Магматизм вилюйского рифта 1А. И. Киселев, 2В. В. Ярмолюк, 1К. Н. Егоров, 2А. В. Никифоров, 1Р. А. Чернышов
Скачать 102.92 Kb.
|
МАГМАТИЗМ ВИЛЮЙСКОГО РИФТА1А. И. Киселев, 2В. В. Ярмолюк, 1К. Н. Егоров, 2А. В. Никифоров, 1Р. А. Чернышов1Институт земной коры СО РАН, Иркутск, akiselev@crust.irk.ru 2Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва, volya@igem.ru Среднепалеозойский магматизм на востоке Сибирской платформы связан с проявлением рифтогенных процессов, наиболее полно реализованных в области Вилюйского рифта в виде системы рифтовых впадин и протяженных дайковых поясов базитов на плечах рифта. Установлено, что массовые проявления субщелочного базальтового магматизма предшествовали становлению кимберлитовых тел. Полученные ICP-MS и Sr-Nd изотопные характеристики базитов С-З плеча рифта позволили подойти к определению их глубинных источников. РЗЭ в исследуемых породах ближе всего соответствуют кривой распределения для OIB, особенно для легких РЗЭ. Отмечается некоторое обогащение базитов тяжелыми РЗЭ относительно OIB. На диаграммах индикаторных отношений микроэлементов базиты также в целом занимают поле OIB и располагаются между конечным членом тренда плюмовых составов и источниками, представляющими обогащенную мантию. Породы имеют положительные eSr (+3.5; +28.6) и eNd (+1.3; +5.3). На диаграмме eNd(T)- eSr(T) выделяются две области составов по содержанию радиогенного стронция, которые можно рассматривать как дериваты смешения умеренно деплетированной мантии типа PREMA и источника, обогащенного радиогенным стронцием. Изотопно-геохимические данные в целом согласуются с возможностью существования плюма, инициирующего образование базитов с характеристиками, подобными OIB. Геодинамическая обстановка среднепалеозойского магматизма и рифтогенеза в восточной части Сибирской платформы рассматривается в свете плюм-литосферного взаимодействия, которое инициировало образование крупной базальтовой провинции с двумя полями алмазоносных кимбердитов в ее пределах. Вилюйский рифт представляет собой систему впадин, выполненных вулканогенно-осадочными толщами (D2-3) общей мощностью до 6 км. В их строении базальты переслаиваются с терригенными и карбонатными породами. Все они характеризуются преимущественно пологим залеганием, однако нарушены сбросами и взбросами. Важными элементами строения Вилюйского рифта являются Вилюйско-Мархинский (В-МП) и Чаро-Синский (ЧС) дайковые пояса базитов, расположенные, соответственно, на С-З и Ю-В его плечах. Следует подчеркнуть, что в пределах В-МП наряду с базитами находятся два поля алмазоносных кимберлитов – Мирнинское и Накынское. Особый интерес вызывает проблема сопряженности кимберлитового и базитового магматизма. Соотношения между их проявлениями наблюдаемая в трубке Мир, где кимберлиты прорывают силл и дайку среднепалеозойских долеритов, а также в трубке Нюрбинская (Накынское поле), где кимберлиты контактирует с телом долеритов – монцонит-порфиров и прорываются щелочными калиевыми базитами. Если учесть, что на глубине 240-270 м в кимберлитовой брекчии обнаружены ксенолиты долеритов, то временная последовательность среднепалеозойского магматизма в регионе представляется следующим образом: долериты дайкового пояса – кимберлиты – локально проявленные щелочные калиевые базиты. Интрузивные и эффузивные базиты возникли в период от среднего девона до раннего карбона включительно, причем имело место несколько импульсов магматизма. Общая последовательность формирования вулканических пород устанавливается, исходя из их положения в разрезе среднепалеозойских толщ. Выделяются два уровня излияний – аппаинский в конце среднего и начале позднего девона, и эмяксинский – в позднем девоне [Масайтис и др., 1975]. Эффузивы в целом расположены в контурах рифтовых впадин юго-восточнее Вилюйско-Мархинского дайкового пояса. По-видимому дайки долеритов, формировались неоднократно в