научная статья по теме АДАКИТОВЫЙ МАГМАТИЗМ ВОСТОЧНОГО САЯНА, ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА Геология

Текст научной статьи на тему «АДАКИТОВЫЙ МАГМАТИЗМ ВОСТОЧНОГО САЯНА, ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА»

ГЕОХИМИЯ, 2009, № 11, с. 1223-1229

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

АДАКИТОВЫЙ МАГМАТИЗМ ВОСТОЧНОГО САЯНА, ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА

© 2009 г. С. В. Ефремов

Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН 664033, Иркутск, ул. Фаворского, 1а e-mail: esv@igc.irk.ru Поступила в редакцию 15.07.2008 г.

Адакитами называются средние и умеренно кислые разновидности известково-щелочных вулканических и плутонических магматических пород, имеющие своеобразную геохимическую характеристику (Mg# > 0.5, высокие концентрации ЬИЕЕ, 8г, Сг, N1, отношения Ьа/УЬ и Бг/У, низкие концентрации ЫИЕЕ и У). Основополагающие сведения по этому типу пород, включающие классификационные признаки и генетические представления, даны в работах [1-5].

В настоящее время существует три наиболее вероятных механизма образования адакитовых магм: (1) плавление субдуцировавшей океанической литосферы [1, 3, 4]; (2) плавление метабазальтов в подошве мощной континентальной коры [6, 7]; (3) плавление пород субконтинентальной литосфер-ной мантии, метасоматизированных адакитовым расплавом [5, 8-10].

Сочетание условий необходимых для образования адакитов встречается довольно редко, что приводит к их незначительной распространенности, в сравнении с другими известково-щелочными магматическими породами, а появление разноуровневого (разновозрастного) адакитового магматизма считается уникальным. Одним из таких уникальных районов является Восточный Саян, где адакиты встречаются среди вендских (сумсунурский комплекс [11]) и раннепалеозойских (сархойский комплекс [12]) гранитоидов. При этом слабая геохимическая изученность и недостаток изотопных геохронологических данных не позволяют оценить распространенность гранитоидов с адакитовыми вещественными характеристиками. Имеющиеся в нашем распоряжении геохимические данные показывают, что они распространены достаточно широко (рис. 1). При этом часть гранитоидов можно отнести к адакитам, а некоторые из них, к адакитовым гранитам (контаминация адакитовых магм веществом континентальной коры). Именно выявление причин унаследованности геохимических характе-

ристик во времени является главной целью представленной вашему вниманию статьи.

Решить проблему унаследованности можно с помощью геохимических и изотопных данных, используя современные генетические модели образовании адакитов. В целом, задача сводится к определению местоположения, составов и возрастов про-толитов, послуживших источником разновозрастных адакитовых магм.

В статье для обоснования генетических построений использованы современные модели образования адакитов. Сами модели в статье не обсуждаются. Желающие могут познакомиться с ними в работах авторов их предложивших. Ссылки на эти работы даны в списке литературы.

ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В качестве объектов исследований были выбраны гранитоиды Гарганского (венд, сумсунурский комплекс) и Мунку-Сардыкского (ранний палеозой, сархойский комплекс) массивов. Выбор объектов обусловлен их наибольшей изученностью и геологическим положением. Они оба приурочены к флангам Гарганской глыбы, на расстоянии один от другого не превышающем 20 км (рис. 1).

Массив Мунку-Сардык имеет изотопный возраст 481 ± 2 млн. лет (U/Pb по цирконам [13]). По данным приведенным в работе [12], он сложен ассоциацией горных пород NEB (высокониобие-вые базиты) - адакиты. Согласно современным представлениям [14-16], источником базитов NEB являются породы субконтинентальной литосферы, метасоматизированные адакитовыми расплавами в зоне субдукции (далее по тексту, специализированный мантийный источник). Используя принцип аналогии, мы можем связать базиты NEB плутона с подобным источником.

Появление базитов NEB в ассоциации с адакитами свидетельствует о том, что адакитовые магмы

1224 99°

ЕФРЕМОВ 100°

101° в.д.

Рис. 1. Схематическая геологическая карта по [11], с дополнениями автора.

1 - раннепалеозойские складчатые образования. 2 - отложения платформенного чехла Тувино-Монгольского микроконтинента (V-Cm). 3 - верхнерифейские комплексы, нерасчлененные. 4 - платформенный чехол Гарганской глыбы (> 800 млн. лет). 5 - фундамент Гарганской глыбы (AR-PRi). 6 - гранитоиды сумсунурского комплекса (R3). 7 - гранитоиды сархойского комплекса (О1-О2). 8 - разломы. Жирным контуром обведены массивы адакитов и адакитовых гранитов. I - Гарганский массив, II - Мунку-Сардыкский массив. Штрих-пунктирной линией дана граница с Р. Монголия.

прошли через мантийный клин и имеют "внекоро-вую" природу. Это позволяет исключить из числа возможных протолитов породы нижней континентальной коры.

Учитывая то, что число протолитов адакитовых магм ограничено (см. выше), возможным источником гранитоидных магм плутона могли быть либо океаническая литосфера, либо метасоматически преобразованные породы субконтинентальной ли-тосферной мантии региона (специализированный мантийный источник).

