1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Петрология
  4. T. 31, № 3, 2023

Петрология, 2023, T. 31, № 3, стр. 300-320

Признаки формирования плутонических пород офиолитов Камчатского мыса (Восточная Камчатка) в обстановках океанического и надсубдукционного магматизма

Б. А. Базылев a, *, М. В. Портнягин b, Д. П. Савельев c, Г. В. Леднева d, Н. Н. Кононкова a

a Институт геохимии и аналитической химии РАН им. В.И. Вернадского
Москва, Россия

b GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel
Kiel, Germany

c Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Петропавловск-Камчатский, Россия

d Геологический институт РАН
Москва, Россия

* E-mail: bazylev@geokhi.ru

Поступила в редакцию 24.05.2022
После доработки 25.10.2022
Принята к публикации 18.11.2022

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: офиолиты, дуниты, пироксениты, габброиды, бонинитовый расплав, расплав типа N-MORB, Камчатка

Список литературы

  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.

  6. Высоцкий С.В. Офиолитовые ассоциации островодужных систем Тихого океана. Владивосток: ДВО АН СССР, 1986. 196 с.

  7. Зинкевич В.П., Цуканов Н.В. Формирование аккреционной структуры Восточной Камчатки в позднем мезозое–раннем кайнозое // Геотектоника. 1992. № 4. С. 97–112.

  8. Зинкевич В.П., Константиновская Е.А., Цуканов Н.В. и др. Аккреционная тектоника Восточной Камчатки. М.: Наука, 1993. 272 с.

  9. 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.

  10. 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.

  11. 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.

  12. 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.

  13. 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.

  14. 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.

  15. Пейве А.А. Гипербазиты полуострова Камчатский мыс (Восточная Камчатка) // Тихоокеанская геология. 1987. № 2. С. 41–46.

  16. 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.

  17. Разницин Ю.Н., Хубуная С.А., Цуканов Н.В. Тектоника восточной части Кроноцкого полуострова и формационная принадлежность базальтов // Геотектоника. 1985. № 1. С. 88–101.

  18. Савельев Д.П. Внутриплитные щелочные базальты в меловом аккреционном комплексе Камчатского полуострова (Восточная Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 2003. № 1. С. 14–20.

  19. 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.

  20. 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.

  21. 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.

  22. Хотин М.Ю., Шапиро М.Н. Офиолиты Камчатского мыса (Восточная Камчатка): строение, состав, геодинамические условия формирования // Геотектоника. 2006. № 4. С. 61–89.

  23. 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.

  24. Щербинина Е.А. Нанопланктон палеогеновых отложений Восточно-Камчатского региона // Стратиграфия. Геол. корреляция. 1997. Т. 5. № 2. С. 60–70.

  25. 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.

  26. Arai S. Chemistry of chromian spinel in volcanic rocks as a potential guide to magma chemistry // Mineral. Mag. 1992. V. 56. P. 173–184.

  27. 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.

  28. 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.

  29. 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.

  30. 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.

  31. 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.

  32. Bédard J.H. Trace element partitioning in plagioclase feldspar // Geochim. Cosmochim. Acta. 2006. V. 70. P. 3717–3742.

  33. 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.

  34. 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.

  35. 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.

  36. 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.

  37. 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.

  38. 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.

  39. 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.

  40. 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.

  41. 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.

  42. 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.

  43. 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.

  44. 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.

  45. 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.

  46. Le Bas M.J., Streckeisen A.L. The IUGS systematics of igneous rocks // J. Geol. Soc. 1991. V. 148. № 5. P. 825–833.

  47. 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.

  48. 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.

  49. 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.

  50. 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.

  51. 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.

  52. 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.

  53. 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.

  54. 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.

  55. 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.

  56. 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.

  57. 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.

  58. 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.

  59. 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.

  60. Warr L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols // Mineral. Mag. 2021. V.85. P. 291–320.

  61. 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.

Дополнительные материалы

скачать ESM.xls
Supplementary 1: ESM_1. Mineral compositions of studied rocks
Supplementary 1: ESM_2. Bulk rock chemical and modal mineral compositions of studied rocks
Supplementary 1: ESM_3. Comparison of bulk rock chemical compositions measured with those calculated from mineral composition and mineral modes
Supplementary 1: ESM_4. Mineral/melt partition coefficients for trace elements
Supplementary 1: ESM_5. Estimated amounts (φ tm) and compositions of trapped melts in the rocks (ppm)
Supplementary 1: ESM_6. Compositions of secondary silicate minerals

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Петрология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал