УДК 553.493:552.331.1
КОМЕНДИТСОДЕРЖАЩИЕ СУБДУКЦИОННЫЕ ВУЛКАНИЧЕСКИЕ АССОЦИАЦИИ ХАН-БОГДИНСКОГО РАЙОНА, ЮЖНАЯ МОНГОЛИЯ: РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ © 2010 г. В. И. Коваленко, А. М. Козловский, В. В. Ярмолюк
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 119017, Россия; e-mail: vik@igem.ru Поступила в редакцию 23.11.2009 г.
Изучен разрез вулканических пород Хан-Богдинской верхнепалеозойской впадины с участием комен-дитов, расположенной на юге Монголии в пределах пояса Южно-Монгольских герцинид. Основание впадины выполнено офиолитами девонского возраста, древнее 362 млн. лет, на которых залегают вулканические ассоциации активной континентальной окраины (АКО) с возрастом 330 млн. лет и бимодальная ассоциация с возрастом около 290 млн. лет, разделенная на нижнюю пачку (БНП), дациты промежуточного слоя (ПС) и бимодальную ассоциацию верхней пачки (БВП). Вулканические ассоциации девона и АКО — известково-щелочные, низкотитанистые. В БНП повышается щелочность и титанистость магм, отмечается переход в процессе их дифференциации от толеитовой к известково-щелочной серии с образованием комендитов и трахириолитов, в том числе с характеристиками адакитов. Дациты ПС являются аналогами известково-щелочных магм типа АКО. Вулканическая ассоциация БВП сложена то-леитовыми базальтами с умеренной титанистостью (типа базальтов срединно-океанических хребтов MORB), а также комендитами и трахириолитами с разрывом составов в области промежуточных пород. Вариации канонических отношений несовместимых элементов-примесей и петрохимических параметров в вулканических породах Хан-Богдинской впадины показывают, что образование их магм связано преимущественно с источником базальтов островодужного типа (IAB), к которому добавлялся в разных пропорциях источник типа MORB. Наибольшее участие последнего отмечается в магмах бимодальной ассоциации. БНП и БВП разделены ПС, что свидетельствует о продолжении одновременно с бимодальным вулканизмом обычного дацитового окраинно-континентального вулканизма. В процессе геологической эволюции Хан-Богдинской впадины геодинамические обстановки формирования вулканизма хотя и менялись, но главной оставалась субдуционная обстановка с источником вулканизма типа IAB. Образующиеся при этом субдукционные вулканические ассоциации являются дифференцированными, варьирующими по составу от базитов до дацитов и риолитов, возможно, образованными при участии ассимиляции континентальной коры (СС). Допускается, что бимодальная вулканическая ассоциация возникла, когда к зоне субдукции приблизился срединно-океанический хребет, вещество которого в заметном объеме подмешивается к субдукционным источникам. В целом эволюция вулканизма Хан-Богдинской впадины по смене геодинамических обстановок и специфике состава вулканизма напоминает эволюцию западной окраины Северной Америки в кайнозойское время. Кислые породы БНП и БВП, скорее всего, образовались разными способами. Комендиты и трахириолиты БНП наиболее вероятно формировались при кристаллизационной дифференциации островодужной базитовой магмы повышенной щелочности. Кислые породы ассоциации БВП являются результатом анатексиса толеитовых базитов этой ассоциации, особенно спилитизированных (как и любых других базитов), и последующей кристаллизационной дифференциации анатектических магм.
Уникальный по размерам и минералогии Хан-Богдинский щелочно-гранитный массив расположен в Южной Монголии. В южной и северной его экзоконтактовых зонах были обнаружены и изучены вулканические ассоциации с участием типичных комендитов и их плутонических аналогов — щелочных гранитов. Геологические, геохронологические и некоторые геохимические данные по этому региону нами были представлены ранее (Ду-ранте и др., 1976; Коваленко и др., 2006, 1973; Владыкин и др., 1981; Ярмолюк, Коваленко, 1991; Типы..., 2006). Выявленная в этом массиве комплексная редкометальная минерализация (Коваленко
идр., 1971; Коваленко, 1977; Владыкин и др., 1981), как и общая геохимическая специфика магматических пород, заметно отличает их от редкометальных щелочных гранитоидов, имеющих мантийно-плю-мовый источник (Коваленко и др., 2007). Эта специфика характеризует щелочные гранитоиды Хан-Богдинского массива и бимодальную ассоциацию вулканитов его обрамления, скорее, как острово-дужную, чем как наиболее распространенную, плю-мовую, для такого рода пород. В литературе, как нам известно, описаны два примера таких редких ассоциаций щелочных агпаитовых кислых пород: остров Мэджор в районе Новозеландской остров-
ной дуги (Ewart et al., 1968; Houghton et al., 1992; Liu et al., 2006; Dundar, Kyle, 1992) и Мексиканский вулканический пояс (Nelson et al., 1990). В связи с этим детальное изучение вулканических разрезов в районе Хан-Богдинского щелочно-гранитного массива с целью выяснить причины появления кислых аг-паитовых пород представляется важной научной задачей, и ее решению посвящена настоящая статья. Геологические особенности магматических пород данного региона и в целом Южно-Монгольских герцинид, в состав которых он входит, подробно рассмотрены в статьях (Коваленко и др., 2006; Yarmolyuk et al., 2008).
