Признаки формирования плутонических пород офиолитов Камчатского мыса (Восточная Камчатка) в обстановках океанического и надсубдукционного магматизма
- Авторы: Базылев Б.А.1, Портнягин М.В.2, Савельев Д.П.3, Леднева Г.В.4, Кононкова Н.Н.1
-
Учреждения:
- Институт геохимии и аналитической химии РАН им. В.И. Вернадского
- GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel
- Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
- Геологический институт РАН
- Выпуск: Том 31, № 3 (2023)
- Страницы: 300-320
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0869-5903/article/view/137150
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869590323030020
- EDN: https://elibrary.ru/BZJAFE
- ID: 137150
Цитировать
Аннотация
Проведено петрографическое, минералогическое и геохимическое исследование дунитов, пироксенитов, перидотитов и габброидов из офиолитового комплекса Камчатского мыса (Камчатка, Россия), направленное на выявление когенетичных ассоциаций магматических пород и определение вероятных геодинамических обстановок их формирования, а также на тестирование различных критериев когенетичности разных типов магматических пород в составе офиолитовой ассоциации. Установлено, что исследованные ультрамафиты–мафиты относятся к двум генетическим сериям, различающимся по составу первичных минералов, минеральному составу пород и оцененным составам захваченных расплавов. Формирование пород этих серий происходило из расплавов разных геохимических типов в разных геодинамических обстановках в разных эпизодах мантийного магматизма. Породы, отнесенные к высокотитанистой серии (габброиды Оленегорского массива, ксенолиты дунитов и меланократовых габброидов в них, прожилки габброидов в ксенолитах), образовались из расплавов типа N-MORB в океаническом центре спрединга. Формирование пород, отнесенных к низкотитанистой серии (жильных дунитов, пироксенитов и габброидов в реститовых шпинелевых перидотитах Солдатского массива, а также пироксенитов, перидотитов и габброидов из центральной и западной частей полуострова), происходило из высоководных расплавов бонинитового типа и связано с ранним этапом островодужного магматизма. Учитывая отсутствие известных проявлений бонинитов в офиолитовом комплексе Камчатского мыса, можно предполагать, что плутонические ультрамафиты, в том числе жильные, могут быть единственным свидетельством этапа надсубдукционного бонинитового магматизма в процессе формирования офиолитовых комплексов. Продемонстрировано, что методика оценки состава захваченного расплава в плутонических ультрамафитах и габброидах на основании валовой геохимии и первичной минералогии позволяет делать более определенные и обоснованные выводы о геодинамической обстановке формирования этих пород и о степени их когенетичности с пространственно ассоциирующими базальтами, чем выводы, основанные лишь на составе первичных минералов в породах.
Ключевые слова
Об авторах
Б. А. Базылев
Институт геохимии и аналитической химии РАН им. В.И. Вернадского
Автор, ответственный за переписку.
Email: bazylev@geokhi.ru
Россия, Москва
М. В. Портнягин
GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel
Email: bazylev@geokhi.ru
Germany, Kiel
Д. П. Савельев
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Email: bazylev@geokhi.ru
Россия, Петропавловск-Камчатский
Г. В. Леднева
Геологический институт РАН
Email: bazylev@geokhi.ru
Россия, Москва
Н. Н. Кононкова
Институт геохимии и аналитической химии РАН им. В.И. Вернадского
Email: bazylev@geokhi.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Базылев Б.А., Леднева Г.В., Бычкова Я.В. и др. Оценка содержания и состава захваченного расплава в дунитах // Геохимия. 2019. Т. 64. № 5. С. 471–485.
- Батанова В.Г., Лясковская З.Е., Савельева Г.Н., Соболев А.В. Перидотиты п-ова Камчатский мыс: свидетельство плавления океанической мантии вблизи горячей точки // Геология и геофизика. 2014. № 12. С. 1748–1758.
- Бетхольд А.Ф., Квасов А.И., Семенова Д.Ф. Геология, петрография и геохимия офиолитов полуострова Камчатский мыс (Восточная Камчатка) // Тихоокеанская геология. 1986. № 6. С. 78–84.
- Брагин Н.Ю., Зинкевич В.П., Ляшенко О.В. и др. Среднемеловые (апт–туронские) отложения в тектонической структуре Восточной Камчатки // Очерки по геологии Востока СССР. М.: Наука, 1986. С. 21–34.
- Бояринова М.Е. Государственная геологическая карта Российской Федерации м-ба 1 : 200 000. Серия Восточно-Камчатская. Листы О-58-XXVI, XXXI, XXXII (Усть-Камчатск). СПб., 1999.
- Высоцкий С.В. Офиолитовые ассоциации островодужных систем Тихого океана. Владивосток: ДВО АН СССР, 1986. 196 с.
