УДК 552.323.6(234.853)
МЕЗОПРОТЕРОЗОЙСКАЯ ВНУТРИПЛАТНАЯ МАГМАТИЧЕСКАЯ ПРОВИНЦИЯ ЗАПАДНОГО УРАЛА: ОСНОВНЫЕ ПЕТРОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ПОРОД И ИХ ПРОИСХОЖДЕНИЕ
© 2012 г. А. А. Носова***, Л. В. Сазонова**, А. В. Каргин*, Ю. О. Ларионова*,
В. М. Горожанин***, С. Г. Ковалев***
*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН Старомонетный пер., 35, Москва, 109017, Россия; e-mail: nosova@igem.ru **Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Геологический факультет Воробьевы горы, Москва, 119839, Россия; e-mail: saz@geol.msu.ru *** Институт геологии УНЦРАН, ул. К. Маркса, 16/2, Уфа, 450077, Россия; e-mail:gorozhanin@anrb.ru
Поступила в редакцию 30.11.2011 г.
Получена после доработки 29.01.2012 г.
Мезопротерозойская (1.38—1.30 млрд. лет) Камско-Бельская магматическая провинция (КБП) на восточной окраине Восточно-Европейской платформы (ВЕП), соответствующая Волго-Уральской области и Башкирскому антиклинорию, объединяет плутонические, вулканические и субвулканические (многочисленные рои даек и силлов) породы бимодального состава. В КБП, как и в большинстве крупных магматических провинций, присутствуют базиты двух геохимических типов: высокотитанистые (HTi) с содержанием TiO2 > 1.5 мас. %, и низкотитанистые (LTi) с содержанием TiO2 < 1.5—2 мас. %. Они имеют зональное распространение, происходят из различных мантийных источников при различных режимах их частичного плавления.
Высоко- и низкотитанистые базиты существенно различаются геохимическими и изотопными (Sr, Nd, O) параметрами. HTi-породы характеризуются: Ti/Y > 400, (Gd/Yb)n = 1.62—4.08, (Dy/Yb)n = = 1.31-2.43; Nb/Nb* от 0.5 до 1.3, а LTi-породы имеют Ti/Y < 400, (Gd/Yb)n =1.23-1.51 и (Dy/Yb)n = = 1.01-1.26, Nb/Nb* от 0.3 до 0.9. HTi-базиты отличаются sNd(T) от +1.3 до -2.4, LTi-породы имеют sNd(T) от +0.5 до -6.1. В пикритах LTi-типа б18О = 5.0-5.9%о, а в пикробазальтах HTi-типа б18О = = 7.0%.
Согласно полученным оценкам, родоначальные расплавы LTi-типа (Mg# = 0.76) сопоставимы с высокомагнезиальными первичными расплавами, предполагаемыми для пикритов из внутриплитных провинций. Родоначальные расплавы HTi-типа (Mg# = 0.69) имели более высокие концентрации Fe, что при пониженных содержаниях Al2O3 и повышенных TiO2, Na2O и Р2О5 позиционирует их как близкие к ферропикритовым. Для HTi-расплавов предполагается вклад частичного плавления пироксенитового субстрата и гранатсодержащий рестит, а для LTi-расплавов - перидотитовый субстрат и преимущественно шпинельсодержащий рестит. Для обеих разностей базитов предполагается контаминация коровым веществом преимущественно палеопротерозойского возраста.
ВВЕДЕНИЕ
Часто проявления внутриплитной магматической активности становятся понятны в свете концепции мантийных плюмов. Пространственно-временная зональность в распределении пород, относимых к одной крупной магматической провинции на основании определенных геологических, геохимических и петрографических характеристик, вызывает большой интерес (Garland et al., 1996; Marsh et al., 2001; Xu et al., 2001 и др.), так как указывает на то, что не всегда процессы магмообразования в областях плюмого магматизма можно объяснить простой моделью быстрого декомпрессионного плавления плюма в интервале времени 1—3 млн. лет (White, McKenzie, 1995). Связано это с тем, что головой плюма диаметром около 100—140 км создается аномальное тепловое
поле, в результате чего при достижении плюмом вершин восхождения под его воздействие могут попадать области до 2000—2500 км в поперечнике (Campbell, 2007; Добрецов, 2008). При этом глубинный мантийный плюм взаимодействует с блоками литосферы, характеризующимися различным строением, и источники плавления мантийного материала могут располагаться на разных глубинах в пределах отдельно взятого плюма.
Мезопротерозойская Камско-Бельская магматическая провинция (КБП) на восточной окраине Восточно-Европейской платформы (ВЕП), соответствующая Волго-Уральской области и Башкирскому антиклинорию (рис. 1), занимает площадь не менее 500 х 500 км. Она объединяет как плутонические разности пород (например, Кусино-Копанский комплекс расслоенных ин-
Рис. 1. Геологическая схема Башкирского мегантиклинория и Волго-Уральской области (по (Ernst et al., 2006) c дополнениями).
1 — палеозой; 2 — венд; 3 — верхний рифей; 4—6 — средний рифей: 4 — зигазино-комаровская и авзянская свиты, 5 — зигальгинская свита, 6 — машакская свита; 7—9 — нижний рифей: 7 — бакальская и юшинская свиты, 8 — саткинская и суранская свиты, 9 — большеинзерская и айская свиты; 10 — тараташский метаморфический комплекс; 11 — метаморфические комплексы Уфалея и Уралтау; 12 — магматические комплексы: а — габброиды, б — гранитоиды; 13 — основные разломы и сдвиги; 14 — геологические границы; 15 — места отбора проб, расшифровку индексов места отбора проб см. табл. 2.
