ПЕТРОЛОГИЯ, 2013, том 21, № 5, с. 535-553
УДК 548.4
ПЕТРОГЕНЕЗИС ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКИХ БАЗАЛЬТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ЮЖНО-БАЙКАЛЬСКОЙ И ЮЖНО-ХАНГАЙСКОЙ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ОБЛАСТЕЙ, ЦЕНТРАЛЬНАЯ АЗИЯ: ДАННЫЕ ПО РАСПЛАВНЫМ ВКЛЮЧЕНИЯМ
© 2013 г. В. А. Симонов*, Е. А. Кудряшова**, В. В. Ярмолюк**, С. В. Ковязин*, А. В. Котляров*
*Институт геологии и минералогии СО РАН просп. Академика Коптюга, 3, Новосибирск, 630090, Россия; e-mail: simonov@igm.nsc.ru **Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 119017, Россия; e-mail: yarm@igem.ru Поступила в редакцию 16.04.2012 г.
Получена после доработки 18.10.2012 г.
Исследования расплавных включений и минералов позволили получить прямую информацию о физико-химических условиях петрогенезиса позднекайнозойских базальтовых комплексов ЮжноБайкальской (ЮБВО) и Южно-Хангайской (ЮХВО) вулканических областей Центральной Азии. Анализ включений в оливинах выявил различия в температурных характеристиках магматических систем, из которых сформировались базальты ЮБВО и ЮХВО. Сравнение экспериментальных температур гомогенизации и рассчитанных на основе данных по составам стекол расплавных включений параметров дало возможность наиболее обоснованно оценить температурный режим петрогенезиса позднекайнозойских базальтовых комплексов ЮБВО (1130—1160°С и 1175—1250°С) и ЮХВО (1145—1185°С, 1210—1270°С и около 1300-1310°С). Анализ флюидных фаз во включениях свидетельствует о насыщении базальтовых расплавов ЮБВО углекислотой, что создавало повышенные давления (до 5-6.6 кбар) при кристаллизации минералов. Данные по составам включений в оливинах указывают на различия в химизме магматических систем двух рассмотренных регионов: повышенные содержания TiO2, Al2O3, CaO и пониженные FeO, MgO в расплавах ЮБВО по сравнению с базальтовыми магмами ЮХВО. В целом петрохимические и геохимические характеристики первичных расплавных включений и составы оливинов свидетельствуют об активном участии глубинного плюмового магматизма при формировании базальтовых комплексов ЮБВО и ЮХВО. На основе данных по расплавным включениям в оливинах и по составам клинопироксенов устанавливается сходство геохимических, минералогических и термобарогеохимических характеристик позднекайнозойских базальтов ЮБВО и ЮХВО с мел-палеогеновыми базальтами Тянь-Шаня и определенное различие с типичными плюмовыми системами типа OIB. Все это может свидетельствовать об отличии геодинамических особенностей проявления кайнозойского и позднемезозойского внутриплитного плюмового магматизма Центральной Азии от типичных долгоживущих мантийных струй типа Гавайской.
Б01: 10.7868/80869590313050051
ВВЕДЕНИЕ
Интенсивные исследования, проводимые в последние годы, позволили получить огромный объем петрологической и геохимической информации о базальтовых магматических ассоциациях. Растет количество работ, в которых для расшифровки физико-химических параметров магматических систем привлекаются данные по расплавным включениям в минералах. В то же время этот метод, успешно применяемый для базальтов из островных дуг, срединно-океаниче-ских хребтов, океанических островов и т.д., имеет более ограниченное использование в случае внут-риконтинентальных базальтовых комплексов. В частности, для Центральной Азии можно отметить единичные публикации, в которых рассмат-
риваются данные по расплавным включениям в минералах из внутриплитных базальтов Юга Сибири, Монголии, Казахстана и Киргизии (Добре-цов и др., 1992; Кудряшова, Ярмолюк, 2004, 2009; Наумов и др., 2003, 2006; Симонов и др., 2008б, 2010). Таким образом, несмотря на актуальность и важность вопросов, связанных с условиями формирования внутриплитных базальтовых комплексов Центральной Азии, существует явный недостаток прямой аналитической информации, получаемой с помощью включений в минералах, о физико-химических параметрах расплавов.
В последнее время кайнозойский вулканизм Монголии привлекает к себе самое пристальное внимание многих ученых (Дягилев и др., 2006; Кудряшова, Ярмолюк, 2004; Кудряшова и др.,
2007, 2010; Рассказов и др., 2007; Саватенков и др., 2010; Ярмолюк и др., 1994, 2007, 2011 и др.). Появились публикации, рассматривающие физико-химические параметры формирования внутриплатных базальтовых комплексов Монголии, полученные с помощью анализа расплавных включений (Кудряшова, Ярмолюк, 2004, 2009; Симонов и др., 2008а, 2010), которые показывают перспективность данного метода для исследования внутриконтинентальных магматических систем. Работы в этом направлении нами продолжаются и поступает новая информация по рас-плавным включениям в минералах из базальтов Монголии и прилегающих территорий.
В настоящей статье рассматриваются физико-химические условия петрогенезиса позднекайно-зойских базальтовых комплексов Южно-Байкальской и Южно-Хангайской вулканических областей в Центральной Азии, полученные в результате исследования расплавных включений в оливинах.