- Зинкевич В.П., Цуканов Н.В. Формирование аккреционной структуры Восточной Камчатки в позднем мезозое–раннем кайнозое // Геотектоника. 1992. № 4. С. 97–112.
- Зинкевич В.П., Константиновская Е.А., Цуканов Н.В. и др. Аккреционная тектоника Восточной Камчатки. М.: Наука, 1993. 272 с.
- Крамер В., Сколотнев С.Г., Цуканов Н.В. и др. Геохимия, минералогия и геологическая позиция базит-ультрабазитовых комплексов полуострова Камчатский мыс – предварительные результаты // Петрология и металлогения базит–гипербазитовых комплексов Камчатки. М.: Научный мир, 2001. С. 170–191.
- Левашова Н.М., Шапиро М.Н., Беньямовский В.Н., Баженов М.Л. Реконструкция тектонической эволюции Кроноцкой островной дуги (Камчатка) по палеомагнитным и геологическим данным // Геотектоника. 2000. № 2. С. 65–84.
- Леднева Г.В., Базылев Б.А., Кузьмин Д.В., Кононкова Н.Н. Жильные пироксениты в шпинелевых перидотитах Уннаваямской пластины Куюльского офиолитового террейна (Корякское нагорье): генезис и обстановка формирования // Геохимия. 2017. Т. 55. № 4. 302–313.
- Лучицкая М.В., Цуканов Н.В., Сколотнев С.Г. Новые данные SHRIMP U-Pb исследований цирконов из плагиогранитов офиолитовой ассоциации полуострова Камчатский мыс (Восточная Камчатка) // Докл. АН. 2006. Т. 408. № 4. С. 500–502.
- Некрылов H., Корнеева A.A., Савельев Д.П., Анциферова Т.Н. Вариации состава и степени плавления источника оливин-порфировых пород Камчатского мыса (Восточная Камчатка): результаты геохимического моделирования содержаний рассеянных элементов в расплавах // Петрология. 2021. Т. 29. № 1. С. 19–30.
- Осипенко А.Б., Крылов К.А. Геохимическая гетерогенность мантийных перидотитов в офиолитах Восточной Камчатки: причины и геодинамические следствия // Петрология и металлогения базит–гипербазитовых комплексов Камчатки. М.: Научный мир, 2001. С. 138–158.
- Пейве А.А. Гипербазиты полуострова Камчатский мыс (Восточная Камчатка) // Тихоокеанская геология. 1987. № 2. С. 41–46.
- Портнягин М.В. Происхождение мантийных магм над зонами субдукции на примере офиолитового комплекса Тродос, о. Кипр. Автореф. дисс. … канд. геол-мин наук. М.: ГЕОХИ, 1997. 28 с.
- Разницин Ю.Н., Хубуная С.А., Цуканов Н.В. Тектоника восточной части Кроноцкого полуострова и формационная принадлежность базальтов // Геотектоника. 1985. № 1. С. 88–101.
- Савельев Д.П. Внутриплитные щелочные базальты в меловом аккреционном комплексе Камчатского полуострова (Восточная Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 2003. № 1. С. 14–20.
- Сколотнев С.Г., Цуканов Н.В., Савельев Д.П., Федорчук А.В. О гетерогенности составов островодужных образований Кроноцкого и Камчатомысского сегментов Кроноцкой палеодуги (Камчатка) // Докл. АН. 2008. Т. 418. № 2. С. 232–236.
- Соболев А.В., Никогосян И.К. Петрология магматизма долгоживущих мантийных струй: Гавайские острова (Тихий океан) и о-в Реюньон (Индийский океан) // Петрология. 1994. № 2. С. 131–168.
- Федорчук А.В., Пейве А.А., Гулько Н.И., Савичев А.Т. Петрогеохимические типы базальтов офиолитовой ассоциации полуострова Камчатский мыс (Восточная Камчатка) // Геохимия. 1989. № 12. С. 1710–1717.
- Хотин М.Ю., Шапиро М.Н. Офиолиты Камчатского мыса (Восточная Камчатка): строение, состав, геодинамические условия формирования // Геотектоника. 2006. № 4. С. 61–89.
- Цуканов Н.В., Палечек Т.Н., Соловьев А.В., Савельев Д.П. Тектоно-стратиграфические комплексы южного сегмента Кроноцкой палеодуги (Восточная Камчатка): строение, возраст, состав // Тихоокеанская геология. 2014. Т. 33. № 4. С. 3–17.
- Щербинина Е.А. Нанопланктон палеогеновых отложений Восточно-Камчатского региона // Стратиграфия. Геол. корреляция. 1997. Т. 5. № 2. С. 60–70.
