Sources of the melts of quaternary hauyne alkaline basaltoids in the Lesser Caucasus. Communication 2. The nature of the enriched lithospheric source

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Geochemical and isotopic–geochemical (Sr–Nd–Pb) data on the quaternary intraplate hauyne basanites and ordanshites in the Lesser Caucasus provide an insight into the most probable nature (characteristics of the composition and the depth of occurrence) of the EM II type enriched mantle source, from which, along with the Caucasus OIB-type plume–asthenospheric source, the parental melts of the rocks were derived. The source of the type was demonstrated to have been modified by a subduction-related component. Data are presented on the likely timing and mechanisms of contamination of the magma-generation regions with slab material. Our data suggest that the residue in the mantle source contained garnet, amphibole, and rutile. Our results led us to conclude that the source enriched in incompatible elements was most probably subduction-modified (in the course of Mesozoic and, perhaps, also Paleogene subduction events) subcontinental lithospheric mantle of the EM II type, which likely corresponded to rutile-bearing amphibole–garnet peridotite.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

S. Bubnov

Institute of Geology of ore Deposits, Petrography, Geochemistry, and Mineralogy RAS

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: bubnov@igem.ru
Ресей, Staromonetny lane, 35, Moscow, 119017

Yu. Goltsman

Institute of Geology of ore Deposits, Petrography, Geochemistry, and Mineralogy RAS

Email: bubnov@igem.ru
Ресей, Staromonetny lane, 35, Moscow, 119017

I. Kondrashov

Institute of Geology of ore Deposits, Petrography, Geochemistry, and Mineralogy RAS

Email: bubnov@igem.ru
Ресей, Staromonetny lane, 35, Moscow, 119017

T. Oleinikova

Institute of Geology of ore Deposits, Petrography, Geochemistry, and Mineralogy RAS

Email: bubnov@igem.ru
Ресей, Staromonetny lane, 35, Moscow, 119017

A. Dokuchaev

Institute of Geology of ore Deposits, Petrography, Geochemistry, and Mineralogy RAS

