ЭВОЛЮЦИЯ ВУЛКАНИЗМА ОХОТСКОГО МОРЯ

ЭВОЛЮЦИЯ ВУЛКАНИЗМА ОХОТСКОГО МОРЯ
Т. А. Емельянова, Е. П. Леликов, В. Т. Съедин
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток,
[email protected]
Охотское море располагается в северной части Западно-Тихоокеанской зоны перехода
континент-океан, известной современными проявлениями тектоно-магматической активности. От
Тихого океана акватория моря отделена Курильской островной системой, в которую входят Большая и
Малая Курильские гряды и подводный хребет Витязь. На юге Охотского моря, в тыловой области
Большой Курильской гряды, располагается задуговый бассейн – Курильская глубоководная котловина.
Охотское море, Курильская островная система и Курильская котловина являются молодыми
кайнозойскими структурами, наложенными на палеозойско-мезозойский складчатый фундамент. Этот
фундамент представляет собой раздробленную и ушедшую под уровень моря ступень
континентальной окраины. Выходы фундамента обнаружены на возвышенностях внутренней части
моря, на островах Большой и Малой Курильских гряд, а также на северном и южном плато
подводного хребта Витязь. В пределах указанных структур фундамент сложен одним и тем же
набором палеозойско-мезозойских метаморфических и гранитоидных пород. Метаморфические
породы представлены амфиболитами, «зелеными» кристаллическими сланцами и гнейсами [Васильев
и др., 1979; Леликов, 1992; Ермаков, 1997]. Среди гранитоидов, образующих ряд габбро-граниты,
наибольшим распространением пользуются кварцевые диориты и гранодиориты [Леликов, Маляренко,
1994]. Метаморфические и гранитоидные породы фундамента характеризуются калинатровой
специализацией и наследуют химические черты от более древних пород к молодым.
Вулканическая деятельность в пределах Охотского моря имеет непрерывный характер с
позднего мезозоя до плейстоцена. Радиоизотопные определения возраста вулканогенных пород
охватывают период от 149,0 до 0,932 млн. лет (Емельянова, 2004). Среди этих пород установлены
раннемеловые, позднемеловые, палеоценовые, эоценовые, олигоценовые, миоценовые, плиоценовые и
плейстоценовые вулканические ассоциации. В этой связи, Охотское море является уникальным
объектом, в котором, с той или иной степенью интенсивности, отражены этапы вулканизма,
сопровождавшие развитие всей Западно-Тихоокеанской зоны перехода континент-океан. Это и
позднемезозойский этап формирования окраинно-континентальных вулканических поясов, и
кайнозойские этапы образования впадин окраинных морей, задуговых бассейнов и островных дуг.
Эволюция вулканизма в пределах Охотского моря обусловлена тремя факторами: 1 – сменой
геодинамических режимов растяжения и сжатия (или слабого растяжения); 2 – условиями
формирования вулканических пород (наземными или подводными) и 3 – влиянием сиалической
составляющей гранитно-метаморфического фундамента Охотского моря на генерацию магматических
расплавов. Несмотря на непрерывность вулканической деятельности, наиболее четко в пределах моря
выделяются раннемеловой базальт-андезитовый, позднемеловой дацит-риолитовый, эоценовый и
плиоцен-плейстоценовый этапы вулканизма.
Позднемезозойский период развития восточной окраины Азиатского континента, включающей
и нынешнюю акваторию моря, представлен сменой раннемелового этапа растяжения на
позднемеловой этап сжатия (или слабого растяжения), в течение которых базальт-андезитовый
вулканизм сменился на дацит-риолитовый соответственно. В этот период формируются вулканические
формации Охотско-Чукотского вулканического пояса (ОЧВП). Петрографические и химические
исследования показали одинаковый типовой набор пород и близкий минеральный и химический
состав раннемеловых и позднемеловых вулканитов ОЧВП и Охотского моря, а также принадлежность
тех и других пород к высокоглиноземистой известково-щелочной серии активных континентальных
окраин. Позднемеловые вулканиты развиты на всех возвышенностях внутренней части Охотского
моря.
