Введение к работе
Актуальность проблемы. Наличие или отсутствие ультраосновных включений в вулканических породах является геологическим фактом, который сам по себе требует объяснения. Упоминание о ксенолитах ультрамафитов встречается едва ли не в каждом вулканологическом описании и, тем не менее, в любом геологическом или петрологическом словаре смысл трактовки термина "ксенолит" заключается в его чужеродное и следовательно появление ксенолитов в вулканитах связывается с фактором случайности. Однако, решить вопрос о том, является ли включение ксенолитом или имеет более тесные связи с вмещающей породой можно, лишь, проведя обтоятельные петрологические исследования. Актуальность затронутой проблемы определяется тем, что она имеет прямое отношение к ряду приоритетных направлений, которые характеризуют современное развитие магматической петрологии.
Хорошо известно, что состав вулканических пород может находиться в разной степени приближения к тому магматическому расплаву, который изначально появляется в глубинах Земли. Реконструировать первичный магматический состав, проследить историю эволюции расплава - одна из основных задач петрологии.
В 60-е годы для анализа составов исходных расплавов часто привлекались всевозможные коррелятивные диаграммы, построенные по методу А.Н.Заварицкого, с использованием индексов Пикока, Х.Куно, А.Ритмана. При изучении интрузивных образований, в особенности расслоенных серий, в качестве исходных жидкостей принимались составы закаленных эндоконтактовых разностей пород.
В последние два десятилетия состав исходных расплавов представляется как результат суммарного влияния многих источников, роль которых учесть бывает очень трудно.
Однако, еще А.Е.Рингвудом при обосновании пиро-литовой модели состава верхней мантии в качестве критериев первичности магм, наряду с их магнезиальностью и высокими содержаниями Ni и Сг принималось присутствие в породе барофильной или высокотемпературной кристаллической фазы. Последний критерий, вероятно, является наиболее надежным при решении этой проблемы.
Общепринятым также является представление о том, что вещество магматических пород в той или иной степени отражает особенности геодинамической обстановки проявления магматизма. С этих позиций, вероятно, интересным будет оценить индикаторные возможности ксенолит-содержа-щих вулканитов, а также проследить, как меняется состав и минералогические особенности самих ксенолитов при переходе от одного геодинамического режима их проявления к другому.
В геологической литературе имеется обширнейший материал по изучению ксенолитов в связи с вулканитами континентальных или океанических областей. Менее изучены и менее известны включения в вулканических породах островодужных систем.
После выхода в 1959 году известной сводки Росса с соавторами представления о ксенолитах, как удивительно однообразных по химизму и минералогии образованиях, испытали существенные коррективы. Однако мнение о том, что "истинно „мантийными" могут быть только включения гранатовых или шпинелевых перидотитов с характерной для них минералогией глубоко укоренилось в сознании ученых. Поэтому, когда появились первые детальные работы по "остро-водужным" ксенолитам и обнаружились их существенные отличия от "классических" континентальных лерцолитов и сходство с составами гипербазитовых массивов ученые единодушно признали в них обломки, отторженные от этих массивов. В представленной работе автора дается иная трактовка этих особенностей. Ксенолитный материал, в целом, рассматривается не как отражение некоторого пассивного субстрата, а в эволюционном плане с возможным учетом всех тех изменений, которые он испытал.
Цели и задачи исследования. Целью настоящего исследования является выяснение характера геологических и пет-ролого-геохимических взаимоотношений между включениями ультрамафитов и несущими их вулканитами для петрологических построений.
В задачу исследования входило:
1.Разработка критериев типизации ксенолит-содержа-щих вулканитов в общей иерархии вулканических серий и ассоциаций.
2.Изучение закономерностей изменения петрографических и минералогических особенностей включений ультра-
мафитов в вулканитах разного состава и различного геоструктурного положения.
З.Выяснение условий образования и преобразования включений.
Научная новизна. Работа является первой попыткой систематизации данных о характере взаимоотношений ксенолитов и вмещающих вулканических пород на обширной территории восточно-азиатской окраины, которая характеризуется большим разнообразием геодинамических обстановок проявления позднекайнозойского вулканизма, пестротой состава его продуктов, обилием и разнотипностью встречающихся здесь базит-гипербазитовых включений. Впервые с использованием представительного аналитического материала установлена зависимость между минералогическими особенностями включений ультрамафитов и петролого-геохимическим типом вулканитов.
Выявлена стадийность изменения составов включений в ряду лерцолит-верлит-гарцбургит в ходе их декомпресси-онного преобразования при движении расплавов к земной поверхности. Показано, что каждой стадии преобразования включений может соответствовать определенный их тип в вулканитах из различных регионов переходной области.
Работа основана на результатах 35-летних исследований, за время которых автору довелось провести 29 полевых сезонов, участвовать в 4-х рейсах "НИС Вулканолог", работать во многих районах рассматриваемой переходной области: на Камчатке, Курилах, в Корякин и на Чукотке, в пределах, Западных Алеут, Юго-Восточного Вьетнама и шельфа Южно-Китайского моря, а также - Мексиканского вулканического пояса. Для привлечения сравнительного материала использованы многочисленные литературные источники.
Основные выводы (защищаемые положения).
