Geochemische und petrologische Untersuchungen der Ola- und Hypotetica- Plateaubasalte im Okhotsk- Chukotka Volcanic Belt in Russland (Nord- Ost Sibirien) - Leitner, Jürgen (2011)
Der vulkanische Gürtel von Okhotsk- Chukotka (OCVB) dehnt sich über die kontinentalen Ränder vom Nordosten Russlands mit einer Länge von über 3000 km aus und repräsentiert den längsten Anden ähnlichen magmatischen Bogen im Pazifik. Die Mehrheit des OCVB besteht aus subduktionsbezogenem kalk-alkalischen Plutoniten und Vulkaniten, die Granitoide, andesitische Basalte, Andesite, Dacite, Rhyolithe, Tuffe, klastische Gesteine aus Konglomerat und Sandstein beinhalten. Die letzten vulkanischen Ereignisse werden durch leicht abtauchende campanische hoch Kalium- bis kalk-alkalische Basalte repräsentiert. Über die Verweilzeit der magmatischen Aktivität des OCVB’s wird noch debattiert, aber im allgemeinen wurde sie von Albian bis Campanian eingeteilt. Wir untersuchten letztere vulkanische Abschnitte anhand von basaltischen Längsprofilen, die als Ola- Plateau Basalte (OPB) und Hypotetica- Plateau Basalte (HPB) bezeichnet werden. Beide Plateaus bestehen hauptsächlich aus massiven basaltisch- andesitischen, trachy- basaltischen, basaltisch- trachyandesitischen Laven und einigen sich quererstreckenden rhyolitischen Gängen. Es wird vermutet, dass diese Gesteine die letzte vulkanische Aktivität zeigen, die durch die Subduktion der paläo- pazifischen Platte in dieser Region verursacht wurde. Die ausgestossenen Laven der OPB besitzen eine Mächtigkeit von ungefähr 0.5 km und einem abgeschätzten Volumen von 222 km³. Feinkörnige bis zu 4 m dicke rhyolitische Gänge zeigen das allerletzte Ereignis in diesem untersuchten Gebiet. Bezogen auf 40Ar/39Ar (Gesteinsbildende Minerale: Plagioklas, Sanidin, Biotit, Hornblende und Gesamtgestein) und U/Pb (Zirkon) Datierungen (Hourigan, Akinin, 2004; Tikhomirov et al., 2006), ist das durchschnittliche Alter der OPB und HPB 78.8- bis 74 Millionen Jahre alt. Die basaltischen Gesteine, die das Ola- Plateau aufbauen, sind vor allem feinkörnige hoch Kalium- bis kalk-alkalische Basalte mit zwei Pyroxentypen-, Plagioklas- und stark bis gemäßigt umgewandelten Olivin- Phänokristallen. Die Magnesiumnummer der hoch Kalium- bis kalk-alkalische Basalte variiert von 0.35- bis 0.57 Gew. % und TiO2 von 1.2- bis 2,3 Gew. % während CaO mit zunehmendem MgO positiv korreliert. Die OPB- und HPB Laven, normiert auf den primitiven Erdmantel entsprechenden Spurenelemente, können in zwei Gruppen unterteilt werden: Gruppe (1) wird durch positives Strontium im Bezug zu seinen benachbarten Elementen und Gruppe (2) durch negatives Strontium, charakterisiert. Auffallend bei beiden Gruppen sind die starken negativen Nb und Ta und die positiven Ba und Pb Anomalien. Der Trog von Strontium in der Gruppe (2) wird begleitet durch eine negative Eu Anomalie aufgrund unterschiedlicher Grade der Plagioklasfraktionierung. Durch erhöhte LILE Konzentrationen und markante negative Nb und Ta Anomalien, kann man davon ausgehen, das die OPB und HPB Laven von aufsteigenden Fluiden der subduzierenden paläo- pazifischen Platte beeinträchtigt wurden. Die niedrige Mg# der untersuchten Proben und eindeutige fraktionierte Kristallisation in geringer Tiefe in der Kruste (Lavas mit negativer Eu- Anomalie) unterstützen die Annahme, dass die untersuchten Laven im Zusammenhang mit subduktions bezogenen Fluiden, durch Krustenkontamination beeinflusst wurden. The Okhotsk- Chukotka volcanic belt (OCVB) stretches along the continental margin of northeast Russia on about 3000 km, and represents the largest Andean-style magmatic arc throughout northern Pacifica. The majority of OCVB composed by subduction-related Cretaceous calc-alkaline plutonic and volcanic rocks including granitoids, andesitic basalts, andesites, dacites, rhyolites, and their tuffs, rare beds of non- marine clastic rocks with conglomerates and sandstones. Final stages of volcanism are represented by gently dipping Campanian high-K to calc-alkaline basalts. The duration of the magmatic activity in OCVB is still in debate but generally it has been estimated from middle of Albian to Campanian. We studied final volcanic episodes of belt croped out as basalt cross-sections and called as the Ola- Plateau Basalts (OPB) and the Hypotetical Plateau Basalts (HPB). Both plateaus composed mostly by massive basaltic andesites, trachy- basaltic, basaltic trachy- andesitic lavas and rare cross-cutted rhyolitic dykes. The rocks represent the final volcanic activity believe to be related to the subduction of the palaeo-Pacific plate in this region. The exposed lavas of OPB have a thickness of 0.5 km and the estimated volume is about 222 km³. Fine grained 4 m thick rhyolitic dykes represent the very last event of the studied sequence. According to 40Ar/39Ar dating of the rock forming minerals: plagioclase, sanidine, biotite, hornblende and whole rock and U/Pb-zircon dating (Hourigan, Akinin, 2004; Tikhomirov et al., 2006), the average age of the OP-/ HPB is 78.8 to 74 Ma. The basaltic rocks that build up the Ola- Plateau are mainly fine grained high-K calc- alkaline basalts with two types of pyroxene, plagioclase and strongly to moderately altered olivine phenocrysts. The Mg# of the high-K to calc- alkaline basalts vary from 0.35- to 0.57 and the TiO2 from 1.2- to 2.3 Gew. %, whereas CaO correlates positive with MgO, contents. The OPB and HPB lavas, according to their primitive mantle normalized trace elements, can be divided into two groups: Group (I) is characterized by positive Sr anomaly with respect to the neighbour elements, group (II) has negative Sr anomaly. Common features of all two groups are the prominent negative Nb and Ta anomalies and the positive Ba and Pb anomalies. The trough at Sr in the group (II) patterns is associated with negative Eu anomalies attributed to the variable degrees of plagioclase fractionation. As can be inferred from the elevated LILE concentrations and the prominent negative Nb and Ta anomalies, the OPB and HPB lavas clearly have been affected by fluids released from the subducted paleo-Pacific plate. However, the low mg# of the studied lavas and the clear evidence for fractionational crystallization at shallow depths in the crust (lavas with negative Eu-anomalies) support the possibility that in addition to the introduction of subduction related fluids, crustal contamination could have affected the studied lavas.