ПЕТРОЛОГИЯ, 2008, том 16, № 4, с. 421-448
УДК 552.3+550.4+550.93+551.24
РАННЕПАЛЕОЗОЙСКИЕ БАТОЛИТЫ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ КУЗНЕЦКОГО АЛАТАУ: ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ, ВОЗРАСТ И ИСТОЧНИКИ
© 2008 г. С. Н. Руднев*, С. М. Борисов**, Г. А. Бабин***, О. А. Левченков****, А. Ф. Макеев****, П. А. Серов*****, Д. И. Матуков******, Ю. В. Плоткина****
*Институт геологии и минералогии СО РАН 630090 Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3, Россия; e-mail: rudnev@uiggm.nsc.ru **Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды по Кемеровской области
650099 Кемерово, ул. Новоградская, 19 а, Россия ***ФГУГП "Запсибгеолсъемка", п. Елань, Новокузнецкий район, Кемеровская область, Россия; e-mail: babin_ga@mail.ru **** Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2, Россия; e-mail: julia@ik4843.spb.edu ***** Геологический институт КНЦ РАН 184209 Апатиты, Мурманская обл., ул. Ферсмана, 14, Россия; e-mail: mozay@nm.ru ****** Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского 199026 Санкт-Петербург, Средний просп., 74, Россия; e-mail: cirvsg@vsegei.ru Поступила в редакцию 03.05.2007 г.
Рассмотрены особенности строения, состава и возраст раннепалеозойских гранитоидных и габбро-гранитных ассоциаций, слагающих Кожуховский и Дудетский батолиты северной части Кузнецкого Алатау. В составе Кожуховского батолита, расположенного в Алатауском вулканоплутоническом поясе, выделяются породы толеитового, известково-щелочного и субщелочного типов, формирование которых происходило в два этапа. Ранними являются гранитоиды тылинского кварцдиорит-тоналит-плагиогранитного комплекса (~530 млн. лет, Тылинский массив, толеитовый тип), возникшие в островодужной геодинамической обстановке. На втором этапе (~500 млн. лет) в аккреционно-коллизионной геодинамической обстановке сформировались мартайгинский кварцдиорит-тона-лит-плагиогранитный комплекс (Кожуховский массив, известково-щелочной тип) и краснокамен-ский монцодиорит-сиенит-граносиенитовый комплекс (Краснокаменский массив, субщелочной тип). В Дудетском батолите, расположенном в Алтае-Кузнецком вулканоплутоническом поясе, наиболее широкое развитие получили интрузивные породы субщелочного ряда (малодудетский монцогаббро-монцодиорит-сиенитовый и карнаюльский граносиенит-лейкогранитный комплексы), в меньшей степени щелочного ряда (верхнепетропавловский щелочно-габброидный карбона-титсодержащий комплекс), формирование которых происходило в возрастном интервале 500485 млн. лет. Nd-изотопные исследования показали, что породы Кожуховского батолита имеют преимущественно субдукционные источники исходных расплавов (eNd = +4.8.. .+4.2). Субщелочные породы Дудетского батолита обнаруживают широкие вариации изотопных параметров. Nd-изо-топный состав монцодиоритов и монцогаббро малодудетского комплекса (eNd = +6.6), в совокупности с повышенной щелочностью пород и высокими содержаниями Nb и Ta, свидетельствует о доминирующем вкладе расплавов обогащенного мантийного источника и участии дебетированного мантийного субстрата. Сиениты этого комплекса характеризуются более низкими значениями параметров eNd (+3.2.. .+1.9), что, возможно, связано с плавлением метабазитов, образованных из обогащенного мантийного субстрата. Некоторый вклад корового материала при магмогенерации отмечается для пород карнаюльского комплекса, имеющих более низкие содержания Nb и Ta, по сравнению с породами малодудетского комплекса, при близком значении eNd (+3.6).
В раннем палеозое в западной части Алтае-Са-янской складчатой области (АССО) широко проявился магматизм, сформировавший протяженные вулканические и плутонические пояса различной геодинамической природы. С этими поясами пространственно сопряжены одновоз-
растные с ними и частично перекрывающие их турбидитные и терригенно-карбонатные осадочные комплексы (рис. 1). Анализ современных геологических данных (Шокальский и др., 2000; Бабин и др., 2003) показал, что в структурах АССО выделяются вулканоплутонические пояса
Рис. 1. Схема расположения гранитоидных батолитов в венд-кембрийских вулканоплутонических поясах АССО (составлена с использованием данных (Владимиров и др., 1999а; Бабин и др., 2003; Руднев и др., 2004а)). 1-3 - вулканоплутонические пояса с окраинно-морскими и (или) океаническими ассоциациями: Алтае-Салаирский (1), Алтае-Кузнецкий (2), Тувино-Западно-Саянский (3); 4-7 - вулканоплутонические пояса с островодужными ассоциациями: Салаирский (4), Алатауский (5), Алтае-Северо-Саянский (6), Тувинский (7); 8, 9 - венд-кембрийские палеобас-сейны: турбидитовый (8), терригенно-карбонатный (9); 10 - раннепалеозойские гранитоидные батолиты; 11-14 - границы (а - установленные, б - скрытые под молодыми образованиями): вулканоплутонических поясов (11), палеобас-сейнов, ранне-, средне- и позднепалеозойских прогибов (12), выходов структурно-вещественных комплексов (13), мезозойско-кайнозойских отложений (14); 15 - площадь исследования. Цифры в кружках - батолиты и массивы: 1 - Кожуховский батолит, 2 - Дудетский батолит, 3 - Центральнинский массив, 4 - Саралинский батолит, 5 - Белои-юсско-Туимский батолит, 6 - Уйбатский батолит, 7 - Тигертышский батолит, 8 - Саксырский батолит, 9 - Саракок-шинский массив, 10 - Каахемский батолит, 11 - Восточно-Таннуольский батолит, 12 - Бийхемский батолит, 13 - Хам-саринский батолит, 14 - Енисейский массив, 15 - Садринский массив.
