ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2011, том 436, № 2, с. 221-227
= ГЕОХИМИЯ =
УДК 552.323.6
СОСТАВ И ИСТОЧНИКИ МАГМАТИЗМА СРЕДНЕПАЛЕОЗОЙСКОЙ ВИЛЮЙСКОЙ РИФТОВОЙ ОБЛАСТИ И ПРОБЛЕМА СОВМЕЩЕНИЯ ЕГО БАЗИТОВЫХ И КИМБЕРЛИТОВЫХ ПРОИЗВОДНЫХ
© 2011 г. К. Н. Егоров, А. И. Киселев, член-корреспондент РАН В. В. Ярмолюк, А. В. Никифоров
Поступило 08.07.2010 г.
Вилюйская система рифтовых впадин является крупнейшей деструктивной структурой, возникшей в результате раскола раннепалеозойского Сибирского континента в среднем палеозое [1]. В соответствии с геолого-стратиграфическими и геохронологическими данными рифтовая система сформировалась в интервале Э2—С1. Ее образование сопровождалось высокой магматической активностью, результаты которой наиболее полно сохранились в строении Вилюйского рифта. Распределение магматических продуктов в его пределах указывает на зональный характер проявления магматизма (рис. 1). Во впадинах протекали вулканические процессы, сформировавшие толщи, сложенные покровами базальтов и переслаивающимися с ними терригенно-карбонатны-ми и соленосными породами. Вдоль северо-западного фланга Вилюйской рифтовой области наряду с вулканическими широко проявились субвулканические процессы, с которыми было связано образование протяженного Вилюйско-Мархинского дайкового пояса долеритов, а также кимберлитов Мирнинского и Накынского ким-берлитовых полей. Магматизм этой части рифто-вой области характеризовался импульсным развитием [3—5]. Наиболее ранними здесь были массовые излияния базальтов, сопровождавшиеся внедрением силлов и даек умеренно щелочных долеритов. Следующий импульс привел к образованию кимберлитовых тел. Так, в пределах Мир-нинского поля кимберлиты трубки Мир прорывают силл и дайку долеритов. Ксенолиты долери-тов отмечаются также в кимберлитах трубок Амакинская и Таежная. В Накынском поле кимберлиты трубки Нюрбинская также содержат ксенолиты долеритов, но, с другой стороны, сами
Институт земной коры
Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук, Москва
прорываются сложной дайкой долеритов — мон-цонит-порфиров. Это свидетельствует о том, что после формирования кимберлитов вновь проявился базитовый магматизм. Следовательно, можно говорить, что среднепалеозойская магматическая активность, по крайней мере, в пределах Вилюйско-Мархинского дайкового пояса завершилась формированием базитов [1—3].
Таким образом, строение Вилюйской рифтовой области, во-первых, отражает зональное распределение проявлений магматизма разной фациальной принадлежности и, во-вторых, свидетельствует об изменении состава этих проявлений во времени. Цель настоящей работы — оценка вероятных мантийных источников кимберлитов и базитов и определение причин изменчивости характера магматизма рифтовой области во времени.
Базиты. Разнофациальные разновидности базитового магматизма Вилюйского рифта в основном относятся к базальтам, в меньшей степени к трахибазальтам и тефритам [3] и более редким базальтовым трахиандезитам (монцонит-порфирам). Характерной особенностью магматических пород рифта является их принадлежность к производным высокотитановых мантийных расплавов (в среднем около 3.0 мас. % 1Ю2) [3, 5]. Общие закономерности распределения несовместимых элементов в породах Вилюйского рифта практически идентичны между собой и близки базальтам 01В (рис. 2). Незначительное обогащение несовместимыми элементами отмечается от эффузивных базитов к породам докимберлито-вых субщелочных долеритов и затем к базитам посткимберлитовых даек [3, 5]. Индикаторные отношения №/Та, Zr/Nb, Ьа/№, Та/УЬ, ТЪ/Та и др. характеризуются устойчивыми значениями, что указывает на однородность источника магм Ви-люйского рифта. Более низкая степень обогащения легкими редкими землями (Ьа/УЬ = 10—16) эффу-зивов и умеренно титановых базитов [3] относительно 01В, возможно, обусловлена участием в плавлении граната или более высокими степенями плавления однородного мантийного источника.
114°
120°
126°
132° в.д.
64° с.ш.
60°
114°
I /* 120°
Рис. 1. Схема строения среднепалеозойской Вилюйской рифтовой системы, по [1] с изменениями. 1 — эффузивно-осадочные толщи рифтовых впадин, 2 — участки относительных поднятий (реликты палеосвода), 3 — дайки долеритов 02—0^, 4 — кимберлиты Вз—С^, 5 — разломы. М, Н — Мирнинское и Накынское кимберлитовые поля соответственно.
Изотопные составы эффузивов и интрузивных долеритов Вилюйского рифта в целом располагаются справа от поля мантийной корреляции (рис. 3) вследствие их обогащения радиогенным стронцием. Отмечаются возрастные различия состава источников расплавов. Эффузивы и докимберлито-вые базиты характеризуются более низкими значениями еш и несколько более широким диапазоном вариаций (878г/868г) по сравнению с посткимбер-литовыми базитами (рис. 3). Вариации величины (87§г/865г)( в породах, близких по петрохимическо-му, редкоэлементному, а также по изотопному составу Мё, по-видимому, связаны с контаминацией расплавов карбонатно-эвапоритовым материалом венд-кембрийского чехла Сибирской платформы [3, 5], которые подобно другим осадочным карбонатам характеризуются высоким 8г/Ыё-отношением. Поэтому в целом можно говорить, что составы основных пород (эффузивов, интрузивных базитов и брекчий трубок взрыва) Вилюйского рифта отражают относительную однородность магматического источника под всей территорией рифтовой области [3, 5].
Кимберлиты. Кимберлитовые трубки Мирнинского и Накынского полей характеризу-
ются разнообразием структурно-текстурных разновидностей пород: от автолитовых брекчий до массивных порфировых, а также слюдистых и слюдяных кимберлитов. Петрохимические параметры кимберлитов Мирнинского поля изменяются в широком диапазоне и по содержанию таких показательных элементов, как титан и калий, перекрываются с кимберлитами Накынского поля. В табл. 1 приведены содержания петрогенных элементов в слюдистых (более 25—30% флогопита) порфировых кимберлитах трубок Таежная (обр. Тж-1) и Интернациональная (обр. Ин-1/30), а также в порфировом кимберлите с флогопитом (<3%) из трубки Нюрбинская (обр. Нб-1) и дотру-бочной слюдяной (40—50% флогопита) жиле трубки Ботуобинская (обр. Бт-1). Самые низкие содержания К2О характерны для порфирового кимберлита трубки Нюрбинская (0.14 мас. %). В кимберлитах образцов Тж-1 и Ин-1/30 пониженные содержания К2О связаны с полным замещением флогопита хлоритом, серпентином и вермикулитом. В целом петрохимические характеристики кимберлитов Накынского поля не выходят за пределы значений, установленных для пород других кимберлитовых полей Якутии ([7, 8], данные авторов).
Cs Rb Ba Th U Nb Ta La Ce Pr Nd Sr Sm Hf Zr Eu Gd Tb Dy Ho Y Er Tm Yb Lu
Рис. 2. Распределение элементов-примесей, нормированных к примитивной мантии [6] в кимберлитах и базитах Вилюйского рифта, с использованием данных [3, 5, 7].
Рис. 3. Диаграмма (878г/868г)( для базитов и кимберлитов Вилюйского рифта с использованием данных [3, 5, 7— 10]. 1 — кимберлиты Мирнинского поля, 2 — кимберлиты Накынского поля, 3 — докимберлитовые базиты, 4 — пост-кимберлитовые базиты, 5 — базальты аппаинской свиты, 6 — поле мантийной корреляции, 7 — предполагаемый тренд смешения исходных расплавов и докембрийской континентальной коры для наиболее контаминированных кимберлитов Накынского поля, 8 — тренд вариации составов кимберлитов Мирнинского поля и посткимберлитовых базитов.
Таблица 1. Петрогенные (мас. %) и редкие элементы (ppm) в кимберлитах и докимберлитовых базитах Мирнинского (1, 2, 5, 6) и Накынского (3, 4) полей Якутии
Кимберлиты Базиты
Компонент 1 2 3 4 5 6
Обр. Тж-1 Обр. Ин-1/30 Обр. Бт-1 Обр. Нб-1 Обр. 205 Обр. 211
SiO2 23.12 28.15 17.4 33.54 46.52 46.49
TiO2 1.2 2.18 0.74 0.38 3.29 3.29
A12O3 2.02 1.33 2.02 2.62 13.72 13.75
Fe2O3 3.63 7.98 1.58 3.94 3.91 3.17
FeO 2.17 4.75 1.78 4.3 9.15 8.08
MnO 0.29 0.1 0.09 0.06 0.14 0.09
MgO 14.94 27.16 11.22 29.59 6.19 7.65
CaO 24.92 9.8 32.48 7.56 8.97 8.29
Na2O 0.05 0.12 0.12 0.08 2.79 2.84
K2O 0.25 0.15 1.71 0.14 0.88 1.05
P2O5 1.26 0.41 1.15 0.44 0.33 0.34
H2O- 1.42 0.73 0.45 0.65 0.92
П.п.п. 11.81 12.14 9.46 12.5 3.12 3.75
СО2 12.98 5.06 19.84 4.4
Сумма 100.06 100.06 100.04 100.37 99.69 99.65
Cs 0.49 0.20 0.63 0.04 0.49 0.30
Rb 14.45 8.09 65.23 1.31 21.34 24.46
Ba 1778.52 1490.62 664.34 259.43 283.13 278.66
Th 30.39 12.74 1.92 1.19 2.35 2.34
U 4.45 2.73 0.59 0.50 0.89 0.94
Nb 298.92 166.72 52.46 19.97 39.97 41.81
Ta 10.96 8.29 2.23 0.92 2.03 1.58
La 156.52 61.52 46.06 14.54 48.46 53.67
Ce 280.32 99.52 96.26 29.94 66.85 73.29
Pb 30.66 4.80 2.05 1.69 3.04 4.60
Mo 1.17 5.19 1.29 0.45 2.23 2.13
Pr 27.74 10.46 11.21 3.90 9.36 10.64
Nd 90.10 35.63 40.80 16.28 38.79 44.27
Sr 568.50 196.23 584.06 204.86 443.53 509.47
Sm 13.73 5.93 8.32 3.22 8.38 9.34
Hf 5.41 3.84 2.13 0.93 4.80 6.07
Zr 255.22 152.54 105.76 57.18 237.08 265.13
Eu 3.99 2.08 2.18 1.21 2.56 2.87
Gd 14.84 6.72 7.79 3.15 8.09 8.71
Tb 1.96 0.91 1.13 0.42 1.18 1.27
Dy 4.57 2.42 4.76 1.80 6.31 6.72
Ho 0.68 0.38 0.80 0.31 1.21 1.29
Y 19.56 10.67 22.66 9.13 35.25 37.30
Er 1.56 1.00 2.01 0.80 3.12 3.20
Tm 0.20 0.12 0.23 0.11 0.45 0.46
Yb 1.20 0.70 1.25 0.66 2.80 2.92
Lu 0.17 0.09 0.18 0.10 0.42 0.42
Примечание. Силикатный анализ выполнен в Институте земной коры СО РАН (аналитик М.И. Смагунова). Редкоэлемент-ный состав проб проводился на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой PlasmaQuad 3 производства фирмы "VG Elemental" (Институт геохимии СО РАН, аналитик В.И. Ложкин).
Таблица 2. Изотопный состав Мё и $г кимберлитов и докимберлитовых базитов Мирнинского (1, 2, 5) и Накын-ского (3, 4) полей Якутии
№ Кимберлитовая Возраст, Sm Ш 14^ш/144Ш 143№/144№ еш Rb Sr 8^Ь/8^Г 8^Г/8^Г (8^Г/8<^Г)(
трубка млн лет ррш РРШ
1 Интернациональная, обр. Ин-1/30 360 5.56 35.5 0.0947 0.512664 5.2 5.9 157.1 0.1119 0.70587 0.705313
2 Таежная, обр. Тж-1 360 12.96 91.6 0.0855 0.512636 5.1 34.4 550.8 0.1862 0.70672 0.705793
3 Нюрбинская, обр. Нб-1 364 2.97 15.03 0.1195 0.512383 -1.4 4.5 189.1 0.0706 0.70
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.