Email: bubnov@igem.ru
Ресей, Staromonetny lane, 35, Moscow, 119017

Әдебиет тізімі

  1. Бубнов С.Н., Гольцман Ю.В., Кондрашов И.А., Олейникова Т.И., Докучаев А.Я. Источники расплавов четвертичных гаюиновых щелочных базальтоидов Малого Кавказа. Сообщение 1. Результаты геохимических и изотопных (Sr–Nd–Pb) исследований // Вулканология и сейсмология. 2024. № 6. С. 55–79.
  2. Keskin M., Чугаев А.В., Лебедев В.А. и др. Геохронология и природа мантийных источников позднекайнозойского внутриплитного магматизма фронтальной части Аравийской плиты (неокайнозойская область Караджадаг, Турция). Сообщение 2. Результаты геохимических и изотопных (Sr–Nd–Pb) исследований // Вулканология и сейсмология. 2012. № 6. С. 41–70.
  3. Лебедев В.А., Чернышев И.В., Сагателян А.К. и др. Миоплиоценовый вулканизм Центральной Армении: геохронология и роль AFC-процессов в петрогенезисе магм // Вулканология и сейсмология. 2018. № 5. С. 18–42.
  4. Лебедев В.А., Чернышев И.В., Чугаев А.В. и др. Геохронология извержений и источники вещества материнских магм вулкана Эльбрус (Большой Кавказ): результаты K–Ar и Sr–Nd–Pb изотопных исследований // Геохимия. 2010. № 1. С. 45–73.
  5. Меликсетян Х., Никогосян И., Джрбашян Р. и др. Четвертичный моногенный вулканизм Капанского блока: вулканология, геохронология и геохимия (ЮВ часть Республики Армения) // Известия НАН РА. Науки о Земле. 2019. Т. 72. № 2. С. 19–42.
  6. Плечов П.Ю., Щербаков В.Д., Некрылов Н.А. Экстремально магнезиальный оливин в магматических породах // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 12. С. 2129–2147.
  7. Сущевская Н.М., Соболев А.В., Лейченков Г.Л. и др. Роль пироксенитовой мантии в формировании расплавов мезозойского плюма Кара (по результатам изучения магматических пород западной части Земли Королевы Мод, Восточная Антарктида) // Геотектоника. 2021. Т. 66. № 4. С. 308–328.
  8. Тейлор С.Р., Мак-Леннан С.М. Континентальная кора: ее состав и эволюция. М.: Мир, 1988. 384 с.
  9. Allen M.B., Kheirkhah M., Neill I. et al. Generation of Arc and Within-plate Chemical Signatures in Collision Zone Magmatism: Quaternary Lavas from Kurdistan Province, Iran // J. Petrol. 2013. V. 54. № 5. P. 887–911.
  10. Arai S. Characterisation of spinel peridotites by olivine–spinel compositional relationships: review and interpretation // Chem. Geol. 1994. V. 113. P. 191–204.
  11. Arai S. Chemistry of chromian spinel in volcanic rocks as a potential guide to magma chemistry // Mineral. Magazine. 1992. V. 56. P. 173–184.
  12. Bagcı U., Alpaslan M., Frei R. et al. Different degrees of partial melting of the enriched mantle source for Plio-Quaternary basic volcanism, Toprakkale (Osmaniye) region, southern Turkey // Turkish Journal of Earth Sciences. 2011. V. 20. P. 115–135.
  13. Borisov A., Aranovich L. Rutile solubility and TiO2 activity in silicate melts: An experimental study // Chemical Geology. 2020. V. 556. P. 1–13.
  14. Class C., Miller D.M., Goldstein S.L., Langmuir C.H. Distinguishing melt and fluid subduction components in Umnak volcanics: Aleutian arc // Geochem. Geophys. Geosys. 2000. V. 1. P. 1–34.
  15. Condie К. High field strength element ratios in Archean basalts: a window to evolving sources of mantle plumes? // Lithos. 2005. V. 79. P. 491–504.
  16. Elburg M. A., Bergen M. V., Hoogewerff J. et al. Geochemical trends across an arc–continent collision zone: magma sources and slab–wedge transfer processes below the Pantar Strait volcanoes, Indonesia // Geochim. Cosmochim. Acta. 2002. V. 66. P. 2771–2789.
  17. Elliot T., Plank T., Zindler A. et al. Element transport from slab to volcanic front at the Mariana arc // J. of Geophys. Res. 1997. V. 102. Р. 14991–15019.
  18. Ernst R.E., Pease V., Puchkov V.N. et al. Geochemical characterization of Precambrian magmatic suites of the southeastern margin of the East European craton, Southern Urals, Russia // Геологический сборник № 5 Института геологии УНЦ РАН. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. С. 119–161.
  19. Fitton J.G., Godard M. Origin and evolution of magmas on the Ontong Java Plateau // Origin and Evolution of the Ontong Java Plateau. 2004. V. 229. Geological Society of London Special Publication. P. 151–178.
  20. Flower M.F.J., Zhang M., Chen C.-Y. et al. Magmatism in the South China Basin 2. Post-spreading Quaternary basalts from Hainan Island, South China // Chemic. Geology. 1992. V. 97. P. 65–87.
  21. Foley S.F., Barth M.G., Jenner G.A. Rutile/melt partition coefficients for trace elements and an assessment of the influence of rutile on the trace element characteristics of subduction zone magmas // Geochim. Cosmochim. Acta. 2000. V. 64. P. 933–938.
  22. Furman T., Graham D. Erosion of lithospheric mantle beneath the East African Rift system: geochemical evidence from the Kivu volcanic province // Lithos. 1999. V. 48. P. 237–262.
  23. Gómez-Tuena A., Langmuir C.H., Goldstein S.L. et al. Geochemical evidence for slab melting in the Trans-Mexican Volcanic Belt // J. Petrol. 2007. V. 48. C. 537–562.
  24. Green D.H., Wallace M.E. Mantle metasomatism by ephemeral carbonatite melts // Nature. 1988. V. 336. P. 459–462.
  25. Green T.H., Pearson N. Ti-rich accessory phase saturation in hydrous mafic–felsic compositions at high P, T // Chemical Geology. 1986. V. 54. P. 185–201.
  26. Herzberg C., Asimow P.D. Petrology of some oceanic island basalts: PRIMELT2.XLS software for primary magma calculation // Geochem. Geophys. Geosys. 2008. V. 9. № 9. P. 1–25.
  27. Hoang N., Flower M.F. Petrogenesis of Cenozoic basalts from Vietnam: implication for origins of a “diffuse igneous province” // J. Petrol. 1998. V. 39. № 3. P. 369–395.
  28. Ionov D., Gregoire M., Prikhodko V. Feldspar-Ti-oxide metasomatism in off-cratonic continental and oceanic upper mantle // Earth and Planet. Sci. Lett. 1999. V. 165. P. 37–44.
  29. Ivanov A.V. Deep-level geodynamics: boundaries of the process according to geochemic and petrologic data // Geodynamics & Tectonophysics. 2010. V. 1. № 1. P. 87–102.
  30. Kalfoun F. Ionov D., Merlet C. HFSE residence and Nb/Ta ratios in metasomatised, rutile-bearing mantle peridotites // Earth and Planet. Sci. Lett. 2002. V. 199. P. 49–65.