(ВПП) с окраинно-морскими или океаническими (Алтае-Кузнецкий, Алтае-Салаирский, Тувино-Западно-Саянский ВПП) и островодужными ассоциациями (Алатауский, Алтае-Северо-Саянский, Тувинский, Салаирский ВПП). Эти пояса различаются внутренним строением, длительностью и интенсивностью магматизма, наборами магматических, вулканогенных и осадочных комплексов, их вещественными характеристиками. Так, например, в раннекаледонских структурах западной части АССО (Кузнецкий Алатау, Горная Шория, Горный Алтай) в Алатауском ВПП вулканогенные отложения представлены только породами толеитового ряда, в то время как в Ал-тае-Кузнецком ВПП преимущественное развитие имеют вулканиты субщелочного ряда. Каждый из этих поясов характеризуется определенным набором интрузивных ассоциаций (комплексов), которые в пространстве образуют крупные батолиты, различающиеся не только составом пород, но и длительностью формирования.
Учитывая разное понимание термина батолит, отметим, что здесь мы применяем его для обозначения крупных интрузивных тел (площадью более 200 км2), имеющих овальную или изометрич-ную форму, крутые контакты, большую вертикальную мощность и в контурах которых могут быть совмещены интрузивные массивы, различающиеся по вещественному составу и возрасту. Ранее они рассматривались как генетически связанные, близкие по возрасту интрузивные образования, возникшие в результате магматического замещения (in situ) различных по составу боковых вмещающих пород (Кузнецов и др., 1964 и др.). Исследования последних лет с применением прецизионных геохронологических и геохимических методов позволили установить, что "пестрый" состав этих батолитов (от габбро-диоритов, через тоналиты, плагиограниты, гранодиориты до монцодиоритов и сиенитов) связан не с процессами магматического замещения, а с неоднократным внедрением различных по вещественному составу, возрасту и геодинамическим условиям формирования гранитоидных ассоциаций (Владимиров и др., 1999а, 19996; Сотников и др., 2001; Козаков и др., 2003; Руднев и др., 2004а, 20046,
2006а и др.). Поэтому, отдавая дань уважения взглядам предшественников на природу образования батолитов, авторы использовали термин "батолит", подразумевая его сугубо морфологическое понимание и размеры.
Цель статьи - выяснение закономерностей развития, характерных черт эволюции и источников раннепалеозойского магматизма, проявленного в различных структурно-формационных зонах северной части Кузнецкого Алатау. Работа базируется на проведенных авторами детальных геологических, петрогеохимических, изотопно-геохронологических и изотопно-геохимических исследованиях магматических ассоциаций (комплексов), участвующих в строении гранитоидных батолитов Алатауского и Алтае-Кузнецкого вулканоплутонических поясов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Содержания петрогенных элементов определены рентгенофлюоресцентным методом в ИГМ СО РАН (г. Новосибирск) с использованием установки СРМ-25 (аналитики А.Д. Киреев, Н.М. Глу-хова). Содержания редких и редкоземельных элементов выполнены методом ГСР-MS в ИЗК СО РАН (г. Иркутск) на установке VG Plasmquad PQ-2 в ЦКП ИНЦ СО РАН (аналитики С.В. Пан-теева, В.В. Маркова), в Аналитическом центре ИГМ СО РАН (г. Новосибирск) на установке Finnigan-element (аналитики И.В. Николаева, С.В. Палесский) и в МГП "Анакон" (г. Санкт-Петербург) на установке Finnigan-element (аналитик И.П. Шульпяков). Контрольные измерения, выполненные по одним и тем же пробам в разных лабораториях, показали удовлетворительную сходимость.
U-Pb изотопные исследования выполнены в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ им. А.П. Карпинского (г. Санкт-Петербург) и в ИГГД РАН (Санкт-Петербург). Выделение акцессорных цирконов проводили в ИГМ СО РАН (г. Новосибирск) по стандартной методике с использованием тяжелых жидкостей и на концентраторе NELSON по методике (Айриянц и др., 2001), с по-
следующей очисткой полученных концентратов под бинокуляром. В Центре изотопных исследований ВСЕГЕи U-Pb изотопные исследования выполнены по единичным зернам циркона на ионном микрозонде SHRIMP-II. Отобранные вручную зерна цирконов были имплантированы в эпоксидную смолу вместе с зернами цирконовых стандартов TEMORA и 91500. Затем зерна цирконов были сошлифованы и приполированы приблизительно на половину своей толщины. Для выбора участков (точек) датирования на поверхности зерен использовали оптические (в проходящем и отраженном свете) и катодолюминесцент-ные изображения, отражающие внутреннюю структуру и зональность цирконов. Катодолюми-несцентные изображения получены на сканирующем электронном микроскопе. Рабочее расстояние составляло 25-28 мм, ускоряющее напряжение - 20 кВ, ток сфокусированного пучка на цилиндре Ф
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.