УДК 552.323.6(234.853)
МЕЗОПРОТЕРОЗОЙСКИЕ ОЛИВИНОВЫЕ ГАББРО-НОРИТЫ БАШКИРСКОГО АНТИКЛИНОРИЯ, ЮЖНЫЙ УРАЛ: РОДОНАЧАЛЬНЫЕ РАСПЛАВЫ И ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ МАГМ
© 2010 г. А. А. Носова*, Л. В. Сазонова**, В. М. Горожанин***, О. Ф. Кузьменкова ****, Е. О. Дубинина*
*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 109017, Россия; e-mail: nosova@igem.ru **Геологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Воробьевы Горы, Москва, 119839, Россия; e-mail: saz@geol.msu.ru ***Институт геологии УНЦРАН ул. Карла Маркса, 16/2, Уфа, 450077, Россия; e-mail:gorozhanin@anrb.ru ****РУП "Белорусский научно-исследовательский геологоразведочный институт" ул. Купревича, 7, Минск, 220141, Беларусь; e-mail: kuzmenkovaof@mail.ru Поступила в редакцию 20.12.2008 г. Получена после доработки 20.04.2009 г.
Статья посвящена детальному изучению пород пикритового состава (оливиновых меланогаббро-норитов) и комагматичных им габбро-долеритов из силлов и даек центральной части Башкирского мегантиклино-рия, которые входят в состав Камско-Бельской магматической провинции (КБП), сформированной в восточной части Восточно-Европейской платформы (ВЕП) в мезопротерозойское время. Проведенные исследования состава минералов (EMPA, SIMS), пород и изотопного состава кислорода в них показали, что в формировании пород участвуют коровая контаминация, фракционная кристаллизация и сопровождающие ее процессы накопления кумулуса. Значения геохимических индикаторов корового вклада (Nb/Nb*, (Nb/La)B, 81sO и др.) сильно варьируют, что указывает на неравномерный вклад корового вещества в исходные расплавы при формировании пород (10 — 25%). Изучение слабо контаминированных (51sO = 5.3%e) оливиновых меланогаббро-норитов (MgO = 22.55 мас. %) из мелкого субвулканического тела Ишля-1 с небольшой долей кумулуса (24%), содержащих высокомагнезиальный оливин (Fo 91.3) и высокохромистую шпинель (cr# 0.67), а также клинопироксены, деплетированные тяжелыми REE, позволило оценить состав родоначального расплава. Он имел высокое содержание MgO около 20 мас. % и возник при 19—26% плавления мантийного источника (потенциальная температура мантии Тр составляла 1530—1545°С). Геохимические характеристики пород КБП отражают формирование первичных магм на разных глубинах колонны плавления мантии, смешение выплавок и значительную контаминацию верхнекоровым веществом. Породы Ишлинского района и машакского комплекса формировались при доминирующей роли производных шпинелевых перидотитов, а Бакало-Саткинского района — выплавок из гранатовых перидотитов.
Кристаллизация расплавов оливиновых меланогаббро-норитов происходила в диапазоне давлений от 7 до 2 кбар и температур от 1470°С до 1000—950°С при /O близкой к QFM. Сравнение модельного тренда кристаллизации родоначального расплава с составами базитов и ультрабазитов провинции показало, что разнообразие их составов в значительной степени связано с накоплением клинопироксен-плагиоклазо-вого (долериты и габбро-долериты) и оливин-плагиоклазового (пикриты и пикробазальты) кумулата. Полученные оценки условий генерации расплавов, при которых Тр значительно (на 150—165°C) превышала этот параметр астеносферы, указывают на то, что мезопротерозойский магматизм восточной части ВЕП был связан с подъемом глубинного плюма. Предварительные результаты сравнительного анализа петролого-геохимических характеристик пород КБП и мезопротерозойских базитов Северной Гренландии (Upton et al., 2005; Kalsbeek, Frei, 2006) указывают на значительное сходство проявлений внутриплит-ного магматизма, которые в обоих случаях имеют плюмовую природу и несут явные признаки контаминации коровым материалом.
Большой интерес, проявляемый во всем мире к пикритам (Larsen et al., 2003; Revillon et al., 1999; Norman et al., 2002; Ichiyama, Ishiwatari, 2005; Yaxley et al., 2004 и др.), вызван тем, что они являются весьма информативными в отношении процес-
сов, протекающих в верхней мантии в областях внутриплатных обстановок, поскольку эти примитивные породы наиболее близки к первичным расплавам. Широкое распространение пикритов часто рассматривается как несомненное свиде-
тельство плюмовой природы тех магматических ассоциаций, в составе которых они участвуют, так как только плюмы могут обеспечить температурные условия, необходимые для масштабного выплавления столь высоко-Mg составов при высоких давлениях (Larsen et al., 2003 и др.).
Природа высоко-Mg и при этом высоко-Si ба-зитов, формировавшихся во внутриплитных, не-субдукционных, обстановках, остается дискуссионной. В одних случаях предполагается, что основным процессом, обеспечивавшим их специфические геохимические особенности, была контаминация высоко-Mg расплавов коровым материалом (Puchtel et al., 1997). В других случаях в качестве основного механизма их петрогенезиса рассматриваются процессы плавления метасома-тически обогащенного под воздействием плюма, предварительно деплетированного мантийного субстрата (Cadman et al., 1997), либо латентного источника в литосферной мантии, возникшего в ходе предшествующих субдукционных событий, который вовлекался в плавление на ранних стадиях формирования базальтов, а впоследствии был замещен поднимающимся астеносферным веществом (Puffer, 2001).
