ПЕТРОЛОГИЯ, 2007, том 15, № 1, с. 93-110
УДК 551.24.01/552.3
ЛИТОСФЕРНЫЙ КОНТРОЛЬ ПОЗДНЕКАЙНОЗОЙСКОГО МАГМАТИЗМА НА ГРАНИЦЕ ТУВИНО-МОНГОЛЬСКОГО МАССИВА, ПРИХУБСУГУЛЬЕ, СЕВЕРНАЯ МОНГОЛИЯ
© 2007 г. Е. И. Демонтерова, А. В. Иванов, С. В. Рассказов, М. Е. Маркова, Т. А. Ясныгина, Ю. М. Малых
Институт земной коры СО РАН 664033 Иркутск, ул. Лермонтова, 128, Россия; e-mail: dem@crust.irk.ru Поступила в редакцию 01.10.2005 г.
Позднекайнозойские лавы западного борта Хубсугульской рифтовой впадины изливались в пределах Тувино-Монгольского массива с довендским фундаментом, а лавы восточного борта - в пределах раннекаледонских террейнов. Установлена смена состава лав вкрест простирания структурного шва Тувино-Монгольского массива. В западном борту впадины преобладают гавайиты, в меньшем количестве встречаются базаниты и резко подчиненном количестве - оливиновые толеиты и базальтовые трахиандезиты. В восточном борту, кроме гавайитов, широко распространены оливиновые толеиты и базальтовые андезиты с подчиненным количеством базальтовых трахиандезитов. В зоне структурного шва встречаются практически все типы пород (за исключением базальтовых андезитов) приблизительно в равном соотношении. Микроэлементное моделирование процессов частичного плавления показало, что образование базальтовых магм происходило преимущественно за счет 0.5-5%-ного частичного плавления гранатового лерцолита с вероятным смешением с выплавками из шпинелевого лерцолита. Основным фактором, контролирующим вариации состава лав, по-видимому, являлась различная глубина их выплавления, что обусловлено изменением толщины литосферы на границе Тувино-Монгольского массива. Исходя из предположения о сравнительно однородном составе источника магм и расчетов на основе экспериментальных данных по плавлению перидотитов, астеносферные источники базальтовых магм под Тувино-Монгольским массивом могли находиться на глубине 75 ± 10 км (24.6 ± 3.2 кбар), а под раннекаледонскими тер-рейнами - на глубине 60 ± 12 км (20.1 ± 3.8 кбар).
Латеральные вариации микроэлементных и изотопно-геохимических характеристик континентальных базальтовых пород и содержащихся в них глубинных включений часто связывают с вовлечением в плавление разновозрастных лито-сферных мантийных доменов (Menzies, 1989; Leat et al., 1991; Peccerillo, Panza, 1999; Lenoix et al., 2000; Miller et al., 2000; Downes et al., 2003). В юго-западной части Байкальской рифтовой системы находится Тувино-Монгольский массив, имеющий довендский фундамент, перекрытый венд-кембрийским чехлом (Ильин, 1971). Его южный структурный шов унаследован Тункинской рифтовой долиной (Васильев и др., 1997). Положение структурного шва массива фиксируется по изменению состава мантийных ксенолитов (Рассказов и др., 2000) и изотопным вариациям позднекайно-зойских базальтовых пород, изливавшихся поперек границ рифейского Тувино-Монгольского массива (Рассказов и др., 2002а, 20026). Большой объем выплавок не может образовываться в относительно холодной литосферной мантии с преобладающим кондуктивным переносом тепла. По-видимому, в подлитосферной мантии существуют более благоприятные условия для плавле-
ния. Резкие различия толщины литосферы на границе разновозрастных блоков могут способствовать локальному конвективному перераспределению тепла (King, Anderson, 1998). Участки с малой толщиной литосферы могут служить ловушками для горячего глубинного материала (Thompson, Gibson, 1991). Таким образом, в условиях первичной неоднородной литосферы может существовать два способа развития магматизма: 1) непосредственное вовлечение в плавление материала разного состава и возраста и 2) зарождение подлитосферных магм на различной глубине. В первом случае, очевидно, поперек границ разновозрастных блоков литосферы в продуктах магматической деятельности будут меняться отношения изотопов и микроэлементов, а во втором случае будут варьировать концентрации петрогенных оксидов, зависящие от P-T условий магмообразования.
Прихубсугулье относится к юго-западной части Байкальской рифтовой системы. Хубсугуль-ская рифтовая впадина расположена в месте сочленения Тувино-Монгольского массива и Джи-динского, Хамар-Дабанского и Тункинского террейнов, аккретированных к массиву в раннем палеозое (Беличенко и др., 2003; Кузмичев, 2004).
В настоящей работе вопрос о литосферном контроле магмообразования на этой структурной границе решается на основе геохимических и петрологических исследований позднекайнозойских вулканических пород.
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Петрохимические и микроэлементные особенности позднекайнозойских вулканических пород рассматриваются в связи с их пространственным положением относительно бортов Хубсу-гульской впадины, соответствующих различным структурам древнего фундамента. Вулканические породы западного борта расположены в пределах Тувино-Монгольского массива, восточного борта - на западной окраине каледонских террей-нов. На севере Хубсугульской впадины в районе надвига западной оконечности Тункинской (Иль-чирской) зоны каледонид на фундамент Тувино-Монгольского массива (Зорин и др., 1993; Бели-ченко и др., 2003) выделяется переходная зона.
