовых магм на Западной Камчатке определяется условиями прекращения олигоцен-раннемиоценовой субдукции океанической плиты Кула под континентальную окраину Камчатки и развитием процессов рифтогенеза в ее тыловой зоне. В этот период глубокие расколы литосферы и декомпрессионное магмообразование на фоне относительного разогрева мантии могли определить возможность проявления мантийных базитовых магм.
Новые данные о развитии внутриплитного магматизма вблизи конвергентных границ лито-сферных плит привлекают повышенное внимание геологов и петрологов, так как накладывают достаточно жесткие ограничения на разрабатываемые модели магматической и геодинамической эволюции таких обстановок. Установление характера пространственно-временных взаимоотношений внутриплитного и свойственного ост-роводужным системам и активным континентальным окраинам субдукционного магматизма важно как для петрогенетических построений, так и для проверки отдельных положений различных геодинамических концепций.
В пределах островодужной системы Камчатки исследованиями последних десятилетий установлено развитие разновозрастных K-Na субщелочных и щелочных базальтоидных комплексов пород внутриплитного геохимического типа. Эти находки были ожидаемы, так как тектоническое и магматическое формирование структуры Камчатки на протяжении всего кайнозоя было обусловлено неоднократной сменой геодинамических режимов с проявлениями не только субдукционных и аккреционно-коллизионных процессов взаимодействия литосферных плит, но и рифтогенеза (Леглер, 1977; Соловьев и др., 1998; Богданов, Чехович, 2002, 2004; Константи-новская, 2003).
Субщелочные и щелочные базальтоиды внут-риплитного геохимического типа обнаружены в строении миоценовых вулканогенно-осадочных толщ Восточной Камчатки (Волынец и др., 1990а, 1997), где их проявление связывается с этапом прекращения олигоцен-миоценовой субдукции океанической плиты Кула под континентальную окраину Камчатки в результате аккреции Кро-ноцкой островной дуги. Среди вулканогенных комплексов пород Срединного хребта Камчатки обнаружены и изучены позднеплиоцен-раннечет-вертичная щелочно-базальт-трахит-комендито-вая и позднеплейстоцен-голоценовая щелочно-оливин-базальтовая серии пород, находящиеся в тесной пространственно-временной ассоциации с типично островодужными вулканическими сериями (Волынец, 1993; Volynets, 1994; Churikova et 2001; Ivanov et 2004). Сходные с ними щелочные оливиновые базальты были установлены также и среди лав четвертичного вулкана Начи-кинский к северу от Алеутско-Камчатского сочленения островодужных структур (Portnyagin et al., 2005) и в районе вулкана Бакенинг (Doren-dorf et al., 2000). Базальтоиды K-Na субщелочной и щелочной серий Срединного хребта обладают промежуточными вещественными характеристиками между магматическими породами внутриплитного и островодужного геохимических типов, а их происхождение дискутируется. Одними исследователями предполагается присутствие под литосферой Камчатки OIB-источника магм (источника базальтов океанических островов), который участвует в формировании щелоч-но-базальтовых магм одновременно с образованием расплавов островодужного геохимического типа (Churikova et я1., 2001). Другие авторы рассматривают особые условия магмообразования в зонах субдукции (Tatsumi et я1., 1995).
В тыловой области островодужной системы Камчатки, в пределах крупной Западно-Камчатской структурно-формационной зоны, ранее установлено широкое развитие щелочных и субщелочных базальтоидных комплексов пород палеоген-неогенового возраста (абсарокиты, тра-хибазальты, шонкиниты) (Волынец и др., 1987, 19906; Волынец, 1993). В отличие от K-Na субще-
лочных и щелочных серий пород внутриплитного геохимического типа они характеризуются ярко выраженной калиевой спецификой, а также низкими и умеренными концентрациями высокозарядных элементов (HFSE). Геохимические особенности калиевых щелочных и субщелочных ба-зальтоидов Западной Камчатки предполагают участие в образовании исходных для них магм вещества интенсивно метасоматизированного фло-гопитсодержащего субстрата верхней мантии, а их происхождение связывается с процессами магмообразования в постсубдукционной геодинамической обстановке (Волынец и др., 1987; Perepelov et я1., 2001; Перепелов и др., 2003).