  31. Krienitz M.S., Haase K.M., Mezger K. et al. Magma genesis and crustal contamination of continental intraplate lavas in northwestern Syria // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2006. V. 151. P. 698–716.
  32. Krienitz M.S., Haase K.M., Mezger K. et al. Magma genesis and mantle dynamics at the Harrat Ash Shamah Volcanic Field (Southern Syria) // J. Petrol. 2007. V. 48. P. 1513–1542.
  33. Lambart S., Laporte D., Schiano P. Markers of the pyroxenite contribution in the major-element compositions of oceanic basalts: Review of the experimental constraints // Lithos. 2013. V. 160‒161. P. 14–36.
  34. LaTourette T., Hervig R.L., Holloway J.R. Trace element partitioning between amphibole, phlogopite, and basanite melt // Earth and Planet. Sci. Lett. 1995. V. 135. P. 13–30.
  35. Lustrino M., Wilson M. The circum-Mediterranean anorogenic Cenozoic igneous province // Earth-Science Reviews. 2007. V. 81. P. 1–65.
  36. Lustrino M., Keskin M., Mattioli M. et al. Heterogeneous mantle sources feeding the volcanic activity of Mt. Karacadag (SE Turkey) // Journal of Asian Earth Sciences. 2012. V. 46. P. 120–139.
  37. Neill I., Meliksetian Kh., Allen M.B. et al. Pliocene-Quaternary volcanic rocks of NW Armenia: magmatism and lithospheric dynamics within an active orogenic plateau // Lithos. 2013. V. 180–181. P. 200–215.
  38. Oyan V., Keskin M., Lebedev V.A. et al. Petrology and geochemistry of the Quaternary mafic volcanism to the NE of Lake Van, eastern Anatolian collision zone, Turkey // J. Petrol. 2017. V. 58. № 9. P. 1701–1728.
  39. Parlak O., Delaloye M., Kozlu H. et al. Trace element and Sr–Nd isotope geochemistry of the alkali basalts observed along the Yumurtalık Fault (Adana) in southern Turkey // Yerbilimleri. 2000. V. 22. P. 137–148.
  40. Pearce J.A. Role of the sub-continental lithosphere in magma genesis at active continental margins // Continental Basalts and Mantle Xenoliths. U.K.: Shiva Press, 1983. P. 230–249.
  41. Pin Yan, Deng H. Liu H. et al. The temporal and spatial distribution of volcanism in the South China Sea region // J. Asian Earth Sci. 2006. V. 27. P. 647‒659.
  42. Plank T. The chemical composition of subducting sediments // Treatise on Geochemistry. 2nd ed. Oxford: Elsevier, 2014. V. 4. P. 607–629.
  43. Rollinson H.R. Using geochemical data. Evaluation, presentation, interpretation. London: Longman, 1993. 379 p.
  44. Ryerson F., Watson E. Rutile saturation in magmas; implications for Ti–Nb–Ta depletion in island-arc basalts // Earth and Planet. Sci. Lett. 1987. V. 8. P. 225–239.
  45. Saal A.E., Hauri E.H., Langmuir S.H., Perfit M.R. Vapour undersaturation in primitive mid-ocean-ridge basalt and the volatile content of Earth’s upper mantle // Nature. 2002. V. 419. P. 451–455.
  46. Shaw J.E., Baker J.A., Menzies M.A. et al. Petrogenesis of the largest intraplate volcanic field on the Arabian Plate (Jordan): a mixed lithosphere-asthenosphere source activated by lithospheric extension // J. Petrol. 2003. V. 44. P. 1657–1679.
  47. Sheppard S., Taylor W.R. Barium- and LREE-rich, olivine–mica-lamprophyres with affinities to lamproites, Mt. Bundey, Northern Territory, Australia // Lithos. 1992. V. 28. P. 303–325.
  48. Sobolev A.V., Hofmann A.W., Kuzmin D.V. et al. The amount of recycled crust in sources of mantle-derived melts // Science. 2007. V. 316(5823). P. 412–417.
  49. Sobolev A.V., Sobolev D.V., Kuzmin D.V. et al. Siberian meimechites: origin and relation to flood basalts and kimberlites // Russian Geology and Geophysics. 2009. V. 50. P. 999–1033.
  50. Sugden P. J., Savov I. P., Wilson M. et al. The Thickness of the Mantle Lithosphere and Collision-Related Volcanism in the Lesser Caucasus // J. Petrol. 2019. V. 60. № 2. P. 199–230.
  51. Sun Shen-su, McDonough W.F. Chemical and Isotopic Systematics of oceanic basalts: implications for Mantle Composition and Processes // Magmatism in the Ocean Basins Spec. Publ. Vol. Geol. Soc. London. 1989. № 42. P. 313–345.
  52. Tu K., Flower M.F.J., Carison R.W., Xie G. H. et al. Magmatism in the South China Basin: I, Isotopic and trace element evidence for an endogenous Dupal mantle component // Chem. Geol. 1992. V. 97. P. 47–63.
  53. Turner S.P. On the time-scales of magmatism at island-arc volcanoes // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 2002. Series A 360. P. 2853–2871.
  54. White W.M., Duncan R.A. Geochemistry and geochronology of the Society Island: new evidences for deep mantle recycling / Eds A. Basu, S.R. Hart // Earth Processes: Reading the Isotopic Code. AGU Geophysical Monograph Series. 1996. V. 95. P. 183–206.
  55. Whitney D.L., Evans B.W. Abbreviations for names of rock-forming minerals // Amer. Mineral. 2010. V. 95. P. 185–187.
  56. Workman R.K., Hart S.R. Major and trace element composition of the depleted MORB mantle (DMM) // Earth Planet. Sci. Lett. 2005. V. 231. P. 53–72.
  57. Xiong X.L., Adam J.D., Green T.H. Rutile stability and rutile/melt partitioning during partial melting of hydrous basalt: implication for TTG genesis // Chem. Geol. 2005. V. 218. P. 339–359.
  58. Yan Q., Shi X., Castillo P.R. The late Mesozoic-Cenozoic tectonic evolution of the South China Sea: A petrologic perspective // Journal of Asian Earth Sciences. 2014. V. 85(2). P. 178–201.
  59. Yang Z.F., Li J., Jiang Q.B. et al. Using Major Element Logratios to Recognize Compositional Patterns of Basalt: Implications for Source Lithological and Compositional Heterogeneities // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2019. V. 124(4). P. 3458–3490.
  60. Zindler A., Hart S. Chemical geodinamics // Annu. Rev. Earth and Planet. Sci. 1986. V. 14. P. 493–571.
  61. Zou H., Fan Q. U-Th isotopes in Hainan basalts: Implications for sub-asthenospheric origin of EM2 mantle end-member and the dynamics of melting beneath Hainan Island // Lithos. 2010. V. 116(1–2). P. 145–152.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Multielement and REE diagrams for alkaline basaltoids of the Kapan neovolcanic center of the Lesser Caucasus. The element concentrations are normalized to the primitive mantle, according to [Sun, McDonough, 1989], REE – to chondrite, according to [Sun, McDonough, 1989]. Green diamonds – Hyn-Ol-basanites, gray circles – Hyn-Amp-tephrites (ordanshites).