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ И ПЕТРОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ХАН-БОГДИНСКОГО ЩЕЛОЧНО-ГРАНИТНОГО МАССИВА
Один из крупнейших в мире Хан-Богдинский массив щелочных гранитоидов (более 1500 км2), являющийся главной отличительной особенностью данного района (рис. 1), расположен в южной части пустыни Гоби (Монголия) (Коваленко и др., 2006, 2007). Массив сформировался в пределах позднепа-леозойской (герцинской) активной континентальной окраины Сибирского палеоконтинента (Ярмо-люк и др., 1983; Ярмолюк, Коваленко, 1991; Yarmolyuk et al., 2008). Предметом исследования являются девонские островодужные ассоциации, каменноугольные толщи преимущественно андезито-идных (разной щелочности) лав, объединяемых в дифференцированный комплекс краевого магматического пояса (АКО), а также породы, отнесенные нами ранее к бимодальной базальт-комендит-щелочногранитной ассоциации, предположительно сформированные в позднем карбоне и на границе карбона и перми.
Упомянутые выше средне- и верхнепалеозойские осадочно-вулканогенные толщи, обрамляющие Хан-Богдинский массив с юга, востока и севера и обнаженные в экзоконтактовых зонах массива и в более удаленной его периферийной области (рис. 1), слагают позднепалеозойскую Хан-Богдин-скую впадину (Дуранте и др., 1976; Ярмолюк и др., 1983; Коваленко и др., 2006; Khashgerel et al., 2006; наши неопубликованные данные).
Наиболее древними (докаменноугольными) породами района (основанием Хан-Богдинской впадины) являются зеленокаменные кремнистые и терригенно-вулканогенные отложения видимой мощностью 1500 м, обнаженные по юго-западному обрамлению Хан-Богдинского массива (обнажения в районе колодца Гашун-Сухой-Худук и в районе медно-золото-порфирового месторождения Ою-Тологой). Нижняя толща комплекса основания мульды, по данным Л.П. Зоненшайна (Дуранте и др., 1976), состоит из зеленокаменно измененных основных вулканитов, прорванных многочислен-
ными телами роговообманковых габбро, а также из кремнистых и кремнисто-глинистых сланцев и яшм. Верхняя толща этого комплекса представлена кремнисто-глинистыми сланцами, полимиктовы-ми песчаниками и конгломератами. Возраст этого комплекса был определен в работе (Дуранте и др., 1976) только как докаменноугольный (предположительно ордовикский), а по своему формацион-ному составу комплекс отнесен к герцинским офи-олитам (эвгеосинклинальным образованиям по (Дуранте и др., 1976)). Затем возраст основания Хан-Богдинского прогиба был определен при разведке медно-золото-порфирового месторождения Ою-Тологой, расположенного к западу от юго-западного края щелочно-гранитного массива (рис. 1). Здесь, как и в юго-западной экзоконтактовой зоне массива, к более ранним магматическим образованиям района относятся охарактеризованные выше островодужные ассоциации складчатого основания с возрастом древнее 362 млн. лет (КЬа8И§еге1 й а1., 2006). Как и на всей территории Южно-Монгольских герцинид, эти толщи относятся к девону. Из имеющихся у нас образцов вулканических пород девонского основания Хан-Богдинской впадины большинство отвечает андезитам с редкими прослоями базальтов и риолитов, которые опробованы к юго-западу от месторождения Ою-Тологой (рис. 1, таблица, пробы 12/1—12/13), а также в самой западной части вулканического разреза, примыкающего с юга к Хан-Богдинскому массиву (рис. 1, таблица, пробы 13/1-13/3, 13/8).
К верхнепалеозойским стратифицированным образованиям собственно Хан-Богдинской впадины отнесены толщи АКО каменноугольного и пермского возраста (348-290 млн. лет (Коваленко идр., 2006; КИа5^еге1 е! а1., 2006)), развитые непосредственно в обрамлении массива и в провесах его кровли, которые несогласно залегают на породах офиолитового комплекса основания впадины.
К наиболее древним верхнепалеозойским образованиям впадины относится осадочная толща, сложенная песчаниками, алевролитами и конгломератами и охарактеризованная фауной турне-визе, а также туфогенно-осадочная толща с флорой среднего карбона. Более высокие горизонты разреза представлены существенно вулканическими породами, которые объединяются в андезитовую (дифференцированную) и бимодальную (базальт-андезит-трахириолит-комендитовую) ассоциации (Ярмолюк, 1983).
Андезитовая (дифференцированная) ассоциация подразделяется на нижнюю осадочно-вулканоген-ную (мощность 500-600 м) и верхнюю лавовую (мощностью до 2500 м) толщи. Разрез осадочно-вулканогенной толщи начинается с серии потоков бурых андезитов, которые вверх по разрезу сменяются конгломератами с галькой порфировых андезитов, реже гранитов и гранодиоритов, и еще выше
Рис. 1. Схема геологического строения (а) и космический снимок Landsat-7 (б) обрамления Хан-Богдинского щелочно-гранитного массива.
1 — девонские островодужные вулканические образования; 2 — каменноугольные вулканические комплексы активной континентальной окраины; 3 — терригенные каменноугольные отложения; 4 — гранитоиды нормального ряда щелочно
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.