Petrogeneza późno kenozoicznych alkalicznych maficznych skał archipelagu Nosy Be( N Madagaskar): w stosunku do magmatyzmu Cormorean .

Geologiczne warunki i wiek magmatyzmu Nosy Be

Archipelag Nosy Be położony jest blisko północnego wybrzeża Madagaskaru, na północ Półwyspu Ampasindava i składa się z kilku wysp , z których jest pochodzenia wulkanicznego

Jest częścią rozległej prowincji wulkanicznej z najbardziej obszerna istniejącą Massif d'Ambre, na S od Diego Suarez(Fig. 1). Ostatnia aktywność wulkaniczna zarejestrowano w całości na Madagaskarze, z zasadowymi dajkami, poprzecznie ciętymi małymi centrami wulkanicznymi Prekambryjskiego podłoża, z dużymi masywami górskimi Ankaratra i Itasy w centralnej części wyspy oraz rozproszonymi odkrywkami w południowo-zachodnich regionach. Aktywność magmowa jest obecna w skorupie ziemskiej cieniejącej poprzez Madagaskar. Nosy Be jest rzeczywiście ulokowana ponad skorupę kontynentalną niewiele niż 31 km.

Podłoże wyspy to skały wieku Archaik- późny Proterozoik, z drugim dominującym. Mezozoiczne margle ,wapienie i gres odsłaniają się w północnej i wschodniej części, są podłożem osadowym archipelagu Nosy Be. Podłoże jest intrudowane żyłami nefelinowych sjenitów, z alkalicznym gabrem (Nosy Komba), wylewy ryolitowe (Nosy Sakatia, Befotaka), amfibolowe sjenity(na E od miasta Hell-Villa, Nosy Komba). Maficzne alkaliczne skały odsłaniają się jako głęboko rozczłonkowane stożki poprzez wyspę, głównie w zachodniej części i na pobliskich wysepkach (np. Nosy Tanga, Tanikely) jako małe potoki lawowe; w centralnej części Nosy Be występuje kilka tufów w kształcie pierścieni- obecnie wypełnione jeziorem (obszar Mt. Passot; Fig. 1).

Dokładna rekonstrukcja wulkanicznej stratygrafii archipelagu Nosy Be jest niepewna, jako dostępne radiogeniczne wieki są niewystarczające. Badanie K-Ar datuje wiek 7.32 +-0.26 Ma z maficznych potoków lawowych( z obszaru Befotaka), podczas gdy wiek 10.15+-0.73 datowany z magmowych skał z Nosy Komba. Więc, jest możliwa co najmniej dwa cykle magmowej aktywności występujące na archipelagu Nosy Be. Aktywność magmatyczna rozpoczęła się w późnym miocenie.

Klasyfikacja i petrologia

Maficzne wulkaniczne skały z archipelagu Nosy Be zostały sklasyfikowane zgodnie z diagramem R₁-R₂ i obejmują swym składem bazanit, poprzez tefryt do fonotefrytu. Normatywny nefelin jest zmienny(4%-23%) i w kilku próbkach leucyt normatywny ( 0,4%-2%).Chemiczne powinowactwo jest wyraźnie: sodowe (Tab.1)

Niestały stopień zmiany wskazuje obecność chlorytu w próbce, zastępowanie iddingsystem (ang. Iddingsitization) oliwinu, przez stosunkowo wysoką wartość L.O.I ( > 2 wt.%) i poprzez rozproszenie K₂O i zawartość Rb.

Bazanity i tefryty posiadają silna budowę porfirową, z drobnym mikrokrystalicznym, afanitowym ciastem skalnym. Oliwiny obecne są jako fenokryształy (Fo_88-75) i w cieście skalnym (Fo_81-64). Często zawiera zasobny w Cr spinel( Cr₂O₃ do 37,8 wt.%), drugi znajdowany również jako mikrofenokryształy. Zdecydowana zonacja w silnie Ca klinopiroksenach (Ca₅₂-₄₁ , Mg_{45- 27} , Fe_8-31) jest całkowicie obecna. Zawartość w minerale Al₂O₃ i TiO₂ osiąga wartości wysokie jak 11,8 wt. % i odpowiednio 6,3 wt.%. Płytki skalenia, tytanomagnetyt, ilmenit, nefelin są obecne w cieście skalnym. Flogopit jest sporadycznie obserwowany.

Fonotefryt(M231) ma oliwiny (Fo ₇₉), wzbogacony w Ti klinopiroksen(Ca _54-44 Mg_45-27Fe_11-25 ;Tio₂=1 - 3,1 wt. %) i fenokryształy kaersutite (Tio₂=5 - 5,2 wt. %). Ciasto skalne składa się z tytanomagnetytu, skaleni: andezynu i an ortoklazu i rzadko biotytu. Klinopirokseny posiadają zieloną obwódkę, jak również oscylacje i zonacje.

Skały ultramaficzne, ksenolity płaszcza( spinele zachowane w dunitach, lherzolitach, harzburgitach, werlity, czasami z mała ilością węglanów) oraz mega kryształy klinopiroksenu znajdowano w wielu próbkach, oraz oderwane fragmenty macierzystej lawy.

