УДК 551.2
ИСТОЧНИКИ И ГЕОДИНАМИКА ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКОГО ВУЛКАНИЗМА ЦЕНТРАЛЬНОЙ МОНГОЛИИ ПО ДАННЫМ ИЗОТОПНО-
ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ © 2010 г. В. М. Саватенков*, В. В. Ярмолюк**, Е. А. Кудряшова**, А. М. Козловский**
*Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2, Россия; e-mail: savatenkov@mail.ru **Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017Москва, Старомонетный пер., 35, Россия; e-mail: amk@igem.ru Поступила в редакцию 10.07.2009 г.
Получена после доработки 20.10.2009 г.
В позднем кайнозое вулканизм Южно-Хангайской вулканической области (ЮХВО) охватил Хан-гайский хребет и его обрамление. Выполнены геохронологические, петрохимические, геохимические и изотопные исследования вулканических пород области. Они представлены основными и средними породами высококалиевой серии, их геохимические характеристики сопоставимы с базальтами 01В-типа. Первичные изотопные отношения Sr, Nd и РЬ вулканитов ЮХВО наиболее близки к вулканическим породам острова Питкерн и образуют тренды между источниками типа PRЕМА, ЕМ! и ЕМП.
Установлены петрохимическая, геохимическая и изотопная зональность в распределении поздне-кайнозойских ассоциаций ЮХВО. В центре располагаются вулканические толщи Водораздельного грабена, занимающего водораздельную часть Хангайского хребта, и сопряженные с ней долинные лавовые потоки. По периферии распространены вулканические ассоциации, сформированные в пределах Долиноозерского и Тарятского грабенов и Орхон-Селенгинского ареала. Вещественная зональность определяется увеличением содержания щелочей, Ti, Р и ряда других литофильных элементов, а также закономерными изменениями изотопного состава пород по мере удаления от центральной части области к ее периферии.
С учетом данных гравиметрических и сейсмотомографических исследований, фиксирующих выступ астеносферной мантии под центральной частью Хангая, сделан вывод о связи вулканизма области с мантийным плюмом. Выявленная вещественная зональность вулканической области, вероятно, связана с неоднородностью плюмового вещества. Стволовая область плюма, определившая вулканизм водораздельной части Хангайского хребта, источник питания которой, по-видимому, находился в нижней мантии с характеристиками, близкими к типу PREMA. Увеличение доли обогащенных изотопных компонентов в составе лав периферических участков вулканической области не связано с участием литосферы в их формировании и отражает распределение разных по составу мантийных источников в строении плюма. Наиболее вероятным источником обогащенных компонентов позднекайнозойских пород ЮХВО служил рециклированный раннедокембрийский коро-вый материал, который после субдукции был изолирован от процессов верхнемантийной конвекции и лишь в позднем кайнозое был извлечен восходящей мантийной струей к подошве литосферы.
В позднем кайнозое в пределах Центральной Азии происходило формирование ряда автономных вулканических областей, объединяемых в Центрально-Азиатскую вулканическую провинцию (Ярмолюк и др., 1995а). Они возникли в глубине континента вдали от границ литосферных плит в результате внутриплитных процессов, сопровождавшихся излияниями преимущественно основных пород субщелочного и щелочного рядов. Геофизические исследования, проведенные в пределах вулканической провинции, выявили в ее основании крупный выступ астеносферной мантии, кровля которого приподнята на глубины менее 100 км от поверхности Земли, а непосредственно под некоторыми вулканическими областями были обнаруже-
ны локальные поднятия астеносферы до глубин менее 50 км (Зорин и др., 1988, 2004, 2005). Поднятия были интерпретированы как мантийные диапиры, продуцируемые горячим полем мантии. Общность питающей области определила определенную синхронность в развитии структурно разобщенных вулканических областей (Ярмолюк и др., 1995а). Геологические характеристики этих областей также свидетельствуют об их связи с глубинным мантийным источником. Эти области характеризуются длительной историей развития, превышающей первые десятки миллионов лет, устойчивым характером магматизма, закономерными миграциями центров вулканизма по площади, которые могут соответствовать перемещениям литосферы над горя-
чими точками мантии (Коваленко и др., 1997; Коваленко, 2009; Кудряшова и др., 2006), а также связью в современном рельефе со сводовыми поднятиями (Ярмолюк и др., 2008). В наиболее полном виде все эти характеристики проявлены в Южно-Хангай-ской вулканической области, развитие которой прослеживается в течение последних ~160 млн. лет (Ярмолюк и др., 1994, 1995а).
В конце XX века появились первые систематизированные данные по глобальной сейсмической томографии Земли и было показано, что территория Восточной и Центральной Азии подстилается "холодной" мантией, состав и структуру которой в значительной части определяют субдуцированные слэ-бы океанической литосферы, погружающиеся со стороны Тихого океана. Это обстоятельство породило неопределенность в понимании природы внутриплитного магматизма Центральной Азии и, в первую очередь, поставило под сомнение его связь, по крайней мере, с глубинными мантийными плю-мами. Появилась серия публикаций, в том числе петрологической направленности, в которых внут-риплитная активность в регионе связывалась либо с восходящими мантийными потоками, инициированными процессами субдукции со стороны Тихого океана (Зорин и др., 2006а, 2006б) или со стороны Индостана (Демонтерова и др., 2007), либо с процессами пассивного рифтогенеза и деламинации литосферы (Ватту и др., 2003, 2007).
