ГЕОХИМИЯ, 2007, № 8, с. 803-813
ПЕТРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ГЕНЕЗИС КСЕНОЛИТОВ ЛИСТВЕНИТОВ В ЩЕЛОЧНЫХ БАЗИТАХ
ЮЖНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ
© 2007 г. В. С. Лутков, В. В. Могаровский, В. Я. Луткова
Институт геологии АН Республики Таджикистан 734063 Душанбе, ул. Айни, 267, Таджикистан E-mail: lutkov 38@mail.ru Поступила в редакцию 28.12.2006 г.
Мезозойские щелочные (субщелочные) базиты Южного Тянь-Шаня выделяются аномально высокой распространенностью ксенолитов лиственитов (в среднем 50-60%) и менее серпентинитов, развивающихся по нодулям мантийных шпинелевых перидотитов, реже пироксенитов. Рассмотрены разные модели образования лиственитов и проблема т.н. "лиственитового слоя". Листвениты состоят из трех разновременных и гетерогенных ассоциаций минералов (элементов): а) мантийный ультраосновной субстрат (реликты шпинелидов, пироксенов и др.), б) продукты его малоглубинной серпентинизации, в) минералы (элементы) гидротермально-метасоматической карбонатизации (лиственитизации), проходившей в приповерхностных условиях, но связанной с мантийными флюидами (изотопия углерода карбонатов, привнос Sr и его корреляционные связи с CO2 и т.д.). Не исключено, что углекислотная дегазация мантии протекала не только в MZ, но и в KZ региона. Этот процесс сопровождался формированием проявлений халькофильных элементов (Hg, Sb, Au, Ag, Zn, Cu, Pb), а также F, Ba, Sr. Особое внимание в этом плане привлекают позднекайнозойские месторождения целестина, образующие в пределах Средиземноморского подвижного пояса крупнейшую Sr-провинцию и, вероятно, также связанные с мантийными источниками.
Листвениты и серпентиниты - неотъемлемая часть офиолитовых и некоторых других базит-ультрабазитовых комплексов [1; и др.]. Вместе с тем в доступной нам литературе ксенолиты лиственитов в щелочных базитах практически не описаны. В первую очередь это касается крупнейших ареалов щелочных базитов (Е^), в которых сосредоточена главная часть ксеногенного материала верхней мантии. При этом некоторые из щелочных базитов (К^) по вещественному составу мало отличаются от изученных пород (MZ) в Южном Тянь-Шане [2]. Нам известно лишь о находке редких нодулей, напоминающих листвениты, в щелочных базитах (MZ) Минусинской впадины [3]. Щелочные базиты Южного Тянь-Шаня в этом отношении представляют, очевидно, редкое исключение.
ЩЕЛОЧНЫЕ БАЗИТЫ И КСЕНОЛИТЫ РЕГИОНА
Щелочные базиты проявлены в эпикратонных энсиалических структурах герцинид Южного Тянь-Шаня, но отсутствуют в островодужных зонах и офиолитовых поясах, роль которых в регионе невелика (рис. 1). Мощность коры варьирует от 40 до 60 км на фоне повышенного отношения толщин "гранитного" и "базальтового" слоев. Выражена глубокая депрессия поля силы тяже-
сти и низкий магнитный фон. Кристаллическое основание большей части зон сложено блоками ЛЯ2-РЯх [4, 5]. В регионе резко преобладают среди плутонитов К-гранитоиды [6], что иногда используется как обоснование коровой природы месторождений Южного Тянь-Шаня. В ряде зон, особенно континентально-рифтогенных, граница Мохо "размыта" с образованием коромантийного слоя (Ур = 7.4-7.7 км/с), сложенного разнообразными плагиоклазовыми пироксенитами, горнб-лендитами, биотит-керсутитовыми габбро и др. [7, 8]. Предполагается, что магматиты и метасо-матиты этого состава наращивают земную кору снизу с помощью механизма магматического ан-дерплейтинга [2, 9, 10].
Щелочные базиты региона сформировались в MZ в результате эпигерцинской тектоно-магма-тической активизации ("рассеянный рифтоге-нез"), в виде поясов и изометричных ареалов [8, 11; и др.]. Среди них преобладают внутриплатные титанистые щелочные базиты (хотя имеются и диатремы шошонитового типа [11]), слагая более 90 трубок и еще большее число ксенолитсодер-жащих даек. Несмотря на преобладание мантийных ксенолитов шпинелевой фации, в нескольких телах щелочных базитов обнаружены ксенокри-сты хромита и алмазы (0.02-0.5 мм): это указывает на то, что зоны зарождения расплавов могли
70° В
I_
30 90 км
I I I и
чо°с
Рис. 1. Схема размещения тел щелочных базитов с ксенолитами лиственитов в различных тектонических зонах Южного Тянь-Шаня (упрощено).
1 - фанерозойские и докембрийские зоны с континентальной корой (Я - Ягнобская, ЦГ - Центрально-Гиссарская, ЮГ - Южно-Гиссарская, КБ - Кугитанго-Байсунская), 2 - островодужные зоны и офиолитовые пояса с субконтинентальной и/или субокеанической корой (М - Мечетлинская зона, ЮФ - Южно-Ферганский офиолитовый пояс), 3 - офиолитовые базит-ультрабазитовые комплексы, 4 - мезокайнозойский чехол герцинид Южного Тянь-Шаня и Северного Памира, 5 - позднекайнозойские месторождения целестина, 6 - мезозойские диатремы щелочных базитов с нодулями лиственитов.
достигать области фазового перехода графит-алмаз. Щелочные базиты и мантийные ксенолиты (метасоматиты) региона отличаются высокой ка-лиевостью и повышенным фоном ряда лито-фильных редких элементов [12-14].