ГЕОЛОГО-ПЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАННЫХ
БАЗАЛЬТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ЮЖНОБАЙКАЛЬСКОЙ И ЮЖНО-ХАНГАЙСКОЙ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ОБЛАСТЕЙ
Расположение рассмотренных базальтовых комплексов Южно-Байкальской и Южно-Хан-гайской вулканических областей в Центральной Азии показано на рис. 1. Особенности строения и развития этих областей рассмотрены в предыдущих работах (Кудряшова и др., 2010; Саватенков и др., 2010; Ярмолюк и др., 1994, 2003, 2007, 2008, 2011). Приведем лишь самые общие характеристики этих ассоциаций.
Южно-Байкальская вулканическая область (ЮБВО) объединяет поля позднекайнозойских базальтов, распространенные у юго-западной оконечности оз. Байкал в пределах хребтов Ха-мар-Дабан и Восточного Саяна на площади 350 х х 450 км (Ярмолюк и др., 2003). Вулканические поля сложены лавами пород повышенной щелочности: базанитами, фонотефритами, базальтами, трахибазальтами и трахиандезибазальтами (Ярмолюк и др., 2011). Формирование области началось в конце олигоцена (Ярмолюк и др., 2003, 2011). В раннем миоцене в центральной части области возникло крупное лавовое плато. Около 17 млн. лет назад область приобрела современную структуру, определяемую трехлучевой системой грабенов — Тункинского, Хубсугульского и Окин-ского. С этими грабенами была связана вулканическая активность позднего миоцена и плиоцена. С конца плиоцена область испытывает сводооб-разования, определяющее смещение центров проявления вулканизма на фланги свода, где воз-
никли Восточно-Тувинский и Джидинский районы новейшего вулканизма (Ярмолюк и др., 2003).
Нами были рассмотрены данные по базальтам из Окинского, Джидинского и Восточно-Тувинского вулканических районов.
Южно-Хангайская вулканическая область (ЮХВО) представляет собой разновозрастные вулканические поля, рассредоточенные по территории Центральной и Южной Монголии (Ярмо-люк и др., 1994, 2007). Позднекайнозойская стадия ее развития, продукты которой рассматриваются в настоящей статье, была связана с Хангайским нагорьем (сводом) (Кудряшова и др., 2010). Формирование свода сопровождалось образованием осложняющих его грабенов и разломов, которые служили главными магмоконтроли-рующими структурами (Ярмолюк и др., 2008). Это — Водораздельный грабен, прослеживающийся вдоль осевой зоны нагорья, Долиноозер-ский грабен, определивший южную границу нагорья, Тарятский грабен, ограничивающий Хан-гайский свод с севера, а также Угийнурский и Орхон-Хануйский вулканические грабены, относящиеся к северо-восточному обрамлению Хан-гайского свода. Данные грабены выполнены лавами, которые по своим вещественным характеристикам отвечают преимущественно породам высококалиевой петрохимической серии и представлены от редких фоидитов и базальтов до широко распространенных базанитов, трахибазаль-тов, трахиандезибазальтов и фонотефритов (Кудряшова и др., 2010; Саватенков и др., 2010; Ярмолюк и др., 2011).
В статье рассматриваются в основном данные по базальтам Тарятского грабена и приводится дополнительная информация по клинопироксе-нам из пород Орхон-Хануйского и Водораздельного районов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Во время экспедиционных работ в Монголии, а также в республиках Тыва и Бурятия были собраны представительные коллекции пород, составившие основу для изучения с помощью анализа минералов и находящихся в них расплавных включений, условий петрогенезиса базальтовых комплексов Южно-Байкальской и Южно-Хан-гайской вулканических областей. Экспериментальные исследования включений выполнены преимущественно в лаборатории геодинамики и магматизма Института геологии и минералогии СО РАН (ИГМ СО РАН, г. Новосибирск), а также в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН (ИГЕМ РАН, г. Москва). Расплавные включения исследовали в высокотемпературной микротермокамере с инертной средой (Соболев, Слуцкий,
52°
50 км
I_I
98°
48°
46°
100°
102°
104°
Рис. 1. Расположение изученных позднекайнозойских базальтовых комплексов ЮБВО (а) и ЮХВО (б) по (Кудряшова и др., 2010; Наумов и др., 2006; Ярмолюк и др., 2009, 2011).
Пунктирной линией на врезке показаны границы микроплит: Мон — Монгольская, Ам — Амурская, Сиб — Сибирская. (а) 1—2 — лавовые поля (1 — позднеплиоцен-голоценовые, 2 — допозднеплиоценовые); 3 — грабены; 4 — вулканы; 5 — познекайнозойские терригенные образования; 6 — амагматичные территории; 7 — разломы. Вулканические районы: I — Восточно-Тувинский, II — Окинский, III — Джидинский. (б) 1 — лавовые поля; 2 — границы центральной и периферических зон Хангайского нагорья. Вулканические районы: I — Долиноозерский, II — новейших долинных потоков Хангайского хребта, III — Водораздельный, IV — Тарятский, V — Орхон-Хануйский, VI — Угийнурский.
1984) с точностью замеров ±5°С. Использование в качестве инертной среды особо чистого аргона показало, что при продувке от 5 до 20 минут сохраняется прозрачность рассмотренных оливинов, и мы можем наблюдать за процессами во включениях в течение всего эксперимента вплоть до температур гомогенизации (свыше 1170°С). Эксперименты с включениями при высоких температурах проводили согласно опубликованным ранее методикам (Симонов, 1993; Соболев и др.,
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.