Цель настоящей работы — обосновать плюмо-вую природу внутриплитной активности в Центральной Азии, опираясь на данные изотопно-геохимических исследований позднекайнозойских вулканических продуктов Южно-Хангайской вулканической области, на оценку состава источников магматизма и условий появления этих источников в подлитосферной мантии региона.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ
Южно-Хангайская вулканическая область (ЮХВО) занимает значительную часть Центральной Монголии, охватывая Хангайское нагорье и его северо-восточное обрамление, а также прилегающие к нему с юга районы Гобийского Алтая и Гобийского Тянь-Шаня. Вулканическая область сформировалась в пределах территории, строение которой определяет комплекс разновозрастных геологических структур (рис. 1): герцинских к югу от хребтов Гобий-ского Алтая и каледонских к северу, разделенных Главным Монгольским линеаментом. В состав кале-донид этой части Монголии входят также террейны раннедокембрийской (Дзабханский, Тарбагатай-ский), рифейской (Хангайский), байкальской и позднебайкальской (Баян-Хонгорская зона) коры.
История формирования ЮХВО прослеживается с конца поздней юры до настоящего времени (Ярмолюк и др., 1994, 1995а). На протяжении этого пе-
риода проявления вулканической активности последовательно мигрировали по территории Южной и Центральной Монголии, в результате была сформирована вулканическая область размером около 800 х 400 км, строение которой определяет петлеобразная цепь разновозрастных, перекрывающих друг друга вулканических ареалов (Кудряшова и др., 2006; Ярмолюк и др., 2007б). Эта цепь ареалов рассматривается нами как след горячей точки мантии при перемещении над ней континентальной литосферы (Кудряшова и др., 2006; Ярмолюк и др., 2007б). Этому представлению не противоречат данные палеомагнитных исследований, согласно которым палеошироты всех ареалов магматизма вне зависимости от их современного положения совпадают в пределах их доверительных интервалов с положением ареала современного вулканизма (Коваленко и др., 1997; Коваленко, 2009).
В позднем кайнозое область активного вулканизма локализовалась на территории Долины Озер, а затем, с конца раннего миоцена, переместилась в пределы Хангайского нагорья и его северо-восточного обрамления (Ярмолюк и др., 2007а). Здесь возникло два вулканических ареала — собственно Хангайский и Орхон-Селенгинский, разделенные границей, проходящей между Амурской и Монгольской микроплитами (рис. 1). Эта граница сформировалась, по-видимому, также в позднем кайнозое (Ярмолюк и др., 2003) и разделила территории, различающиеся по масштабам и истории проявления вулканизма (Ярмолюк и др., 1995а). Эти различия в характере вулканизма, а также пространственная обособленность ареалов служили основанием для представлений о независимом их развитии в пределах соседних микроплит. Вулканизм обоих ареалов за последние ~17 млн. лет истории формирования ЮХВО, составляет основу наших изотопно-геохимических исследований.
Хангайский ареал охватывает Хангайский хребет и его подножия. Вулканическая активность здесь была в основном сопряжена с тремя грабенами (или вулканическими районами) — Долиноозерским, Водораздельным и Тарятским и молодыми прираз-ломными долинами при водораздельной части Хангайского хребта (рис. 1).
В интервале ~17—12 млн. лет вулканизм протекал преимущественно в Долиноозерском грабене (Кудряшова и др., 2006). Здесь были сформированы маломощные (~20—50 м) лавовые плато, сложенные трахиандезибазальтами, реже трахибазальтами, базанитами и фонотефритами. К этому же времени относится начало вулканической активности в пределах Водораздельного грабена (Ярмолюк и др., 2008), где маломощные лавовые поля в основном трахибазальтового состава были пространственно изолированы друг от друга.
В позднем миоцене и плиоцене (~10—4 млн. лет) вулканизм был связан с формированием мощных
Рис. 1. Схема размещения позднекайнозойских вулканических полей Хангайского нагорья и его северо-восточного обрамления в тектонических структурах Центрально-Азиатского складчатого пояса.
1 — лавовые поля; 2—6 — тектонические структуры: 2 — герциниды, 3 — каледониды, 4 — террейны рифейской коры (Хангайский), 5 — террейны раннедокембрийской коры (Дзабханский, Тарбагатайский), 6 — байкальская—позднебай-кальская Баян-Хонгорская зона; 7 — разломы (а), Главный Монгольский линеамент (б); 8 — предполагаемые борта грабенов; 9 —водораздельная часть Хангайского хребта; 10 — предполагаемая граница между Монгольской (Мон) и Амурской (Ам)
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.