1. Содержащие ультраосновные включения вулканиты
являются дериватами, наиболее приближенных к родона-
чальным магматических расплавов, образовавшихся в услови
ях одной из трех фаций магмогенерации: пироп-гранатовой,
шпинель-пироксеновой или оливин-плагиоклазовой.
2. Область перехода между Тихим океаном и Азиатским
континентом характеризуется закономерным изменением
составов продуктов вулканизма и типов ассоциирующих с
ним ультраосновных включений. В обстановке окраинно -
континентального рифтогенеза в связи с базанитами и ще
лочными оливиновыми базальтами отмечается шпинель-
лерцолитовый тип включений. Базальты с внутриплитными геохимическими признаками, развитые в пределах активных континентальных окраин и зрелых островных дуг, характеризуются наличием верлитового типа включений. В связи с вулканизмом островодужного типа присутствуют две ассоциации включений дунит-гарцбургитовая и пироксенит-верлит-кортландитовая. Обе ассоциации характеризуются условиями оливин-плагиоклазового равновесия.
3. Процесс декомпрессионной перекристаллизации и плавления включений по мере движения расплавов к земной поверхности имеет этапный характер с выделением: шпи-нель-лерцолитовой, верлитовой и гарцбургитовой стадий их эволюции. Эти стадии в вещественном составе соответствуют трем основным минеральным ассоциациям включений тыловой, промежуточной и фронтальной зон рассматриваемой переходной области.
4.В ходе декомпрессионного плавления и перекристаллизации включений закономерно меняется как состав включений, так и характер ассоциирующего магматического расплава. В общем плане сообщество ксенолит-вулканит следует рассматривать в качестве саморегулирующейся геологической системы.
5. Установленные петрологические и изотопно-геохимические корреляции включений и вмещающих их вулканитов свидетельствуют об их генетическом родстве во всех зонах проявления.
Практическая значимость работы. Исследования по петролого-геохимической типизации ксенолит-содержащих вулканитов, петрографо-минералогический анализ находящихся в них включений из разных геоструктурных областей зоны перехода Тихий океан-Азиатская окраина несомненно важны для целей геологического картирования, палеоре-конструкций, изучения геодинамических режимов и понимания металлогенической специализации различных магм.
Обьем и структура работы. Диссертация, обьемом 437 страниц, состоит из введения, заключения, шести глав, 45 таблиц и 82 рисунков.
Публикация и апробация работы По теме опубликована одна монография и 7 тематических сборников, более 120 статей и тезисов преимущественно в центральных и зарубежных (5) изданиях. Основные положения работы докладывались на различных региональных, всесоюзных и международных совещаниях и симпозиумах, в том числе, на IV и V
Всесоюзных петрографических совещаниях, на V и VI Всесоюзных вулканологических совещаниях, на XV Ассамблее МГГС (Москва), на III советско-японском симпозиуме по геодинамике и вулканизму зоны перехода от Азиатского континента к Тихому океану ';' на международном совещании "Происхождение основных типов базальтов" (Рейкьявик,), на Всесоюзном симпозиуме" "Ультраосновные магмы и их металлогения" , на международном симпозиуме "Строение и динамика переходных зон"' (Москва, 1983), на XII семинаре "Геохимия магматических пород" , на I конференции по геологии Индокитая (Хошимин,), на II Всесоюзном симпозиуме по геохимии изотопов , на Всесоюзном совещании "Офиолиты восточной окраины Азии" и др.
Работа начата в лаборатории взаимосвязи поверхностного и глубинного магматизма Института вулканологии ДВО РАН и закончена в лаборатории петрологии и геохимии Института вулканической геологии и геохимии ДВО РАН. Исследования проводились в тесном контакте с коллегами этого и других академических институтов, МинГео России, а также с некоторыми зарубежными учеными. Это, прежде всего, О.Н.Волынец, Г.Б.Флеров, К.Н.Рудич, М.А.Фавор-ская, Д.И.Фрих- Хар, Г.П.Авдейко, В.А.Ермаков, И.В.Мелекес-цев. В творческом общении с ними, а также с С.А.Щекой, А.И.Ханчуком, ИАТарариным, Б.В.Ивановым, Г.Н.Аноши-ным, В.И.Шараповым, М.Г.Патокой, В.В.Пономаревой, ОАБрайцевой, А.Е.Шанцером, Н.Н.Шилиным, Дж.М.Ягод-зински (США), В.А.Селиверстовым, Г.П.Пономаревым, А.И.Цюрупой, Н.И.Селиверстовым, Т.Г.Чуриковой, С.А.Ху-буная, А.А.Алискеровым обсуждались многие аспекты работы и готовились совместные публикаций. В разное время автор обращался за помощью и консультациями к В.В.Кепежинскас, ААМаракушеву, Дж.Дэвидсону (США), Г.Вернеру (Германия). Автор глубоко признателен всем перечисленным коллегам за поддержку и полезные дискуссии, способствовавшие становлению его взглядов на проблемы происхождения и эволюции магм в активных континентальных окраинах и на островных дугах. Автор признателен также Н.С.Хану и Н.Ч.Иему за помощь в организации полевых работ на территории Вьетнама и С.Де Ла Круз на территории Мексики. Автор сознает, что проблема связи вулканитов и выносимых ими включений обширна и далеко выходит за рамки настоящего исследования. Однако приведенный в работе фак-
тический материал и его интерпретация, возможно, внесут посильный вклад в ее решение.