Для Южного Тянь-Шаня, как и для других ще-лочно-базитовых провинций, в составе мантийных ксенолитов типичны шпинелевые лерцоли-ты. Однако относительно повышена и роль гарц-бургитов (в среднем до 20%), увеличено число нодулей глиммеритов, различных пироксенитов и родственных им пород (горнблендиты, базиты и др.), частично входящих в состав "коромантийной смеси". Широко представлены мегакристы диоп-сида, авгита, санидина, К-керсутита, флогопита, апатита и т.д., представляющие, видимо, продукты дезинтеграции "мантийных пегматитов" [11, 15]. Вероятно, процессы мантийного метасоматоза имели полихронный характер: предполагается, что вначале формировались кристаллы флогопита и других мегакристов, а затем шло обогащение мантии некогерентными редкими элементами, связанное с образованием карбонатитовых расплавов и освобождением С02 [16]. Изученный блок верхней мантии явно характеризовался богатым карбонатом флюидом. Мантийные нодули
Южного Тянь-Шаня, несмотря на интенсивные процессы плавления, деплетирования и метасоматоза, характеризуются пониженной окислен-ностью (присутствие графита, муассанита, пирротина, самородного Ре) - по экспериментальным данным [17], они тяготеют к буферу
В последние годы все большее развитие получают идеи о сверхглубинных, зарождающихся в нижней мантии или на границе ядро-мантия, образованиях (расплавы, флюиды), которые существенно влияют на литосферные, в том числе магматические и рудные процессы [18-20]. Не исключено, что под территорией Высокой и Центральной Азии (или значительных их пространств) в кайнозое, а, возможно, и в мезозое могли формироваться огромные (до нескольких тысяч км в поперечнике) аномальные тела разуплотненного и разогретого мантийного вещества, иногда в Высокой Азии называемого Тибетским плюмом (суперплюмом) [21]. Это подтверждается широким развитием внутриплитного щелочного и субщелочного бази-тового магматизма, данными сейсмической томографии, аномально повышенным теплопотоком, формированием разнообразных мезо-кайнозой-ских метасоматитов и месторождений полезных ископаемых, связанных с мантийными источниками.
РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ НОДУЛЕЙ ЛИСТВЕНИТОВ
Уникальность изученных ксенолитов верхней мантии заключается в интенсивной лиственити-зации (в среднем 50-60%) и серпентинизации (до 15-20%) ультрабазитов и менее "зеленых" пирок-сенитов. В некоторых диатремах наблюдается 100%-лиственитизация перидотитов, причем лист-вениты характерны для тел, как внутриплитного, так и шошонитового типов. Выявлены лишь единичные трубки, где включения перидотитов не подверглись замещению лиственитами. Наиболее характерно отсутствие этого процесса для ди-атрем, где доминируют нодули "черной серии" (вебстериты, клинопироксениты и т.д.), что обусловлено устойчивостью их главных минералов (авгит, титанавгит, шпинель, гранат).
Эти процессы не могли не привлечь внимания геологов. В сводке по глубинным ксенолитам [22] отмечено, что генезис лиственитов в щелочных базитах региона является петрологической загадкой. Кроме того, немаловажно, что с эпигерцин-скими (MZ-KZ) процессами, в т.ч. с лиственитами и вмещающими их щелочными базитами, пространственно связано или даже накладывается на них разнообразное оруденение - И§, БЬ, Ли, РЬ, Zn, Г, Ва, Бг, Си [6, 8, 23-28; и др.].
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Ранее было изучено небольшое число нодулей лиственитов в единичных трубках Южного Тянь-Шаня [8, 25, 28, 29]. Нами исследовано разными методами (петрография, петрохимия, геохимия редких элементов, минералогия) около 170 нодулей лиственитов и более 20 образцов серпентинитов из нескольких десятков диатрем региона. Одной из главных задач исследования являлось создание непротиворечивой модели генезиса лиственитов. В связи со своеобразным их составом (широкое развитие карбонатов, серпентинов) проведено сравнение их минералогии и петрогеохимии с некоторыми типами кальцитовых кимберлитов.
Петрогенные и редкие элементы определялись в породах и минералах количественными методами - химическим и микрозондовым (главные оксиды, Т1, Mn, Сг, Г, Ва), фотометрии пламени (Ы, ЯЬ, С8), колориметрическим (Г, Р), перлово-люминесцентным (и), РФА и РСА (ТЪ, Ва, Бг, У, Zn, №), атомно-абсорбционным (И§), ИНАА (Ли, БЬ), спектральным (Сг, N1, Zn, В, Бп, РЬ). Анализы выполнены в Институте геологии АН РТ (Душанбе), ИГЕМ и ИМГРЭ (Москва), ВИРГ и ВСЕГЕИ (С.-Петербург). Контрольные определения сделаны в ГЕОХИ и Сибгеохи РАН, использовались также геохимические стандарты (ГСО) ИГЕМ и Сибгеохи. Результаты межлабораторного контроля оценивались с помощью
критерия Стьюдента (t) для средних содержаний и критерия Фишера (F) для дисперсий на двух уровнях значимости (0.05 и 0.01). При проведении внутреннего контроля аналитический материал считался удовлетворительным, если вариации содержаний химических элементов превышали погрешность их определений. Более подробное описание аналитических методик по ряду элементов дано в [30].
Поскольку проблемы генезиса изученных лиственитов и вопросы формирования эпигерцинского оруденения в Тянь-Шане тесно переплетаются, мы использовали информацию по металлогении и ру-доносности магматических формаций (в основном в пределах Таджикистана), содержащ
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.