Pierwiastki główne i śladowe oraz badania izotopowe

Maficzne skały z archipelagu Nosy Be mają Mg # {atomy Mg ×100/ Mg+Fe²⁺) z Fe₂O₃/FeO =0,15} osiągając 78 z 48;wysoka zawartość Ni i Cr(Tab.1) wskazuje ich prymitywna naturę. Niektóre bogate w Mg bazanity zawierają oliwiny z płaszcza i dlatego nie może być naprawdę typowa upłynnioną kompozycją.

Ogólny trend odróżniający skały archipelagu Nosy Be to ogólny wzrost SiO₂, Al₂O₃,alkali, V, Zn, Sr, Y, Zr, Nb, Ba, La, Ce, Nd ze spadkiem MgO z 17 do 5 % (Tab 1, Fig. 2). Cr i Ni mocno spadły wraz ze spadkiem MgO podczas gdy CaO, Sc, Cu spada największa dyferencjacja skały prawdopodobnie z powodu początkowego oddzielenia się klinopiroksenów. TiO₂ wykazuje zmienność (1,8 - 2,7 wt. %). Zwartość Rb i K₂O rozdziela próbki do grupy zmniejszą ilością 22-ppm Rb i K₂O od zawartości niższych o około 2 wt. %, obejmujący skały zmienione a w świeższych próbkach mające wyższe zawartości tych elementów. Zawartość Ba i Sr ukazuje się jako stosunkowo mniej mobilne przez procesy przemian, jak pokazują równe trendy diagramów MgO(Fig. 2). Obserwacja głównych pierwiastków i pierwiastków śladowych z najmniej rozwiniętego bazanitu(np. M236) do najbardziej rozwiniętego fonotefrytu(np. M231) są spójne z 35% frakcjonowaniem części stałych zgromadzonych, zbudowanych w 28,7% z oliwinu, 57,8% z klinopiroksenu, 12% ze spineli i 1,5% z apatytu; Skały są wzbogacone w LREE [(La/Yb)_n=18-23; Tabela2], kiedy (Yb)_n ma umiarkowane odchylenie. Brak ujemnej anomalii Eu są zgodne z kompletnym brakiem frakcjonowania skaleni. Ogólny charakter maficznych skał archipelagu Nosy Be związany jest z wysoką zawartością HFSE(Nb, Ta, Zr, Hf), wysokim stosunkiem Nb/u (47-49) i Ce/Pb (20-23) co jest w zasięgu bazaltów wysp oceanicznych (OIB) i bazalty grzbietów oceanicznych ( MORB). Wartości Zr/Hf są większe niż chondryty i odpowiadają wartościom płaszcza HIMU(wysokie ²³⁸U/²⁰⁴Pb) i EM- enriched mantle- wzbogacony płaszcz, typ OIB(44-49).Wysokie wartości Ti/V (>50) i niskie Zr/Nb ,Ba/Nb (2-4 and 8-10) są zasadniczo podobne do wartości obserwowanych między płytami kontynentalnymi oraz alkalicznych oceanicznych wulkanitów(oceanic alkaline volcanics) Wartości K/Nb z młodych próbek skał archipelagu Nosy Be są pomiędzy 180 a 270, wartości bliskie MORB I OIB. Wartości K/Nb są w podobnym zasięgu wulkanu Karthala (200-280) i wyższe niż La Grille(120-190). Obserwacja wartości pierwiastków śladowych z najbardziej maficznych skał ogólnie wskazują mała wagę kontaminacji skorupy podczas ich wznoszenia na powierzchnie; rozpowszechniona obecność ksenolitów płaszcza potwierdza to. Wzór normalizacji skorupy niedopasowanymi pierwiastkami śladowymi skał archipelagu Nosy Be

zaznacza się spadek K, najwyższy szczyt osiąga Nb i Ta( fig. 3). Podobny wykres normalizacji płaszcza pokazują bazanity i alkaliczne bazalty z archipelagu Cormore.

Ujemna anomalia potasowa bazanitów z Nosy Be, jest jednakże ogólnie jest mniej wyraźna od bazanitów z La Grille, i jest głównie podobna do alkalicznych bazaltów z Karthala.

Wnioski

Wulkaniczne maficzne skały archipelagu Nosy Be mają charakter sodowych bazanitów do fonotefrytów. Najbardziej zdyferencjonowane skały powstały w wyniku frakcjonalnej krystalizacji klinopiroksenów, oliwinów, tlenków i apatytu. Wykres normalizacji płaszcza zalicza badane skały do typowych OIB, z charakterystycznym zubożeniem w potas. Źródłem dla skał Nosy Be był niedopasowany zubożony spinelowy perydotyt, średni płaszcz litosferyczny, ale bardziej wzbogacony w K i Ti.

Fig. 1 Szkic mapy geologicznej obszaru Nosy Be

Tabela 1 Minerały główne i pierwiastki śladowe z obszaru archipelagu Nosy Be

Fig. 2 Główne pierwiastki (% wt) i śladowe pierwiastki (ppm) diagramów vs. MgO wt. % jako wskaźnik dyferencji skał Nosy Be.

Tabela 2 Pierwiastki śladowe i stosunek izotopów skał reprezentujacych archipelag Nosy Be

Fig. 3 Normalizacja pierwotnego płaszcza z pierwotnych skał archipelagu Nosy Be

---