Жүктеу (28KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Nb/Yb–Dy/Yb diagram [Fitton, Godard, 2004; Workman, Hart, 2005; Neill et al., 2013] for Quaternary alkaline basaltoids of the Kapan center of the Lesser Caucasus. Model curves of partial melting of Grt-lherzolite and Spl-lherzolite, after [Neill et al., 2013]. See Fig. 1 for legend.

Жүктеу (14KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. La/Nb–87Sr/86Sr diagram for Quaternary alkaline basaltoids of the Kapan center of the Lesser Caucasus. See Fig. 1 for legend.

Жүктеу (9KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Ta/Yb−Th/Yb diagram [Pearce, 1983] for Quaternary alkaline basaltoids of the Kapan center (Lesser Caucasus). Composition fields of GLOSS rocks ‒ [Plank, 2014], active continental margins ‒ [Pearce, 1983]. Composition fields of within-plate basalts of the Arabian Plate ‒ [Shaw et al., 2003; Krienitz et al., 2006, 2007; Lustrino, Wilson, 2007], the Lake Van region (Eastern Anatolia) ‒ [Oyan et al., 2017] and the Karacadağ and Hatay regions (Turkey) ‒ [Parlak et al., 2000; Bagcı et al., 2011; Lustrino et al., 2012; Keskin et al., 2012]. Average composition of rocks in an Eocene island arc, Eastern Turkey ‒ [Neill et al., 2013]. Average compositions of E-MORB, N-MORB, OIB, PM, UC and GLOSS reservoirs ‒ [Sun, McDonough, 1989; Taylor, McLennan, 1988; Plank, 2014]. Green diamonds – Hyn-Amp basanites; grey circles – Hyn-Amp tephrites (ordanschites); purple triangles – subduction-related rocks of Jurassic-Paleogene igneous complexes of the Kapan zone basement, after [Mederer et al., 2013].

Жүктеу (53KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Ba/Rb–Rb/Sr diagram [Furman, Graham, 1999; Allen et al., 2013; Oyan et al., 2017] for Quaternary alkaline basaltoids of the Kapan center of the Lesser Caucasus. See Fig. 1 for legend.

Жүктеу (14KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».