- Alexeiev D.V., Gaedicke C., Tsukanov N.V. Freitag R. Collision of the Kronotskiy arc at the NE Eurasia margin and structural evolution of the Kamchatka-Aleutian junction // Int. J. Earth Sci. 2006. V. 95. P. 977–994.
- Arai S. Chemistry of chromian spinel in volcanic rocks as a potential guide to magma chemistry // Mineral. Mag. 1992. V. 56. P. 173–184.
- Arai S., Okamura H., Kadoshima K. et al. Chemical characteristics of chromian spinel in plutonic rocks: implications for deep magma processes and discrimination of tectonic setting // Isl. Arc. 2011. V. 20. № 1. P. 125–137.
- Ariskin A.A., Barmina G.S. COMAGMAT: Development of a magma crystallization model and its petrological applications // Geochem. Int. 2004. V. 42. P. 1–157.
- Ballhaus C., Berry R.F., Green D.H. High pressure experimental calibration of the olivine-orthopyroxene-spinel oxygen geobarometer: implications for the oxidation state of the upper mantle // Contrib. Mineral. Petrol. 1991. V. 107. P. 27–40.
- Batanova V.G., Belousov I.A., Savelieva G.N., Sobolev A.V. Consequences of channelized and diffuse melt transport in suprasubduction zone mantle: evidence from the Voykar Ophiolite (Polar Urals) // J. Petrol. 2011. V. 52. № 12. P. 2483–2521.
- Bédard J.H. A procedure for calculating the equilibrium distribution of trace elements among the minerals of cumulate rocks, and the concentration of trace elements in the coexisting liquids // Chem. Geol. 1994. V. 118. P. 143–153.
- Bédard J.H. Trace element partitioning in plagioclase feldspar // Geochim. Cosmochim. Acta. 2006. V. 70. P. 3717–3742.
- Berger J., Lo K., Diot H. et al. Deformation-driven differentiation during in situ crystallization of the 27 Ga Iguilid Mafic intrusion (West African Craton, Mauritania) // J. Petrol. 2017. V. 58. № 4. P. 819–840.
- Dick H.J.B., Bullen Th. Chromian spinel as a petrogenetic indicator in abyssal and alpine-type peridotites and spatially associated lavas // Contrib. Mineral. Petrol. 1984. V. 86. P. 54–76.
- Dilek Y. Ophiolite concept and its evolution // Eds. Y. Dilek, S. Newcomb, J.W. Hawkins. Ophiolite concept and the evolution of geological thought. Boulder: Geol. Soc. Amer. Spec. Paper 373. 2003. P. 1–16.
- Dilek Y., Furnes H. Ophiolite genesis and global tectonics: geochemical and tectonic fingerprinting of ancient oceanic lithosphere // GSA Bull. 2011. V. 123. № 3/4. P. 387–411.
- Duggen S., Portnyagin M., Baker J. et al. Drastic shift in lava geochemistry in the volcanic-front to rear-arc region of the Southern Kamchatkan subduction zone: evidence for the transition from slab surface dehydration to sediment melting // Geochim. Cosmochim. Acta. 2007. V. 71. P. 452–480.
- Frei D., Liebscher A., Franz G. et al. Trace element partitioning between orthopyroxene and anhydrous silicate melt on the lherzolite solidus from 1.1 to 3.2 GPa and 1230 to 1535°C in the model system Na2O–CaO–MgO–Al2O3–SiO2 // Contrib. Mineral. Petrol. 2009. V. 157. P. 473–490.
- Hawkins J.W. Geology of supra-subduction zones – Implications for the origin of ophiolites // Ophiolite concept and the evolution of geological thought. Eds. Y. Dilek, S. Newcomb, J.W. Hawkins. Boulder: Geol. Soc. Amer. Spec. Paper 373, 2003. P. 227–268.
- Hawthorne F.C., Oberti R., Harlow G.E. et al. IMA report, nomenclature of the amphibole supergroup // Amer. Mine-ral. 2012. V. 97. P. 2031–2048.
- Kamenetsky V.S., Crawford A.J., Meffre S. Factors controlling chemistry of magmatic spinel: an empirical study of associated olivine, Cr-spinel and melt inclusions from primitive rocks // J. Petrol. 2001. V. 42. № 4. P. 655–671.
- Karimov A.A., Gornova M.A., Belyaev V.A. et al. Genesis of pyroxenite veins in supra-subduction zone peridotites: evidence from petrography and mineral composition of Egiingol massif (Northern Mongolia) // China Geology. 2020. V. 3. № 2. P. 299–313.