течение всего периода вулканизма. Затухание наземного вулканизма в регионе произошло в верхнем девоне, когда в центральной части рифта еще продолжалось накопление мощных карбонатно-терригенных толщ и эвапоритов верхнего девона – нижнего карбона [Гайдук, 1988]. Кимберлитовый вулканизм в регионе также соответствует интервалу – средний девон – ранний карбон. Интрузивные образования Вилюйско-Мархинского дайкового пояса представлены субщелочными долеритами. В участках наиболее глубокого метасоматического преобразования пород встречаются базиты типа поенитов (калиевых спилитов), обогащенные калием (К2О до 7 мас. %) и сильно обедненные натрием (Na2O < 1 мас. %). Покровы эффузивов, сопряженные с дайковым поясом, сложены преимущественно толеитовыми и переходными базальтами. На классификационной диаграмме (Na2O+K2O) – SiO2 подавляющая часть исследуемых пород отвечает области толеитовых и переходных базальтов и в меньшей степени – трахибазальтам и тефритам. Отдельную группу на графике образуют точки составов монцонит-порфиров сложных даек, которые по химическому составу соответствуют базальтовым трахиандезитам и трахиандезитам. Базиты Вилюйского рифта отвечают в значительной степени дифференцированным расплавам (Mg# = 0.35 – 0.55). Характерной особенностью магматических пород рифта является их принадлежность к производным высоко-титанистых мантийных расплавов. Мы условно выделяем умеренно-Ti (< 3% TiO2) и высоко-Ti (TiO2 > 3% TiO2) ассоциации базитов. К умеренно-Ti относятся основные эффузивы аппаинской свиты (1.5-3.0%), а также силлы районов Мирнинского (1.8-2.8%) и Накынского (1.9-2.6%) кимберлитовых полей; к высоко-Ti – многочисленные дайки и трещинные интрузии субщелочных долеритов (3.2-4.5%) и все посткимберлитовые дайки щелочных калиевых базитов (4.0-5.5%). Установленные геологические соотношения позволяют предполагать, что умеренно-Ti интрузивные базиты относятся в основном к начальной, а высоко-Ti – к завершающей стадии развития среднепалеозойского базитового магматизма. Умеренно-Ti базиты распространены главным образом в пределах рифтовых впадин – местах максимального растяжения и утонения литосферы, тогда как высоко-Ti – на C-З плече рифта в пределах кратонной литосферы повышенной мощности. Эти различия, следуя представлениям [Arndt, Christensen, 1992], по-видимому, можно связать с различными условиями плавления под слабо нарушенной кратонной литосферой (низкие степени плавления) и под более тонкой и ослабленной расколами литосферой собственно Вилюйского рифта (более высокие степени плавления). Общие закономерности распределения несовместимых элементов в породах Вилюйского рифта отражены на спайдерграммах. Спектры составов пород, нормализованных по составу примитивной мантии [Sun, McDonough, 1989], практически идентичны, независимо от того, какой части рифтовой зоны они принадлежат. Разнофациальные породы различаются, главным образом, по степени обогащения несовместимыми элементами. Это обогащение возрастает от базальтов аппаинской свиты к породам докимберлитовых субщелочных долеритов и затем к щелочным калиевым базитам посткимберлитовых даек, в которых лишь содержания Ba и Sr остаются на том же уровне, что и в других породах. На общем фоне выделяются монцонит-порфиры сложных даек, в составе которых отмечается наиболее высокие содержания РЗЭ и таких элементов, как Th и U. В то же время, в них отмечаются относительно пониженные содержания Ba, Sr и элементов группы Ti (Zr, Hf, Nb, Ta), что, вероятно, указывает на их связь с процессами фракционирования плагиоклаза и Ti -содержащих минералов. При сравнении базитов Вилюйского рифта с базальтами океанических островов (OIB) в целом отмечается сходство их составов, и в этой связи особо подчеркнем отсутствие Ta-Nb минимума, что, в первую очередь, характеризует внутриплитные магматические источники. Породы характеризуются положительными величинами eNd(T) и