Раннемеловые
породы
представлены
оливин-клинопироксен-плагиоклазовыми
и
клинопироксен-плагиоклазовыми
базальтами,
амфибол-двупироксен-плагиоклазовыми
андезибазальтами и андезитами и их туфами. Позднемеловые вулканиты включают в свой состав
1
дациты, риолиты, их туфы, часто спекшиеся вплоть до игнимбритов. Текстурно-структурные
особенности вулканических пород, а также наличие большого количества пирокластического
материала (до 20%) свидетельствуют о наземном характере вулканизма Охотского моря в позднем
мезозое.
В эоцене внутренняя часть моря, которая по-прежнему остается сушей, подвергается тектономагматической активизации, связанной с кайнозойским этапом растяжения, ознаменовавшим начало
формирования впадин окраинных морей. Эоценовые вулканиты Охотского моря, развитые вдоль
разломов внутренней его части, образуют ряд от базальтов до риолитов. Наибольшим
распространением пользуются амфибол-двупироксен-плагиоклазовые андезибазальты и андезиты,
которые относятся к высокоглиноземистой известково-щелочной серии активных континентальных
окраин. Эоценовые вулканиты несут признаки наземного извержения, а именно обладают
флюидальной текстурой, характерной для пород, сформировавшихся в наземных лавовых потоках.
Вулканическая деятельность в пределах Охотского моря продолжается в олигоцене и миоцене в
виде слабых вспышек во внутренней части моря, которые являются отголосками более мощных этапов
вулканизма, проявленного в этот период в других районах зоны перехода континент-океан, при
раскрытии котловин Японского и Филиппинского морей и начале формирования островных дуг. В
пределах же Охотского моря олигоцен-миоценовый тектоно-магматический этап наиболее отчетливо
проявился в южной части и привел к формированию Курильской котловины. Во всяком случае,
установлено, что в позднем олигоцене котловина уже представляла собой морской бассейн, на что
указывают находки скелетов диатомей на ее северном склоне [Цой, 2002]. В плиоцен-плейстоцене
новый этап тектоно-магматической активизации привел к формированию многочисленных
вулканических построек по обрамлению Курильской котловины.
Необходимо отметить, что Курильская котловина как задуговый бассейн, по сути, является
главной структурой Охотского моря, объединяющей его с другими окраинными морями зоны
перехода континент-океан. В связи с этим плиоцен-плейстоценовые вулканиты изучены наиболее
тщательно. Развитие этих пород приурочено к местам пересечения продольных и поперечных
разломов [Сергеев и др., 1982]. Представлены они преимущественно амфибол-двупироксенплагиоклазовыми андезибазальтами и биотит-амфибол-двупироксен-плагиоклазовыми андезитами.
Характерными особенностями химического состава являются повышенные содержания Al2O3 , суммы
щелочей, K2O (1,2-2,3%) и других крупноионных литофильных элементов – Rb, Sr и Ba, а также
низкие концентрации TiO2 (менее 1%) и других элементов группы железа – Сo, Ni, V и Cr.
Содержание редкоземельных элементов (РЗЭ) и слабо фракционированное их распределение (La/Sm–
1,65-2,77; La/Yb–1,71-7,04), нормированное к хондриту, указывают на обогащение этих пород легкими
РЗЭ [Lelikov & Emel’yanova, 2004]. На диаграмме Ba/La-La/Yb [Филатова, 2004] фигуративные точки
вулканитов Курильской котловины тяготеют к континентальной известково-щелочной компоненте.
Это указывает на их принадлежность к вулканическим ассоциациям – производным обогащенной
мантии (EMII). Влияние континентальной составляющей на формирование магматических расплавов
подтверждается также высоким соотношением 87Sr/86Sr (0,70378-0,70652) и низким – 143Nd/ 144Nd
(0,51186-0,51262) в породах вулкана Геофизиков, расположенного в восточной части котловины
[Werner et al, 2000]. Плиоцен-плейстоценовые вулканиты несут следы подводного близповерхностного
извержения (шаровые лавы, железо-марганцевые корки, пористая текстура).
Несмотря на смену геодинамических обстановок и условий формирования, позднемезозойские и
кайнозойские вулканические породы Охотского моря, в целом, характеризуются близкими
химическими чертами. К этим чертам относятся принадлежность всех пород к известково-щелочной
серии активных континентальных окраин, повышенные содержания глинозема, общей щелочности,
крупноионных литофильных элементов (K, Rb, Sr и Ba) и пониженные содержания сидерофильных
элементов (Co, Ni, Cr и V). Незначительные отличия отмечены лишь между позднемезозойскими и
плиоцен-плейстоценовыми вулканитами, которые выразились в разных содержаниях TiO2, CaO и K2O.
