The role of earth mantle in the development of early Paleozoic oceanic islands volcanism (for the geochemical data of OIB from SE Altai Mountains) | Geosphere Research. 2017. № 1. DOI: 10.17223/25421379/2/4

The role of earth mantle in the development of early Paleozoic oceanic islands volcanism (for the geochemical data of OIB from SE Altai Mountains)

In southeastern part of Gorny Altai (Irbistu River), high-Ti K-subalkaline basalts (TiO₂ 3-4; Na₂O + K₂O 3,4-7,7 wt. %; K₂O/Na₂O up to 1,8-2,2) were found among Early Paleozoic metaflysch. Volcanics have similar level of enrichment in LILE and HFSE (Rb 3040, Ba 240-377, Zr 350-485, Nb 55-100, REE 190-300 ppm), fractioning of lanthanides (La/Yb = 12-14) , and number of indicator ratios (Nb/U 45-56; Th/La 0,11-0,13; Th/Nb 0,07-0,08; Rb/Nb 0,31-0,54; Ba/Nb 3-4,7; La/Nb 0,57-0,64) to derivatives of OIB mag-matism with intraplate plume nature. Wide ranges of isotopic composition of Nd and Sr (е_шТ 1,7-5,0; ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr_T 0,7026-0,7039, s_SrT from -18 to +0,1) suggest heterogeneity of sources of mantle basalt melt and absence of its interaction with supracrustal material. Primary ratios of Pb isotopes (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb 17,75-17,85, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb 15,48-15,49, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb 37,35-37,62) also indicate the above scenario. We are considering possibility of magma generation under conditions of PREMA mixing with EM 1, but without participation of HIMU component, which often initiates OIB volcanism. Distribution of LREE and HREE determined in the rocks could be caused by 7-8% equilibrium melting of standard garnet-bearing mantle lherzolite, which lead to generating of primary magma similar to middle OIB. Presence of insignificant amount of spinel in the source or mixing of peridotite with different composition is also possible.

Download file

Counter downloads: 147

Keywords

вулканизм океанских островов, геохимия рассеянных элементов и изотопов Nd-Sr-Pb, мантия, генерация базальтовых магм, Горный Алтай, oceanic islands volcanism, geochemistry of trace elements and Nd-Sr-Pb isotopes, mantle, generation of basaltic magmas, Gorny Altai

Authors

Name	Organization	E-mail
Vrublevskii Vassily V.	Tomsk State University	vasvr@yandex.ru
Krupchatnikov Vassily Iv.	Tomsk State University
Gertner Igor F.	Tomsk State University

Всего: 3

References

Волкова Н.И., Ступаков С.И., Третьяков Г.А. и др. Глаукофановые сланцы Уймонской зоны - свидетельство ордовикских аккреционно-коллизионных событий в Горном Алтае // Геология и геофизика. 2005. Т. 46 (4). С. 367-382

Врублевский В.В., Крупчатников В.И., Изох А.Э., Гертнер И.Ф. Щелочные породы и карбонатиты Горного Алтая (комплекс эдельвейс): индикатор раннепалеозойского плюмового магматизма в Центрально-Азиатском складчатом поясе // Геология и геофизика. 2012. Т. 53 (8). С. 945-963

Врублевский В.В., Котельников А.Д., Крупчатников В.И. Позднедокембрийский OIB-магматизм Кузнецкого Алатау, Сибирь: геохимические особенности вулканитов кульбюрстюгской свиты // Доклады Академии наук. 2016. Т. 469 (4). С. 457460

Гусев А.И. Метабазиты Алтая, близкие к мантийным базальтоидам Dupal-аномалии // Природные ресурсы Горного Алтая. 2014. № 18 (1-2). С. 13-23

Добрецов Н.Л., Буслов М.М., Сафонова И.Ю., Кох Д.А. Фрагменты океанических островов в структуре Курайского и Катунского аккреционных клиньев Горного Алтая // Геология и геофизика. 2004. Т. 45 (12). С. 1381-1403

Крупчатников В.И., Врублевский В.В., Гертнер И.Ф., Кривчиков В.А. Базальты OIB-типа бассейна р. Ирбисту, юго-восток Горного Алтая: свидетельство HIMU-компонента в магматическом источнике // Доклады Академии наук. 2011. Т. 439 (5). С. 665-668

Крупчатников В.И., Врублевский В.В., Крук Н.Н. Раннемезозойские лампроиты и монцонитоиды юго-востока Горного Алтая: геохимия, Sr-Nd изотопный состав, источники расплавов // Геология и геофизика. 2015. Т. 56 (6). С. 1057-1079

Рассказов С.В., Брандт С.Б., Брандт И. С., Иванов А.В. Радиоизотопная геология в задачах и примерах. Новосибирск : Изд-во ГЕО, 2005. 268 с

Сафонова И.Ю. Геохимическая эволюция внутриплитного океанического магматизма Палеоазиатского океана от позднего неопротерозоя до раннего кембрия // Петрология. 2008. Т. 16 (5). С. 527-547

Сафонова И.Ю., Симонов В.А., Буслов М.М., Ота Ц., М^уяма Ш. Неопротерозойские базальты Палеоазиатского океана из Курайского аккреционного клина (Горный Алтай): геохимия, петрогенезис, геодинамические обстановки формирования // Геология и геофизика. 2008. Т. 49 (4). С. 335-356

Сафонова И.Ю., Буслов М.М., Симонов В.А. и др. Геохимия, петрогенезис и геодинамическое происхождение базальтов из Катунского аккреционного комплекса Горного Алтая (Юго-Западная Сибирь) // Геология и геофизика. 2011. Т. 52 (4). С. 541-567