Настоящая статья посвящена детальному изучению мезопротерозойских пород пикритового состава западного борта Ишлинско-Шатакской грабеновой зоны (Ямантауский антиклинорий), находящейся в южной части Башкирского меган-тиклинория (рис. 1) и входящей в состав Камско-Бельской магматической провинции (КБП). Эта крупная (не менее 500 х 500 км2) провинция была сформирована в восточной части Восточно-Европейской платформы (ВЕП), в Волго-Ураль-ской области и Башкирском мегантиклинории (БМА) в мезопротерозойское время (Веселовская и др., 1960; Алексеев, 1984; Носова, 2007; Ernst et al., 2006 и др.). Для нее характерно присутствие большого количества маломощных субвулканических тел долеритов и пикритов, в меньшей степени потоков базальтов, составы которых, с одной стороны, свидетельствуют об их петрогенети-ческом родстве и отличаются специфическим для внутриплитных образований чертами — это низ-ко-Ti, высоко-Mg и высоко-Si породы, с другой стороны, они характеризуются широкими колебаниями содержаний различных компонентов, что послужило основанием для выделения на этой территории многочисленных разновозрастных магматических комплексов (Швецов и др., 1976).
Еще одной причиной, привлекающей внимание к дайковым и силловым роям КБП, является геодинамический аспект, связанный с расшифровкой истории мезопротерозойского суперконтинента Колумбии (Нуны) и положением континента Балтики (ВЕП), входившего в его состав. Ранние стадии распада этого суперконтинента
связаны с проявлениями внутриплитного магматизма около 1.4 млрд. лет назад, и один из кластеров, объединяющий крупные магматические провинции этого возраста, возможно, пространственно сопряженные в составе Колумбии, включает КБП ("машакское событие"), базальты и до-лериты Северной Гренландии (Зиг-Заг Дэл и Мидсоммерсо) и дайковые рои Анабарского щита Сибири (Ernst et al., 2008). Такое объединение базируется на идентичных датировках пород (1.38 млрд. лет) и их географической позиции и пока не опирается на сравнительный петролого-геохимический анализ. Полученные нами новые данные по составу пород КБП позволяют наметить определенные черты сходства их геохимических особенностей с долеритами Зиг-Заг Дэл Северной Гренландии (Upton et al., 2005; Kalsbeek, Frei, 2006).
Среди пород пикритового состава КБП наиболее изучены силлы и дайки Бакало-Саткинского района и Копанско-Кусинский интрузив в северной части БМА (Алексеев, 1984; Ernst et al., 2006; Холоднов и др., 2006 и др.); для аналогичных пород южной части БМА (Ишлинский район) комплексные петрологические работы не проводились. Их изучение затруднено, так как в большинстве своем они подвержены интенсивным вторичным изменениям. Существуют лишь указания на появление диабаз-пикритовых ассоциаций в результате фракционной кристаллизации или ликвационных процессов в ультрабазитовых расплавах (без детального изучения химического состава породообразующих минералов, учета влияния процессов контаминации, расчетов количества кумулусной составляющей) (Алексеев и др., 2003; Ковалев, 2008).
Цель настоящей работы — установление характера эволюции первичных расплавов, приведшей к разнообразию мезопротерозойских базит-ультрабазитовых проявлений в восточной части ВЕП, в Камско-Бельской магматической провинции. Для этого необходимо решить следующие задачи: 1) по результатам изучения минералогии, петрографии и геохимии пород пикрито-вого состава, наиболее близких к первичным мантийным выплавкам, оценить степень влияния контаминации и кумулуса на состав этих расплавов, 2) оценить условия выплавления пикритовых расплавов из мантийного источника, 3) расшифровать некоторые особенности самого мантийного источника, существовавшего в мезопротеро-зойское время под восточной частью ВЕП, 4) восстановить условия кристаллизации и эволюции пикритовых расплавов.
Так как в решении поставленных задач минералогические критерии являются ведущими, необходима максимальная сохранность главных породообразующих минералов в исследуемых породах. Поэтому для исследований были выбраны
57°
1 О
¡Ижевск
60°
56'
I
■ 7Варзи-Ятчи ' • 24Акинеево ,
---•--т----_ _!
7000Арпланская 27Надеждинская
203Мензелино-Актаныш
183Мензелино-Актаныш
Камско-Бельский (Калтасинский) авлакоген
Орьебаш
83Калтасинская
*Чекмагуш 5Старо-Петрово: Волго-Камское поднятие
19,65Серафимовка #
62Кабаковска 54^ М^Ошинская^ ^ч^ская
Серноводско-Абдулинский авлакоген
Ямантауский антиклинорий
Екатеренбург
56°
54°
57°
Ишлинско-Шатакская грабеновская зона
1 5 9
2 6 10
3 7 7Варзи- Ятчи • 11
4 ✓ 8
Рис. 1. Схема распространения проявлений мезопротерозойского магматизма в Камско-Бельской провинции (Волго-Уральской области и в Башкирском мегантиклинории). Составлена с использованием данных (Бочкарев,
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.