ПЕТРОЛОГИЯ, 2008, том 16, № 5, с. 452-479
УДК 552.2:552.323:551.72(571.531.55)
ПЕТРОГЕНЕЗИС И ВОЗРАСТ ВУЛКАНИТОВ КИСЛОГО СОСТАВА СЕВЕРО-БАЙКАЛЬСКОГО ВУЛКАНОПЛУТОНИЧЕСКОГО ПОЯСА,
СИБИРСКИЙ КРАТОН
© 2008 г. Т. В. Донская*, Е. В. Бибикова**, Д. П. Гладкочуб*, А. М. Мазукабзов*, Т. Б. Баянова***, Б. ДеВаэле****, А. Н. Диденко***** ******, А. А. Бухаров*******,
Т. И. Кирнозова**
*Институт земной коры СО РАН 664033 Иркутск, ул. Лермонтова, 128, Россия; e-mail: tanlen@crust.irk.ru **Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия ***Геологический институт КНЦ РАН 184209 Апатиты, Мурманская обл., ул. Ферсмана, 14, Россия ****British Geological Survey, Nottingham NG12 5GG, UK *****Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН 680000 Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, 65, Россия ******Геологический институт РАН 119017 Москва, Пыжевский пер., 7, Россия *******Иркутский технический университет 664074 Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия Поступила в редакцию 20.07.2007 г.
Получена после доработки 28.11.2007 г.
Детальные геохимические, изотопные и геохронологические исследования были проведены для вулканитов кислого состава, залегающих в южной части раннепротерозойского Северо-Байкаль-ского вулканоплутонического пояса. Датирование вулканитов U-Pb методом по циркону показало, что относимые ранее к единому стратиграфическому подразделению (хибеленская свита акиткан-ской серии или хибеленский комплекс) породы обнаруживают существенные различия по возрасту. Оказалось, что в составе хибеленской свиты были объединены как наиболее древние породы из ныне датированных образований Северо-Байкальского пояса (1877.7 ± 3.8 млн. лет), так и более молодые вулканиты (1849 ± 11 млн. лет). Возрасты двух других датированных вулканитов (1875 ± 14 и 1870.7 ± 4.2 млн. лет) отвечают промежуточным значениям между отмеченными выше датировками. Установлено, что вулканиты разных участков южной части Северо-Байкальского пояса различаются не только по возрасту, но и по геохимическим и изотопным характеристикам. В частности, содержания Zr в вулканитах кислого состава на разных участках варьируют от 220-280 до 650717 ppm, Nb от 8-12 до 54-64 ppm, Ba от 924-986 до 1576-2398 ppm. Максимальные и минимальные значения eNd, полученные для кислых вулканитов и комагматичных им гранитоидов разных участков южной части Северо-Байкальского пояса, составили -1.7.. .-2.8 и -8.0.. .-9.2. На основании геохимических и изотопных характеристик вулканитов кислого состава было установлено, что формирование вулканитов в пределах различных участков южной части Северо-Байкальского вулканоплутонического пояса могло происходить за счет плавления мезоархейского корового источника тоналитового состава при добавлении разного количества ювенильного мантийного материала, а также при различных условиях магмогенерации. На основании изотопных данных вклад ювенильного мантийного материала в источниках оценивается от ~33-40 до ~77-86%. Максимальные расчетные температуры плавления родоначальных расплавов для вулканитов кислого состава составили 908-951°С, минимальные 800-833°С. Геохимические характеристики дацитов с возрастом 1877.7 ± ± 3.8 млн. лет, а именно высокие содержания Th (46-51 ppm), La (148-178 ppm), указывают на то, что в источник этих пород помимо мезоархейского гранитоидного и ювенильного мантийного материала должно было быть добавлено определенное количество верхнекоровой компоненты с высокими содержаниями Th и LREE. Чрезвычайно низкие содержания Y и Yb в этих дацитах подразумевают формирование их родоначальных расплавов при давлениях >12-15 кбар в равновесии с гранат-содержащим реститом. Предполагается, что формирование родоначальных расплавов для этих дацитов могло происходить в условиях коллизионно-утолщенной коры на самых ранних стадиях ее коллапса, возможно на стадии синколлизионного коллапса, при дополнительном значительном привносе тепла к нижним частям коры. Родоначальные расплавы для остальных исследованных кислых вулканитов, имеющих преимущественно геохимические характеристики гранитов A-типа, были образованы на последующих стадиях развития процессов коллапса (постколлизионный коллапс).
Рис. 1. Схема геологического строения южной части Сибирского кратона.
1 - Центрально-Азиатский складчатый пояс; 2 - чехол Сибирской платформы; 3, 4 - отложения рифейских перикра-тонных опусканий: 3 - неметаморфизованные, 4 - высокометаморфизованные; 5-7 - образования краевых выступов фундамента Сибирского кратона: 5 - раннепротерозойские постколлизионные гранитоиды, 6 - раннепротерозойский Северо-Байкальский вулканоплутонический пояс, 7 - архейского-раннепротерозойские метаморфические и магматические комплексы объединенные; 8 - главные разломы: установленные (а), предполагаемые (б); 9 - контуры площади, изображенной на рис. 2.