трузивов, гранитоиды Рябиновского, Губенского и Бердяушского массивов и др.), так и вулканические: эффузивные (машакская и шатакская свиты) и субвулканические (многочисленные рои даек и силлов) (Веселовская и др., 1960; Алексеев, 1984; Ernst et al., 2006, 2008; Савельев и др., 2009; Носова и др. 2010 и др.).
Детальное изучение пикритов — пород, наиболее близких к первичным расплавам, позволило показать плюмовую природу мезопротерозойско-го магматизма востока ВЕП (Носова и др., 2010). Воссозданию полной картины развития и характера мезопротерозойского плюмого магматизма этой области может способствовать детальное изучение базит-ультрабазитовых пород, слагающих многочисленные маломощные субвулканические тела (жилы, рои даек и силлы), в частности выделение различных петрохимических и геохимических типов пород, распространенных на огромной территории, выявление закономерностей их распределения, определение возрастного интервала формирования магматических тел из разных частей провинции.
Цель настоящей работы состоит в выделении в древней мезопротерозойской провинции востока ВЕП на основании детального геохимического и изотопного изучения состава пород и слагающих их минералов, основных петрогенетических типов пород (прежде всего, субвулканических), определении их пространственного распределения и расшифровки их петрогенезиса. В связи с этим мы использовали результаты изучения базит-пикрито-вых пород и слагающих их минералов из субвулканических и плутонических тел провинции (рис. 1), представленные в настоящей статье (см. ниже табл. 3—8) и в работах (Носова и др., 2010, Сазонова и др., 2011), а также нами привлечены литературные источники (Ernst et al., 2006, 2008; Савельев и др., 2009; Холоднов и др., 2010).
Анализ полученных данных показал, что в КБП, как и в большинстве фанерозойских крупных магматических провинций, присутствуют ба-зиты двух геохимических типов: высокотитанистые (HTi) и низкотитанистые (LTi). Эти разности имеют зональное распространение; они происходят из разных мантийных источников при различных режимах их частичного плавления. Ниже приведем обоснование этих выводов.
КРАТКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК И ВОЗРАСТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ПОРОД
Восточная окраина ВЕП в позднем докембрии объединяла палеоконтинентальный сектор Западного Урала и примыкающую к нему с запада Волго-Уральскую область.
В позднем докембрии главными структурными единицами востока ВЕП являлись крупные
авлакогены — Камско-Бельский (Калтасинский) и Серноводско-Абдулинский (рис. 1). По геофизическим данным, Серноводско-Абдулинский авлакоген представлял собой широтную узкую впадину, ограничивавшую Татарский свод с юга и сочленявшуюся с юго-запада с очень крупным, протяженным и широким Камско-Бельским (Калтасинским) авлакогеном меридионального простирания (Ayala et al., 2000).
Многочисленные маломощные субвулканические тела, залегающие в терригенных и карбонатных породах стратиграфического интервала ниж-него—низов среднего рифея, вскрыты скважинами в Волго-Уральской области в пределах Волго-Камского поднятия — Серноводско-Абдулин-ском и Камско-Бельском авлакогенах и широко распространены в естественных выходах в Башкирском антиклинории.
В Волго-Уральской области такие субвулканические тела, как правило, представлены дифференцированными и недифференцированными силлами (мощностью 5—170 м) и дайками пикри-тового, габбро-долеритового и долеритового составов (Тимергазин, 1959). В Башкирском анти-клинории, помимо многочисленных роев даек и силлов пикритов и долеритов, известны наземные излияния базальтов и риолитов, а также крупные расслоенные базит-ультрабазитовые интрузивы и массивы гранитоидов.
В северной части Башкирского антиклинория проявления мезопротерозойского магматизма наиболее многочисленны и разнообразны, они имеют бимодальный характер. Лавовая фация представлена метариолитами и метабазитами ку-вашского и машакского комплексов. Плутоническую составляющую слагают расслоенные ультра-базит-базитовые интрузивы Кусино-Копанского комплекса, гранитоиды Губенского и Рябиновско-го массивов, а также субщелочные мафиты и гра-нитоиды Бердяушского массива. Субвулканические проявления представлены роями базитовых и пикритовых даек и силлов как в раннедокембрий-ских кристаллических комплексах Тараташского выступа (лысогорский комплекс), так и в раннери-фейских карбонатных и терригенных толщах сат-кинской и бакальской свит.
Подавляющее большинство имеющихся изотопных датировок пород КБП получены для проявлений северной части Башкирского антикли-нория (табл. 1). Прецизионные датировки доле-ритов Главной базитовой дайки Бакальского рудного поля составили 1385 ± 1.4 млн. лет (U-Pb TIMS, бадделеит, (Ernst et al., 2006)), долеритов силла на окраине города Кусы — 1360 ± 9 млн. лет (Ar-Ar метод) (Пучков, 2010). Различными методами установлен возрастной диапазон машакских вулканитов: 1385 ± 1—1388 ± 28 млн. лет (Холод-нов и др., 2006; Ронкин, 2008), а определения U-
Таблица 1. Изотопные датировки пород Камско-Бельской магматической провинции
Массив, комплекс Порода Метод Возраст, Литературный
млн. лет источник
Машакский Базальт Rb-Sr 1360 ± 35 Ellmies et al., 2000
Машакский То же Rb-Sr 1346 ± 41 Краснобаев и др., 1985
Машакский
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.