В целом, несмотря на многочисленные геолого-тектонические реконструкции, указывающие на широкое развитие в кайнозое рифтогенных процессов (например, Богданов, Чехович, 2004), магматические породы внутриплитного геохимического типа на территории Западной Камчатки до настоящего времени установлены не были. Тем не менее возрастная и структурная позиция щелочного и субщелочного магматизма Западной Камчатки, приуроченного к периодам прекращения процессов активной субдукции, не исключали возможности обнаружения здесь и типично внутри-плитных магматических образований.
В 2001 г. при проведении тематических работ по проблеме калиевого щелочного магматизма на территории Западной Камчатки в бассейне р. Быстрая было обнаружено неогеновое субвулканическое тело базанитов. Результаты минера-лого-геохимических исследований базанитов Западной Камчатки и выводы геодинамического характера являются предметом данной статьи.
ДАННЫЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ И ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ БАЗАНИТОВ
Сведения о развитии на Западной Камчатке субщелочных и щелочных магматических пород немногочисленны, а их геохимические характеристики или отсутствуют, или не подтверждают принадлежность этих пород к внутриплит-ному геохимическому типу. В частности, среди
Рис. 1. Район локализации базанитов Западной Камчатки (гора Хухч) на схеме вулканических поясов Камчатки. Схема составлена на основе (Геологическая карта..., 2005).
1 - палеогеновые осадочные толщи с эоцен-раннеолигоценовыми субвулканическими телами пород калиевых щелочной и субщелочной серий Западной Камчатки (абсарокиты, трахибазальты, шонкиниты, сиениты); 2 - палеоцен-сред-неэоценовый вулканический пояс Западной Камчатки (Шанцер, Федоров, 1999); 3 - миоценовые осадочные толщи со средневерхнемиоценовыми субвулканическими телами и лавами K-Na щелочных и субщелочных базальтоидов Восточной Камчатки; 4 - олигоцен-миоценовые и плиоцен-четвертичные вулканические пояса Камчатки; 5 - место локализации субвулканического тела базанитов г. Хухч (высота 306.5 м), Западная Камчатка: координаты 56°25'с.ш., 157°26' в.д.; 6 - участки неподтвержденных находок лейцитовых базанитов и лимбургитовых базальтов на Западной Камчатке (штоки: Х - р. Хлебная, У - мыса Утхолок), Э - шток г. Эмгучань (предполагаемые аналоги базанитов г. Хухч).
Вулканические пояса: ЮК - Южной Камчатки, ВК - Восточной Камчатки и СХ - Срединного хребта. ЦКД - Центральная Камчатская депрессия.
магматических комплексов пород Западной Камчатки были обнаружены позднепалеогеновые субвулканические тела K-Na шонкинитов и сиенитов, но они отличались от типичных внутри-плитных магматических образований по ряду геохимических признаков: умеренные содержания HFSE, высокие концентрации K, Ba, Sr (Perepelov et al., 2001; Перепелов и др., 2003). Кроме того, в результате проведения геолого-съемочных и тематических работ в бассейне р. Хлебная ранее был описан раннечетвертичный шток лейцито-вых базанитов (Мороз, 1971) (рис. 1). По данным И.С. Гузиева (Гузиев, 1967) магматические породы плиоценового возраста со сходным составом были обнаружены и в районе мыса Утхолок, но классифицированы уже как лимбургитовые базальтоиды. Позднее, в 1982 г. исследования штока р. Хлебная показали принадлежность его пород к группе магнезиальных анальцимовых тра-хибазальтов, характеризующихся повышенными концентрациями Ba, Zr, F и низкой титанисто-стью; присутствие лейцита или эпилейцита среди вкрапленников и микролитов подтверждено не б
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.