Armienti P., Gasperini D. Do we really need mantle components to define mantle composition? // Journal of Petrology. 2007. V. 48 (4). Р. 693-709

Bi J.H., Ge W.C., Yang H et al. Geochronology, geochemistry and zircon Hf isotopes of the Dongfanghong gabbroic complex at the eastern margin of the Jiamusi Massif, NE China: Petrogensis and tectonic implications // Lithos. 2015. V. 234/235. Р. 27-46

Bo L., Bao-Fu H., Zhao X. et al. The Cambrian initiation of intra-oceanic subduction in the southern Paleo-Asian Ocean: Further evidence from the Barleik subductionrelated metamorphic complex in the West Junggar region, NW China // Journal of Asian Earth Sciences. 2016. V. 123. Р. 1-21

Condiе K.C. Mantle plumes and their record in Earth history. Cambridge : Cambridge Univ. Press, 2001. 305 p. Condie K.C. High field strength element ratios in Archean basalts: a window to evolving sources of mantle plumes? // Lithos. 2005. V. 79. Р. 491-504

Dickin A.P. Radiogenic isotope geology. N.Y. : Cambridge University Press, 2005. 492 p

Hart S.R. A large scale isotope anomaly in the Southern Hemisphere mantle // Nature. 1984. V. 309. Р. 753-757

Hart S.R., Hauri E.H., Oschmann L.A, Whitehead J. A. Mantle plumes and entrainment: isotopic evidence // Science. 1992. V. 256. Р. 517-520

Hofmann A.W. Sampling mantle heterogeneity through oceanic basalts: isotopes and trace elements // Treatise on Geochemitry. Elsevier Ltd., 2003. V. 2. Р. 61-101

Jackson M.G., Hart S.R., Koppers A.A.P., Staudigel H., Konter J., Blusztajn J., Kurz M., Russell M.A. The return of subducted continental crusr in Samoan lavas // Nature. 2007. V. 448. Р. 684-687

Klemme S., O'Neill H. StC. The near-solidus transition from garnet lherzolite to spinel lherzolite // Contrib. Mineral. Petrol. 2000. V. 138. Р. 237-248

Meibom A., Anderson D.L. The statistical upper mantle assemblage // Earth and Planetary Science Letters. 2003. V. 217. Р. 123139

Niu Y., Wilson M., Humphreys E.R., O'Hara M.J. A trace element perspective on the source of ocean island basalts (OIB) and fate of subducted ocean crust (SOC) and mantle lithosphere (SML) // Episodes. 2012. V. 35 (2). Р. 310-327

Pearce J.A. Geochemical fingerprinting of oceanic basalts with applications to ophiolite classification and the search for Archean oceanic crust // Lithos. 2008. V. 100. Р. 14-48

Pilet S., Hernandez J., Sylvester P., Poujol M. The metasomatic alternative for ocean island basalt chemical heterogeneity // Earth and Planetary Science Letters. 2005. V. 236. Р. 148-166

Robinson J.A.C., Wood B.J. The depth of the spinel to garnet transition at the peridotite solidus // Earth and Planetary Science Letters. 1998. V. 164 (1/2). Р. 277-284

Saccani E. A new method of discriminating different types of post-Archean ophiolitic basalts and their tectonic significance using Th-Nb and Ce-Dy-Yb systematics // Geoscience Frontiers. 2015. V. 6. Р. 481-501

Safonova I.Yu., Sennikov N.V., Komiya T., Bychkova Y.V., Kurganskaya E.V. Geochemical diversity in oceanic basalts hosted by the Zasur'ya accretionary complex, NW Russian Altai, Central Asia: Implications from trace elements and Nd isotopes // Journal of Asian Earth Sciences. 2011. V. 42. Р. 191-207

Stacey J.C., Kramers J.D. Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model // Earth and Planetary Science Letters. 1975. V. 26. Р. 207-221

Stracke A., Bizimis M., Salters V.J.M. Recycling oceanic crust: Quantitative constraints // Geochemistry Geophysics Geosystems. 2003. V. 4 (3). DOI 10.1029/2001GC000223

Stracke A., Hofmann A.W., Hart S.R. FOZO, HIMU, and rest of the mantle zoo // Geochemistry, geophysics, geosystems. 2005. V. 6 (5). Р. 1-20

Sun S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes // Magmatism in the ocean basins / eds by A.D. Saunders, M.J. Norry. Geol. Soc. Spec. Publ., 1989. V. 42. Р. 313-345

Wang K., Plank T., Walker J.D., Smith E.I. A mantle melting profile across the Basin and Range, SW USA // Journal of Geophysical Research. 2002. V. 107 (B1). DOI: 10.1029/2001JB000209

Weaver B.L. The origin of ocean island basalt end-member compositions: trace element and isotopic constraints // Earth and Planetary Science Letters. 1991. V. 104 (2-4). Р. 381-397

Xu Y.G., Ma J.L., Frey F.A., Feigenson M.D., Liu J.F. Role of lithosphere-asthenosphere interaction in the genesis of Quaternary alkali and tholeiitic basalts from Datong, western North China Craton // Chemical Geology. 2005. V. 224. Р. 247-271

Zartman R.E., Doe B.R. Plumbotectonics - the model // Tectonophysics. 1981. V. 75. Р. 135-162

Zartman R.E., Haines S.M. The plumbotectonic model for Pb isotopic systematics among major terrestrial reservoirs - A case for bi-directional transport // Geochimica et cosmochimica acta. 1988. V. 52. Р. 1327-1339

Zindler A., Hart S.R. Chemical geodynamics // Ann. Rev. Earth Planet. Sci. 1986. V. 14. Р. 493-571