eSr(T). Точки их составов в целом расположены выше поля составов мантийной корреляции и образуют три кластера на выгнутых кверху гиперболах смешения. В целом расположение на графике фигуративных точек составов базитов рассматривается в рамках модели смешения с одной стороны, деплетированного и, с другой, обогащенного радиогенным стронцием источников [Киселев и др., 2002, 2004]. Вариации состава магматических пород Вилюйского рифта определялись разными процессами, в том числе кристаллизационной дифференциацией, контаминацией, разномасштабным плавлением и неоднородностью состава источников магм. Наличие порфировых выделений в базальтах (Pl, Cpx, < Ol) и порфировидных выделений корродированного плагиоклаза в долеритах дает основание полагать, что расплавы могли находиться в магматических камерах, в том числе и внутрикоровых, где базитовая магма перед извержением имела равную возможность, как для фракционной кристаллизации, так и для взаимодействия с боковыми породами. Для оценки такой возможности рассмотрено содержание в базитах Th, Ta и Yb. Коровая контаминация приводит к обогащению Th относительно Ta и Yb, что выражается в повышении, например, Th/Yb отношения. Базиты рифта располагаются несколько выше границ тренда, характеризующего вариации в ряду между составами базальтов N-MORB и внутриплитных базальтов. Возможно, что фиксируемое относительное обогащение пород Th следует связывать с влиянием коровой контаминации на состав магмы. Согласно другим индикаторам, коровая контаминация не играла существенной роли в эволюции магматизма Вилюйского рифта. Роль процессов фракционирования в изменении состава магматических расплавов Вилюйского рифта не вызывает сомнений. Об этом свидетельствуют низкие величины Mg# (0.35-0.55), сравнительно низкое содержание в базитах Ni (40-80 ppm) и Cr (30-200 ppm), а также наличие вариационных зависимостей между несовместимыми элементами, согласующихся с моделями фракционной дифференциации. На ранних стадиях магматической истории ведущую роль, по-видимому, играло фракционирование оливина, в результате которого содержание MgO в расплавах сократилось до 5 масс.% и соответственно понизилась величина Mg# до интервала значений 0,55 – 0,35. На более поздних стадиях эволюции расплавов на первый план вышло фракционирование плагиоклаза, клинопироксена и рудных минералов, что согласуется с наличием в породах порфировых выделений этих минералов, в том числе, акцессорных апатита, ильменита и титаномагнетита. Локально проявленным поздним этапам эволюции расплавов соответствуют монцонит-порфиры, связанные с переходом от клинопироксен-плагиоклазового к амфибол-плагиоклазовому (+/- оксиды, апатит) фракционированию. В глубинных условиях прогрессивная кристаллизация сопровождалась увеличением концентрации воды в остаточных расплавах, появлением амфибола и, в меньшей мере, биотита. О вариациях условий плавления и гетерогенности источника расплавов свидетельствуют, прежде всего, петрогеохимические данные, устанавливающие преобладание высоко-титанистых базитов, обогащенных несовместимыми элементами, в пределах кратонного обрамления Вилюйского рифта и развитие умеренно-титанистых базитов с относительно повышенными содержаниями SiO2 в зоне рифтовых впадин. В соответствии с геохимическими данными, базитовые расплавы формировались из гранат-содержащего мантийного источника. Очевидно, что составы пород Вилюйского рифта хорошо согласуются с составами типичных проявлений внутриплитного магматизма, связанных с деятельностью горячих точек мантии. Близость состава магматических пород Вилюйского рифта породам океанических островов прослеживается в ряду индикаторных отношениями несовместимых элементов.. Высокие Th/Ta в продуктах мантийного магмообразования обычно связывается с влиянием коровой контаминации или с участием рециклированной литосферы в зонах мантийной магмогенерации, тогда как низкие