- Kelemen P.B., Hanghøj K., Greene A.R. One view of the geochemistry of subduction-related magmatic arcs, with an emphasis on primitive andesite and lower crust // Treatise on Geochemistry. V. 3. Ed. L.R. Rudnick. Executive Eds. H.D. Holland and K.K. Turekian. Elsevier, 2003. P. 593–659.
- Korneeva A.A., Nekrylov N., Kamenetsky V.S. et al. Composition, crystallization conditions and genesis of sulfide-saturated parental melts of olivine-phyric rocks from Kamchatsky Mys (Kamchatka, Russia) // Lithos. 2020. V. 370–371. P. 105657.
- Lander A.V., Shapiro M.N., The origin of the modern Kamchatka subduction zone // Eds. J. Eichelberger, E. Gordeev, P. Izbekov et al. Geophysical Monograph Series. 2007. P. 57–64.
- Le Bas M.J., Streckeisen A.L. The IUGS systematics of igneous rocks // J. Geol. Soc. 1991. V. 148. № 5. P. 825–833.
- Locock A.J. An Excel spreadsheet to classify chemical analyses of amphiboles following the IMA 2012 recommendations // Computers & Geosciences. 2014. V. 62. P. 1–11.
- Parkinson I.J., Pearce J.A. Peridotites from the Izu–Bonin–Mariana Forearc (ODP Leg 125): evidence for mantle melting and melt–mantle interaction in a supra-subduction zone setting // J. Petrol. 1998. V. 39. № 9. P. 1577–1618.
- Perk N.W., Coogan L.A., Karson J.A. et al. Petrology and geochemistry of primitive lower oceanic crust from Pito Deep: implications for the accretion of the lower crust at the Southern East Pacific Rise // Contrib. Mineral. Petrol. 2007. V. 154. P. 575–590.
- Portnyagin M., Hoernle K., Hauff F. et al. New data of Cretaceous Pacific MORB from accretionary complexes in Kamchatka: implications for the origin of depleted component in the Hawaiian hotspot lavas // Geophys. Res. Abs. 2006. V. 8. 04937.
- Portnyagin M.V., Savelyev D.P., Hoernle K. et al. Mid-cretaceous Hawaiian tholeiites preserved in Kamchatka // Geology. 2008. V. 36. № 11. P. 903–906.
- Portnyagin M., Hoernle K., Savelyev D. Ultra-depleted melts from Kamchatkan ophiolites: evidence for the interaction of the Hawaiian plume with an oceanic spreading center in the Cretaceous? // Earth Planet. Sci. Lett. 2009. V. 287. P. 194–204.
- Ridolfi F., Renzulli A., Puerini M. Stability and chemical equilibrium of amphibole in calc–alkaline magmas: An overview, new thermobarometric formulations and application to subduction-related volcanoes // Contrib. Mineral. Petrol. 2010. V. 160. P. 45–66.
- Sobolev A.V., Danyushevsky L.V. Petrology and geochemistry of boninites from the north termination of the Tonga Trench: constraints on the generation conditions of primary high-Ca boninite magmas // J. Petrol. 1994. V. 35. № 5. P. 1183–1211.
- Sobolev A.V., Shaussidon M. H2O concentrations in primary melts from supra-subduction zones and mid-ocean ridges: implications for H2O storage and recycling in the mantle // Earth Planet. Sci. Lett. 1996. V. 137. № 1. P. 45–55.
- Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systema-tics of oceanic basalts: implication for mantle composition and processes // Magmatism in the oceanic basins. Eds. A.D. Saunders, M.J. Norry. Geol. Soc. Spec. Publ. 1989. V. 42. P. 313–345.
- Tamura A., Arai S. Harzburgite–dunite–orthopyroxenite suite as a record of supra-subduction zone setting for the Oman ophiolite mantle // Lithos. 2006. V. 90. № 1–2. P. 43–56.
- Tsukanov N.V., Kramer W., Skolotnev S.G. et al. Ophiolites of the Eastern Peninsulas zone (Eastern Kamchatka): age, composition, and geodynamic diversity // Isl. Arc. 2007. V. 16. № 3. P. 431–456.
- Varfalvy V., Hebert R., Bedard J.H., Lafleche M.R. Petrology and geochemistry of pyroxenite dykes in upper mantle peri-dotites of the North Arm Mountain Massif, Bay of Islands Ophiolite, Newfoundland: implications for the genesis of boninitic and related magmas // Canad. Mineral. 1997. V. 35. № 2. P. 543–570.
- Warr L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols // Mineral. Mag. 2021. V.85. P. 291–320.
- Zajacz Z., Halter W. LA-ICPMS analyses of silicate melt inclusions in co-precipitated minerals: Quantification, data analysis and mineral/melt partitioning // Geochim. Cosmochim. Acta. 2007. V. 71. P. 1021–1040.