Кайнозойские лавовые толщи западного борта Хубсугульской впадины сильно эродированы и представлены отдельными останцами в вершинном поясе гор и фрагментами потоков, заполнявших палеодолины. Лавовые толщи восточного борта впадины образуют несколько хорошо сохранившихся крупных покровов.
Радиоизотопные датировки позднекайнозойских лав Прихубсугулья приведены в ряде публикаций (Амирханов и др., 1989; Иваненко и др., 1989; Ярмолюк и др., 2003; Rasskazov et а1., 2003). Их использование для изучения развития магматизма затруднено из-за отсутствия в некоторых публикациях информации о привязках и составе датированных образцов. Тем не менее можно достаточно уверенно говорить о ранне- и позднемио-ценовых магматических эпизодах, проявившихся в обоих бортах впадины. В западном борту останцы ранне- и позднемиоценовых лав распространены приблизительно одинаково. Для определения соотношений ранних и поздних лавовых генераций на восточном берегу оз. Хубсугул данных пока недостаточно. По предварительным оценкам здесь преобладают позднемиоценовые толщи.
Сведения о вариациях состава лав Прихубсугулья приведены в работах (Киселев и др., 1979; Рассказов, 1990; Ярмолюк и др., 2003). Настоящая работа существенно дополняет проведенные ранее исследования новым фактическим материалом и основана на 227 образцах, отобранных в ходе экспедиционных исследований 2001-2002 гг. Опробование проводилось по разрезам позднекайнозойских вулканитов Прихубсугулья (рис. 1). В 115 представительных образцах определены содержания петрогенных элементов методом "мокрой химии" (Аналитический центр Института земной коры СО РАН, Иркутск), а в 7б образцах
определен широкий спектр микроэлементов методом ICP-MS на приборе PlasmaQuad II+ (Байкальский аналитический центр коллективного пользования (Чебыкин и др., 2004)). Пробоподготовка осуществлялась в лаборатории изотопии и геохронологии Института земной коры СО РАН, погрешность определения большинства микроэлементов не превышала 5%. Методика измерений подробно охарактеризована ранее (Ясныгина и др., 2003). Выборочные анализы приведены в таблице. Учитывая достаточную представительность нашей коллекции образцов, для исключения потенциального межлабораторного отклонения аналитических данных мы использовали только собственные данные.
СИСТЕМАТИКА ПОРОД
Вулканические породы Прихубсугулья в подавляющем большинстве представлены породами умеренно щелочного ряда (рис. 2а). Согласно (Классификация магматических..., 1997), на диаграмме (Na2O + K2O)-SiO2 основная часть фигуративных точек попадает в поле трахибазальтов и в меньшей степени в поля базальтов, базанитов, базальтовых андезитов и базальтовых трахиандези-тов (рис. 2а). По вариациям Na2O, K2O, SiO2 и содержаниям нормативных минералов в системе CIPW (Магматические горные породы., 1985; Классификация магматических., 1997; Le Bas, Streckeisen, 1991) выделяются пять основных групп пород: базаниты, гавайиты, оливиновые толеиты, базальтовые андезиты и базальтовые трахиандезиты (рис. 26). Базаниты - наиболее недосыщенные кремнеземом породы с нормативным нефелином от 8 до 20%. Гавайиты - натровая разновидность трахибазальтов с нормативным нефелином от 0 до 8%. Оливиновые толеиты - разновидность базальтов с нормативным оливином и гиперстеном (от 0 до 15%). Базальтовые андезиты - породы нормальной щелочности с содержанием SiO2 выше 52 мас. % и нормативным гиперстеном от 15 до 25%. Базальтовые трахиандезиты - породы, занимающие поле умеренной щелочности на диаграмме (Na2O + + K2O)-SiO2. Среди них выделяются три полнокристаллических образца с 100 х An ¡(An + Ab) < 35%, встреченные в виде линз эссекситовых пород мощностью до 10 см в потоке оливиновых толеи-тов (обр. MN-127). Эссекситы (таблица, обр. MN-130) преимущественно сложены крупными (до 1.5 см) разноориентированными кристаллами плагиоклаза, пироксена и уплощенными пластинчатыми кристаллами рудного минерала (предположительно, ильменита). Породы схожего петрографического облика и химического состава распространены на сопредельной территории Восточного Саяна (Рассказов, 1993). В отличие от типичных эссекситов, в наших породах фельд-шпатоиды не обнаружены. Два других образца
Сибирская платформа
Тувино-Монгольский микроконтинент
Раннекаледонские террейны
Позднекайнозойские вулканические поля
▲ (
*]
Суходольные впадины
Предполагаемая восточная граница Тувино-
Монгольского микроконтинента
а Местонахождения точек отбора образцов: а - западный борт, б - восточный борт и в -северная часть впадины оз. Хубсугул
О а Местонахождения ранее изученных образцов: а -(Рассказов, 1990), б - (Ярмолюк и др., 2003)
С
• 2966 Высотные отметки
Рис. 1. Схема расположения позднекайнозойских вулканических пород Прихубсугулья и точки отбора проб.
базальтовых трахиандезитов относятся к муджи-еритам (таблица, обр. М^269, М^24).
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ВАРИАЦИИ И ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЛАВ
На рис. 3 приведены гистограммы распространения
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.