Th/Ta и высокие La/Yb отношения служат характеристикой мантийных источников для обстановок срединно-океанических хребтов и океанических островов [Tomlinson, Condie, 2001]. Базиты Вилюйского рифта в координатах Th/Ta-La/Yb попадают в поле составов OIB и располагаются между общим компонентом мантийных магм срединно-океанических хребтов и океанических островов (FOZO) и источниками, представляющими обогащенную мантию (EMI, EMII и HIMU). Исходя из приведенных выше индикаторных отношений можно предполагать, что магматизм Вилюйского рифта был обусловлено активностью плюма. Состав верхней мантии в регионе, по-видимому, можно оценить на основе данных о составе возникших при ее плавлении магматических пород офиолитов из зон каледонской коры, обрамляющих Сибирскую платформу практически со всех сторон. В строении офиолитовых комплексов кроме МОRB установлены также базальты типа OIB, для состава которых характерны повышенные содержания TiO2, и относительно пониженные величины Nd (~+7 – +8). Эти базальты связываются с деятельностью мантийных плюмов (Коваленко и др., 2004, Ковач и др., 2005), а их геохимические и изотопные характеристики в наибольшей степени близки к составу рассматриваемых в статье пород. Вариации состава, в первую очередь изотопного, фиксируемые продуктами плавления этих плюмов, по-видимому, определялись участием в их строении, наряду с мантией типа PREMA, дополнительной фазы, возможно флюидной, которая характеризовалась, прежде всего, повышенными значениями 87Sr/86Sr. Для оценки состава этой фазы мы используем также данные по Алтае-Саянской внутриплитной области, магматизм которой, как уже отмечалось, проявился в том же интервале времени, что и образование Вилюйского рифта, и при этом характеризовался близкими вещественными параметрами, что позволяет предполагать для обеих областей общий источник [Коваленко и др., 2004]. Так, изотопные составы пород обеих областей на графике Sr-Nd подчиняются общим закономерностям распределения. Они располагаются выше поля составов мантийной корреляции и группируются вдоль выгнутых кверху гипербол смешения, предполагающих высокое и, в то же время, переменное отношение Sr/Nd в обогащенном радиогенным стронцием источнике. С этим предположением вполне согласуются данные о наличии прямой корреляции между Sr и Sr с одной стороны и Nd и Nd с другой. Согласно Sr-Nd данных можно предположить, что один источник девонских базитов, представляющий породы с высокими величинами Nd и отрицательными значениями Sr, вероятно, отвечал умеренно деплетированной мантии типа PREMA, а другой, с высоким изотопным отношением стронция и повышенным содержанием легких литофильных элементов, может представлять фрагменты субдуцированной литосферы, вовлеченной в рециклинг в результате плюмововой активности. В некоторых моделях плюмовой магмогенерации, основанных на экспериментальных данных, допускается содержание в головной части плюма до 20% фрагментов субдуцированной океанической коры [Takahahshi et al., 1998] для объяснения изотопных вариаций в OIB и в крупных базальтовых провинциях, которые невозможно получить при плавлении гомогенного перидотитового источника. Геодинамическая обстановка среднепалеозойского магматизма и рифтогенеза в восточной части Сибирского кратона определялась плюм-литосферным взаимодействием. Подъем вещества плюма к основанию литосферы, утоненной в результате рифейской деструкции, сопровождался декомпрессионным плавлением и образованием больших объемов исключительно базитовых расплавов. Подъем плюма под архейскими террейнами ограничивался более мощной (до 200 км и более) литосферой. Здесь плавление происходило при более низкой степени частичного плавления. Это приводило к образованию протокимберлитовых и других щелочно-ультраосновных расплавов. В переходных зонах между древними стабильными блоками и рифейскими авлакогенами имело место сочетание как базитового, так и кимберлитового мгматизма. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 05-05-64043, 05-05-64000) и Программы ОНЗ РАН «Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса» Список литературыГайдук В. В. Вилюйская среднепалеозойская рифтовая система. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 128 с. Киселев А. И., Егоров К. Н., Масловская М. Н. Геодинамика развития кимберлитового и базитового магматизма в области Вилюйского рифта // Отеч. геол., 2002, № 4. С. 40-45. Киселев А. И., Ярмолюк В. В., Егоров К. Н., Масловская М. Н., Чернышов Р. А., Коваленко В. И. Состав и источники среднепалеозойских базитов Вилюйского палеорифта // Доклады РАН, 2004, Т.396, № 5. С.660-666. Коваленко В. И., Ярмолюк В. В., Сальникова Е. Б. и др. Геодинамика и корообразующие процессы ранних каледонид Баянхонгорской зоны (Центральная Монголия) // Петрология, 2004, № 4. С. 420-440. Ковач В. П., Джен П., Ярмолюк В. В. и др. Магматизм и геодинамика начальных стадий формирования Палеоазиатского океана: результаты геохронологических и геохимических исследований офиолитов Баянхонгорской зоны // Докл. РАН, 2005, Т. 404, № 2. С. 229-234. Масайтис В. Л., Михайлов М. В., Селивановская Т. В. Вулканизм и тектоника Патомско-Вилюйского авлакогена. М.:Недра, 1975, 182 с. Накынском кимберлитовом поле Якутии // Отече6ственная геология, 2004, № 4. С. 44-49. Arndt N. T., Christensen U. The role lithospheric mantle in continental flood volcanism: Thermal and geochemical constraints // J. Geophys. Res., 1992, V. 97, №B7. P. 10967-10981. Sun S.s., McDonough. Chemical and isotopic systematics of ocean basalts: implications for mantle composition and processes / Magmatism in the оcean basins. Geol. Soc. Spec. Publ., 1989, №42. P. 313-345. Takahashi E., Nakajima K., Wright T. L. Origin of the Columbia River basalts: melting model of a heterogeneous plume head // Earth Planet. Sci. Lett., 1998, V.162, №1. P. 63-80. Tomlinson K. Y., Condie K. C. Archean mantle plumes: evidence from greenstone belt geochemistry / Mantle plumes: their identification through time. Spec. Paper 352, Colorado, 2001. P. 341-358. |
Похожие:
 | Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ регистрационный номер: 2011618693 (08. 11. 2011) Заявка: 2011616954 (19. 09. 2011) Алексеевич, Липов Денис Игоревич, Петрик Алексей Николаевич, Лобанов Павел Сергеевич, Семенов Роман Александрович, Киселев Алексей... | | А. А. Чубур Основы антропологии (учебное пособие) Рецензенты – С. В. Чернышов канд ист наук, доцент кафедры Истории Отечества в 2 |
 | Сайт "Домашний компьютер и школа" Б. Г. Киселев, к т н., доцент мифи, научный руководитель кудиц, консультант unesco | | Планы семинарских занятий по дисциплине «История государства и права зарубежных стран» Егоров А. Рим на грани веков: проблемы рождения и формирования принципата. Л., 1986 |
| Раннемеловой гранитоидный магматизм сихотэ-алиня: геохимические характеристики и источники расплавов | | Никифоров А. С. Эмоции в нашей жизни Мои желания и дела обретают смысл и ценность лишь в той мере, в какой цель моей деятельности согласуется со смыслом моей жизни и... |
| 2. Физико-географическая характеристика региона стр 3 В настоящее время получило широкое распространение теория (гипотеза) «рифта». По этой гипотезе, в результате сжатия земной коры образуется... | | Раннепалеозойский коллизионный магматизм прибайкалья (хамар-дабан, ольхон): геохимическая типизация гранитоидов, связь с процессами метаморфизма и источники магм |
| Редкометалльный магматизм в геологической истории центрально-азиатского складчатого пояса: этапы, области и обстановки формирования Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии ран | | Cписок изданий дво ран из резервного фонда (м-п) Магматизм и формации дна морей, островных дуг и континентальных окраин: Матер. 1Х сессии Науч. Совета по тектонике Сибири и дв/Сахкнии.... |