Формирование единой структуры Сибирского кратона ~1.9-2.0 млрд. лет назад в результате аккреции и коллизии архейских микроконтинентов и раннепротерозойских островных дуг (Розен, 2003; Ларин и др., 2003) завершилось обширным магматизмом, проявившимся на стадии коллапса коллизионной системы (постколлизионное растяжение). На временном рубеже 1.84-1.88 млрд. лет произошло формирование многочисленных массивов гранитоидов, которые в современной структуре кратона фиксируются в пределах его южных краевых выступов, и становление Севе-ро-Байкальского вулканоплутонического пояса (рис. 1). A.M. Ларин с соавторами (Ларин и др., 2003) объединили все магматические образования с возрастом 1.84-1.88 млрд. лет в единый Южно-Сибирский постколлизионный магматический пояс протяженностью более 2500 км.
В течение нескольких последних лет были проведены многочисленные исследования по изучению раннепротерозойских гранитоидов, входя-
щих в Южно-Сибирский постколлизионный пояс (Донская и др., 2002, 2003, 2005а; Левицкий и др., 2002; Ларин и др., 2000, 2006; Ножкин и др., 2003; Туркина, 2005; Туркина и др., 2003, 2006). В результате проведенных исследований выяснилось, что гранитоиды характеризуются большим разнообразием своих химических составов и относятся к разным геохимическим типам. Кроме того, разнообразие составов отмечается даже для гранитоидов, относящихся к одному геохимическому типу, в частности к А-типу по классификации Дж. Вейлина (,^а1еп й а1., 1987). Они обнаруживают значительные вариации концентраций петрогенных оксидов, редких элементов и изотопно-геохимических характеристик. Возможными причинами такого разнообразия гранитоидов могут быть: 1) различия в составах коровых источников; 2) различия в условиях магмогенера-ции (фугитивность кислорода, температура, давление); 3) разная доля мантийного материала, добавленного в область магмогенерации (Донская и
др., 2005а; Туркина и др., 2006). Кроме того, оказалось, что в ранее выделенные магматические комплексы часто объединяли разновозрастные массивы гранитоидов, сформированные за счет разных по составу источников (Левицкий и др., 2002; Туркина, 2005; Туркина и др., 2006; Ларин и др., 2006).
В отличие от раннепротерозойских постколлизионных гранитоидов, изучение петрологии вулканитов кислого состава, отмечающихся в пределах Северо-Байкальского вулканоплутони-ческого пояса, в течение последнего десятилетия не проводилось (Бухаров, 1987; Петрова и др., 1997; Неймарк и др., 1998). Современные работы, касающиеся Северо-Байкальского пояса, посвящены главным образом определению возраста слагающих его пород (Ларин и др., 2003; Собачен-ко и др., 2005). При этом во всех работах, касающихся как петрологических исследований вулканитов, так и их датирования, выводы делались обобщенно для целого стратиграфического подразделения или комплекса, входящего в состав пояса (Бухаров, 1987; Неймарк и др., 1991, 1998; Ларин и др., 2003; Булдыгеров, Собаченко, 2005). В связи с тем, что в настоящее время существует множество различных схем разделения пород внутри Северо-Байкальского пояса, породы одного и того же участка попадали часто при таких обобщениях в разные свиты и комплексы, в зависимости от того, какой из схем придерживались исследователи. Основываясь на выводах, полученных при изучении раннепротерозойских гранитоидов, развитых в пределах южных краевых выступов Сибирского кратона, мы поставили задачу провести детальные геохимические, изотопно-геохимические и геохронологические исследования вулканитов кислого состава из разных участков Северо-Байкальского вулканоплутони-ческого пояса. При этом породы некоторых участков по всем стратиграфическим схемам относятся к единому общему подразделению, а стратиграфическая принадлежность других варьирует в зависимости от принимаемой схемы внутреннего разделения Северо-Байкальского пояса.
В настоящей работе проводится оценка вариаций содержаний петрогенных оксидов, редких элементов и изотопно-геохимических характеристик вулканитов кислого состава южной части Северо-Байкальского пояса, рассматриваются возможные причины разнообразия составов вулканитов, дается оценка их возможных источников и условий формирования. Полученные геохронологические данные позволяют уточнить временные границы, в которых происходило становление Северо-Байкальского вулканоплутони-ческого пояса, и определить положение изученных вулканитов в стратиграфических последовательностях докембрия Сибири.
КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕВЕРОБАЙКАЛЬСКОГО
ВУЛКАНОПЛУТОНИЧЕСКОГО ПОЯСА
Северо-Байкальский вулканоплутонический пояс располагается в южной краевой части Сибирского кратона и протягивается от северо-западной оконечности оз. Байкал в северном-северо-восточном направлении на расстоянии 550 км при ширине 5-60 км (Бухаров, 1987). Орографически Северо-Байкальский пояс приурочен к Байкальскому и Акитканскому хребтам (рис. 1). Образования Северо-Байкальского вулканоплу-тонического пояса с угловым несогласием залегают на раннепротерозойских метаморфических породах (сарминская серия, чуйская серия и их аналоги) и мезоархейских гранитоидах (Донская и др., 20056) и перекрываются верхнерифейскими осадочными породами байкальской серии (рис. 1).
В течение всего пе
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.