Чтобы сделать выбор между этими протолита-ми, выполним генетические реконструкции с использованием геохимических и изотопных данных по гранитоидам плутона. Известно, что генетические особенности магматической породы отражены в ее геохимическом спектре. Анализируя этот спектр, мы можем получить необходимую генетическую информацию. Для построения спектра могут быть использованы как средние, так и единичные анализы пород. Единственным условием является то, что они должны быть представительными.

Рис. 2. Геохимические особенности гранитоидов массива Мунку-Сардык.

(а) адакиты: 1 - оценка состава адакитовой магмы (ВС-8 [12]); 2 - содержания элементов в низко кремнистых (LSA [5]), 3 - высококремнистых (HSA [5]) адакитах; (б) базиты NEB 1 - оценка состава базитовой магмы (ВС-5 [12]). Нормировка выполнена по составу N-MORB [18].

В качестве оценки состава адакитовой магмы был взят "геохимически примитивный" состав то-налита (ВС-8 [12]), представительность которого не вызывает сомнений. Для генетических построений был использован прием, предложенный Дж. Пирсом с соавторами [17].

Расположим на диаграмме химические элементы в порядке убывания их несовместимости и пронормируем по составу N-MORB [18], являющемуся оценкой состава базальтов океанического дна, возможного источника адакитовых магм (рис. 2а). При плавлении базальта, точки, отражающие концентрации элемента в образующемся расплаве, должны лежать на одной линии, наклон которой, пропорционален степени плавления. Отклонения от этой закономерности обычно обусловлены негомогенностью источника, характером перитектических и ре-ститовых фаз.

При анализе диаграммы можно выделить три ассоциации элементов. Наиболее интересна ассоциация, объединяющая элементы лежащие на линии I, распределение которых может быть объяснено с позиций плавления базитового источника, что позволяет нам формально рассматривать адакиты мас-

сива Мунку-Сардык в качестве продукта плавления океанической литосферы. Однако, в отличие от "классических" слэбовых магм (HSA, высококремнистые адакиты [5]), они обладают большей основностью и более высокими концентрациями LREE и MREE элементов, что сближает их с низкокремнистыми адакитами. (LSA, плавление специализированного мантийного источника [5]). Это позволяет предполагать, что источник адакитовых магм был расположен в субконтинентальной литосферной мантии региона.

Чтобы проверить это предположение, рассмотрим распределение редких элементов в базитах NEB, являющихся продуктом прямого плавления специализированного мантийного источника. Мы видим, что наиболее "примитивный" состав базита (ВС-5 [12]) фактически повторяет линию I, взятую с диаграммы рис. 26, подчеркивающую "базовые" геохимические особенности тоналита. Это свидетельствует о том, что базиты NEB и тоналиты (адакиты) генетически связаны, а состав тоналита наиболее близок к составу метасоматизирующего агента (адакитового расплава), преобразовавшего источник базитовых магм. Согласно модели изло-

500 10001500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 T, млн. лет

0

Рис. 3. Возраст источника адакитовых магм.

Залитый квадрат - BABY (0.699). Жирной сплошной линией дана эволюция первичного радиогенного Sr в мантии Земли (одностадийная модель) Пунктирная и сплошная тонкие линии показывают накопление радиогенного Sr в течении времени. Залитый ромб показывает состояние источника на 785 млн. лет, не залитый - на 481 млн. лет. Серое поле показывает вариации возраста источника, определенного с помощью Sm-Nd изотопной систематики [11].

женной в работе [5], адакиты и базиты NEB могут рассматриваться как продукты разной степени плавления единого литосферного источника. Имеющиеся у нас геохимические данные не противоречат этой модели.

Если адакиты плутона являются продуктом плавления слэба, то они должны иметь первичные отношения изотопов Sr, близкие к таковому одно-возрастных базальтов океанического дна. Первичное отношение изотопов Sr в породах массива равно 0.7055 [18]. Однако первичное отношение Sr в базальтах, рассчитанное по одностадийной модели эволюции мантии для возраста 481 млн. лет, составило 0.7029, что значительно ниже значения полученного для адакитов. Эти результаты свидетельствуют, что адакиты плутона вряд ли являлись продуктом прямого плавления раннепалеозойского слэба и, скорее всего, были связаны с более радиогенным или более древним источником. Таким источником, скорее всего, были метасоматически преобразованные породы мантийной части континентальной литосферы (специализированный мантийный источник).

С этих позиций большое значение приобретает возраст метасоматических преобразований, так как он отражает возраст источника адакитовых магм. Его оценку можно рассчитать, зная возраст T, (87Sr/86Sr)0 и 87Rb/86Sr отношений в адакитах. Обусловлено это тем, что величины первичного отношения изотопов Sr в источнике базитов NEB и адакитов, в основном, определяются первичными изотопными Sr и Rb/Sr отношениями в метасоматизи-рующем агенте (первичном слэбовом расплаве, состав которого характеризуют адакиты массива), а также временем, прошедшим от метасоматических

преобразований, до магмогенерации. Этот временной промежуток можно определить при совместном решении Rb-S

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком