ПЕТРОЛОГИЯ, 2004, том 12, № 4, с. 339-353
УДК 552.313+551.2
ВЕЩЕСТВЕННАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ПЕРМОТРИАСОВЫХ БАЗАЛЬТОВ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ ВО ВРЕМЕНИ И ПРОСТРАНСТВЕ
© 2004 г. А. И. Альмухамедов*, А. Я. Медведев*, В. В. Золотухин**
*Институт геохимии СО РАН 664033 Иркутск, ул. Фаворского, 1А, Россия; e-mail: amedv@igc.irk.ru **Объединенный институт геологии, геофизики и минералогии СО РАН 630090 Новосибирск, просп. акад. Коптюга, 3, Россия Поступила в редакцию 30.07.2003 г.
На основе сформированного банка данных по геохимической стратиграфии пермотриасовой лавовой толщи Сибирской платформы рассмотрено пространственно-временное распределение базальтов различных типов. Выделено два сближенных этапа магматической активности. Продукты первого из них (1-3 циклы) представлены глубоко дифференцированной серией базальтов, варьирующих как по основности, так и по щелочности. Они распространены лишь на северо-западе и севере Тунгусской синеклизы, приурочены к флангам палеорифтовых структур и тяготеют к нижним частям стратиграфических разрезов лавовой толщи. Этот этап магматической активности считается рифтогенным. Вулканиты второго этапа (4-5 циклы) представлены низкокалиевыми толеитами недифференцированной серии и распространены по всей территории базальтового плато. В случае сонахождения с базальтами рифтогенного этапа низкокалиевые толеиты статистически приурочены к средним и нижним частям стратиграфических колонок. Этот этап назван внерифтовым, собственно покровным. Продукты шестого цикла магматизма - преимущественно щелочные вулканиты - проявлены только в пределах Маймеча-Котуйской провинции северо-востока Сибирской платформы и в настоящей работе детально не рассматриваются. Сформулирована схематическая геодинамическая модель вулканизма Сибирской платформы в рамках плюмовой тектоники. Предполагается, что большая мощность "холодной" литосферы под древними платформами и консолидированная зрелая кора препятствуют быстрому перемещению к поверхности базальтовых магм из очагов магмообразования. Это способствует накоплению и дифференциации расплавов в головной части плюма, "заторможенного" на границе литосферной мантии. Нарастание растягивающих напряжений по мере дальнейшего подъема плюма и преобладание хрупких деформаций в докембрий-ской глубокометаморфизованной коре приводят в конечном итоге к "мгновенному" в масштабах геологического времени излиянию накопившихся в промежуточных очагах остаточных толеито-вых расплавов. Пусковым механизмом начала массового излияния расплавов послужило, вероятней всего, резкое изменение кинематики движения Евразийской плиты на рубеже перми и триаса.
Развитие идей глубинной геодинамики, в рамках которой делаются попытки увязать тепло- и массоперенос в оболочках Земли, начиная от границы ядро-мантия (Добрецов, Кирдяшкин, 1994), и более частные аспекты плюмовой тектоники (Campbell, Griffiths, 1990; Hill et al., 1992; Добрецов, 1997) поставили исследователей перед необходимостью вновь обратить пристальное внимание на процессы внутриплатного магматизма. Благоприятными в этом отношении объектами являются, очевидно, трапповые формации, в пределах которых существенным развитием пользуются покровные базальты. Последние, как известно, характеризуются широким площадным распространением, большими мощностями лавовых полей и естественной стратификацией лавовых толщ. Все это в совокупности дает возможность расшифровать направленность вещественной эволюции излившихся магм, оценить вклад в на-
блюдаемые ассоциации вулканитов различных источников вещества и, соответственно, характер взаимодействий в системе плюм-литосфера.
В настоящей статье такой обобщающий анализ проводится на примере пермотриасовых базальтов Сибирской платформы. Предварительные результаты исследований опубликованы ранее (Альмухамедов, Золотухин, 1989; Al'mukhamedov, 1993; Mitchell et al., 1994; Альмухамедов и др., 19966; Альмухамедов, Медведев, 1997 и др.).
МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
К настоящему времени накопился обширный фактический материал по геологии, вещественному составу и условиям формирования траппов Сибирской платформы (см., например, Золотухин и др., 1986; Zolotukhin, Al'mukhamedov, 1988).
Несмотря на то, что в сибирской траииовой формации проявлены различные фации магматических иород - эксплозивная, эффузивная и интрузивная, внимание в дальнейшем будет уделено только породам эффузивной фации, поскольку они характеризуются естественной стратификацией, что позволяет оценить динамику изменения состава изливавшихся магм во времени.
Изучение стратиграфии лавовой толщи проведено на основе сформированного банка данных TS-00, в который вошли как авторские материалы, так и опубликованные результаты других исследователей (Lightfoot et al., 1990, 1993; Sharma et al., 1991, 1992; Гладких и др., 1992, 1994; Wooden et al., 1993; Fedorenko et al., 1996; Fedorenko, Cza-manske, 1997). В банк включены результаты анализа только стратиграфически "привязанных" и относительно свежих по петрографическому контролю образцов базальтов с содержанием П.п.п. <5 мас. %. Исключение составили лишь пикрито-вые базальты (MgO >10 мас. %), содержащие повышенные количества оливина, который, как правило, частично замещен вторичными водосо-держащими минералами - иддингситом, боулин-гитом и серпентином. Общее количество образцов в выборке после проведенной селекции составило 1082, из них авторских - 828.
Основу банка данных, используемых в статье, составляют материалы по составу базальтов из четырех провинций Тунгусской синеклизы (рис. 1). Наибольшее количество анализов получено для эффузивной толщи северо-запада Сибирской платформы (Fedorenko et al., 1996; Альмухамедов и др., 1999 и др.), которая имеет мощность до 3.5 км (Федоренко, 1981) и вскрыта буровыми скважинами вплоть до подстилающих осадочных пород палеозоя. Здесь выделяются 11 свит вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород, разрезы этих свит детально изучены многими авторами.
В других провинциях Тунгусской синеклизы (рис. 1) образцы отбирались преимущественно из естественных обнажений, вскрытых водотоками. Разрезы лавовых толщ этих провинций реконструируются по гипсометрическим отметкам и на основе детального изучения минерального и химического состава слагающих их пород.
Большинство образцов, включенных в банк данных, проанализированы на 56 элементов, включая петрогенные. Аналитические исследования авторских образцов выполнены в Институте геохимии СО РАН. Методы, применявшиеся при этом, отмечены в примечаниях к табл. 1. Аналитические методы других исследователей, чьи результаты включены в банк данных, охарактеризованы в соответствующих публикациях.
Можно отметить также, что собранная нами информация по составу пермотриасовых базаль-
тов Сибирской платформы является к настоящему времени наиболее полной.
СТРАТИГРАФИЯ ЛАВОВОЙ ТОЛЩИ
И СОСТАВ СЛАГАЮЩИХ ЕЕ ПОРОД
Максимальные мощности (до 3.5 км) лавовой толщи без учета эрозионного среза устанавливаются на севере и северо-западе Тунгусской синеклизы. В направлении на юго-восток мощность лавовой толщи постепенно уменьшается, и на широте среднего течения р. Нижняя Тунгуска толща выклинивается, сменяясь подстилающими туфами (Альмухамедов и др., 1996а).
В связи с большой площадью распространения базальтов выделение (наименование) свит имеет региональный характер. Тем не менее детальное изучение геохимических особенностей состава вулканитов выделяемых свит позволило провести корреляцию разрезов для всей территории Сибирской платформы (Альмухамедов и др., 1999). Вариант такой корреляции представлен на рис. 2. Выделены два этапа и шесть циклов магматической активности. Вулканиты первого этапа статистически приурочены к нижним частям разрезов и пространственно тяготеют к бортовым структурам погребенных пермотриасовых палеориф-тов, максимально проявленных на территории Западной Сибири (Альмухамедов и др., 1999). Этот этап считается рифтогенным и представлен дифференцированной серией субщелочных и щелочных базальтов. Исключение составляет Май-меча-Котуйская провинция, в пределах которой породы рифтогенного этапа отмечаются как в основании разреза, так и в его кровле (рис. 2).
Второй этап магматизма, названный собственно покровным или внерифтовым, представлен недифференцированной серией низкокалиевых толеитов. Породы этого этапа распространены по всей территории Тунгусской синеклизы.
Понятие "циклы" (рис. 2) менее определенно. Но, как устанавливается статистически, каждый цикл отмечается инициальным излиянием базальтов несколько повышенной щелочности (Золотухин и др., 1986).
Средние составы свит по выделяемым провинциям представлены в табл. 1. По петрогенным элементам отчетливо устанавливаются две группы пород, коррелирующие с этапами магматизма -рифтогенным и покровным. Это хорошо прослеживается, например, на АГМ-диаграмме дифференциации (рис. 3) и классификационной диаграмме 8Ю2-(Ка20 + К20) (рис. 4). Что касается редких элементов, то также наблюдаются различия в их распределении в рифтогенных и покровных базальтах. Первые характеризуются более высокими концентрациями всех некогерентных элементов, сопоставимыми с таковыми в типич-
в.д.
78° 84° 90° 96° 102° 108° 114° 120°
I_I_I_I_I_I
100 0 100 200 300 400 км
Рис. 1. Схема распространения пермотриасовых траппов Сибирской платформы (Альмухамедов и др., 1996) и местоположение районов исследований.
1 - граница Сибирской платформы; 2 - граница Тунгусской синеклизы; 3-5 - поля преимущественного развития фаций магматизма: 3 - эффузивной, 4 - эксплозивной, 5 - интрузивной (силлы и дайки); 6 - районы детальных исследований разрезов лавовой толщи: А - Норильский, Б -Тунгусский, В - Маймеча-Котуйский; 7 - районы исследования отдельных свит, плато Путорана (Г).
ных субщелочных базальтах внутриконтинен-тальных рифтов (Альмухамедов и др., 1998). Для иллюстрации этого на рис. 5 приведено распределение наиболее характеристических элементов в разрезах лавовой толщи двух провинций - Тунгусской и Норильско-Хараелахской. Отчетливо
устанавливается обогащение К, Бг, ЯЪ, Ва и другими ионами с относительно большими радиуса
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.