Позднемезозойские породы характеризуются более высокими концентрациями TiO2 (2,0%) и K2O
(3,0%), а плиоцен-плейстоценовые – CaO (до 10%). Главные химические особенности, объединяющие
и позднемезозойские и кайнозойские вулканиты, обусловлены влиянием сиалической коры, а именно
2
калинатрового гранитно-метаморфического фундамента Охотского моря на формирование
магматических расплавов.
Таким образом, эволюция вулканизма Охотского моря обусловлена, главным образом, сменой
геодинамических обстановок растяжения и сжатия (или слабого растяжения) в позднем мезозое и
интенсивного растяжения в кайнозое, в результате чего меняется тип вулканизма. В раннем мелу
формируются базальт-андезитовый, в позднем мелу – дацит-риолитовый, а в кайнозое – андезитовый
вулканические комплексы. При этом позднемезозойские вулканиты, наряду с метаморфическими и
гранитоидными породами, слагают геологический фундамент Охотского моря и относятся к
образованиям окраинно-континентальных поясов, а кайнозойские отражают этапы тектономагматической активизации в период формирования впадины моря. Наличие большого количества
пирокластического материала среди позднемезозойских пород и некоторые текстурно-структурные
особенности эоценовых вулканитов свидетельствуют о том, что большинство вулканических пород
Охотского моря формировалось в наземных условиях. Лишь плиоцен-плейстоценовые вулканиты
обрамления Курильской котловины несут следы подводного извержения. Позднемезозойские и
кайнозойские породы характеризуются близким химическим составом и принадлежностью к
высокоглиноземистым образованиям известково-щелочной серии активных континентальных окраин.
Этот факт объясняется влиянием калинатрового гранитно-метаморфического фундамента Охотского
моря на генерацию магматических расплавов.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ 06-05-96108 и ДВО 06-III-А-07258.
Список литературы
Васильев Б. И., Жильцов Э. Г., Суворов А. А. Геологическое строение юго-западной части Курильской
системы дуга-желоб. М.: Наука, 1979, 103 с.
Емельянова Т. А. Вулканизм Охотского моря. Владивосток: Дальнаука, 2004, 148 с.
Ермаков В. А. Тектоническое районирование Курильских островов и проблемы сейсмичности // Физика
Земли, 1997, № 1. С.30-47.
Котляр И. Н., Белый В. Ф., Милов А. П. Петрохимия магматических формаций Охотско-Чукотского
вулканогена. Под ред. Н.А. Шило. М.: Наука, 1981, 223 с.
Леликов Е. П. Метаморфические комплексы окраинных морей Тихого океана. Владивосток: ДВО АН
СССР, 1992. С.93-115.
Леликов Е. П., Маляренко А. Н. Гранитоидный магматизм окраинных морей Тихого океана.
Владивосток: Дальнаука, 1994. С.150-156.
Сергеев К. Ф., Ким Ч. У., Кочергин Е. В. Поперечные разломы Курильской островной системы // ДАН
СССР, 1982, Т. 264, № 2. С.412-417.
Филатова И. И. Закономерности динамики окраинноморского магматизма (Корейско-Японский регион) //
Литосфера, 2004, № 3. С.33-56.
Цой И. Б. Палеонтологическая характеристика и биостратиграфия осадочного чехла Охотского моря //
Геология и полезные ископаемые шельфов России: Тез. докл. М.: ГЕОС, 2002. С.323-331.
Lelikov E. P., Emel’yanova T. A. Correlation of Volcanic rocks of the Okhotsk and Japan Seas // 5 th Komex
Workshop on Russian-German Cooperation in the Sea of Okhotsk – Kurile Island Arc. Vladivostok, 2004. P.28.
Werner R., Tararin I.A., Doubik, P. et al. Submarine volcanism in the North-Eastern part of the Kurile Basin:
implications for crustal structure and geodynamic evolution // Third Workshop on Russian-German Cooperation in the
Sea of Okhotsk-Kurile Island Arc System. Moscow, 2000. P.59-60.
3