ПЕТРОЛОГИЯ, 2008, том 16, № 2, с. 115-147
УДК 552.111
НЕОПРОТЕРОЗОЙСКАЯ ВОЛЫНСКО-БРЕСТСКАЯ МАГМАТИЧЕСКАЯ ПРОВИНЦИЯ НА ЗАПАДЕ ВОСТОЧНОЕВРОПЕЙСКОГО КРАТОНА: ОСОБЕННОСТИ ВНУТРИПЛАТНОГО МАГМАТИЗМА В ОБЛАСТИ ДРЕВНЕЙ ШОВНОЙ ЗОНЫ
© 2008 г. А. А. Носова*, О. Ф. Кузьменкова**, Н. В. Веретенников**, Л. Г. Петрова***, Л. К. Левский****
* Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017 Москва, Старомонетный пер., 35, Россия; e-mail: nosova@igem.ru **Институт геохимии и геофизики НАН Беларуси 220141 Минск, ул. Купревича, 7, Беларусь *** Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Геологический факультет
119839 Москва, Воробьевы горы, Россия ****Институт геологии и геохронологии докембрия РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2, Россия
Поступила в редакцию 06.10.2006 г.
Получена после доработки 30.01.2007 г.
Рассмотрены причины изотопной и геохимической гетерогенности магматизма крупной неопротерозойской Волынско-Брестской магматической провинции (ВБП), образовавшейся около 550 млн. лет назад в связи с расколом суперконтинента Родиния. ВБП протягивается вдоль западной окраины Восточно-Европейского кратона, вкрест простирания палеопротерозойской мобильной зоны между Сарматией и Фенноскандией и мезопротерозойского Волыно-Оршанского авлакогена. ВБП отличается четкой пространственно-временной зональностью в распределении различных геохимических типов базальтов. Совокупность петрографических, минералогических, геохимических и изотопных характеристик базальтов ВБП позволяет выделить оливиннормативные субщелочные базальты, включая низкотитанистые (sLT, < 1.10-2.0 мас. % TiO2; eNd(550) от -6.6 до -2.7) и умеренно-титанистые (sMT, 2.0-3.0 мас. % TiO2, редко до 3.6 мас. % TiO2; eNd(550) от -3.55 до +0.6) разности, и кварцнормативные базальты нормального ряда (толеиты), включая низкотитанистые (tLT, < 1.75-2.0 мас. % TiO2) и умеренно-высокотитанистые (tHT1, 2.0-3.6 мас. % TiO2; eNd(550) от -1.3 до + 1.0) разности. Гипабиссальные тела сложены низкотитанистыми оливиновыми долеритами субщелочного ряда (LT, 1.2-1.5 мас. % TiO2; eNd(550) -5.8) и высокотитанистыми оливиновыми габбро-до-леритами субщелочного ряда (HT2, 3.0-4.5 мас. % TiO2; eNd(550) -2.5). Кислые породы ВБП представлены вулканитами нормального ряда (андезидациты, дациты, риодациты) и субщелочного ряда (трахириодациты) с TiO2 0.72-0.77 мас. % и eNd(550) -12.
В центральной части ВБП, подстилаемой областью палеопротерозойской аккреции континент-дуга, преобладают силлы HT2 долеритов и лавы LT базальтов; в северной части над ювенильной палеопротерозойской корой доминируют MT и HT1 базальты. MT и LT базальты испытали значительную контаминацию верхнекоровым материалом, которая протекала по механизму AFC типа. В верхней коре существовали магматические камеры, в которых базальтовые расплавы, находясь относительно долго, испытывали дифференциацию и прогревали значительные объемы боковых пород. При этом имело место немодальное плавление верхнекорового субстрата с преимущественным вовлечением в этот процесс высоко-Rb фазы (биотита). Производные таких процессов давали основной вклад в генезис кислых пород провинции.
Базальты ВБП представляют собой производные выплавок из геохимически различных источников, вероятно литосферного и глубинного, плюмового (типа PREMA). Производными преимущественно литосферного источника сформированы HT2 долериты. Мантийный субстрат в литосфер-ном источнике соответствовал геохимически обогащенному гранатовому лерцолиту и испытал 3-4%-ное плавление. В литосферной мантии под ВБП существовали области модального метасоматоза с развитием флюидсодержащих фаз. При их частичном плавлении генерировались расплавы, сформировавшие LT долериты. Представления о формировании ВБП суммированы в модели трех стадий плюм-литосферного взаимодействия.
В последнее время в исследованиях внутри-плитного магматизма отчетливо обозначилась проблема его изотопной и геохимической гетерогенности в пределах рифтовых зон и платоба-зальтовых провинций (Xu et al., 2001; Peate, Hawkesworth, 1996; Turner et al., 1999; Hawkesworth et al., 1996; George, Rogers, 2002 и др.). Базальтовые расплавы, изливавшиеся в этих областях, обладали значительным изотопным и геохимическим разнообразием. В пределах магматических провинций контрастные по изотопно-геохимическим характеристикам породы находятся в сложных пространственно-временных соотношениях. Причины этого лежат в том, что в магмогенерацию вовлекались источники различной природы (нижнемантийные, астеносферные, литосферные), и в характере дренируемой расплавами литосферной мантии. Геохимические особенности литосферной мантии (возраст, степень и геохимический стиль обогащения и/или деплетирования) определяются ее природой (древний кратон, мобильный пояс и т.п.).
Рифтовые пояса, раскалывавшие суперконтиненты, предпочтительно наследовали существовавшие внутри них ослабленные зоны - подвижные пояса, но также захватывали прилежащие кратонные области и их переработанные в предшествующих орогенных событиях краевые зоны. В магматических провинциях, возникших в поперечных к ранним швам структурах, подстилаемых гетерогенной литосферной мантией, возможны значительные вариации в составе вулканизма. Это вызвано особенностями взаимодействия плюма с литосферой, включающей области с различным возрастом кратонизации и с разной историей мантийного метасоматоза. Реконструкция особенностей плюм-литосферного взаимодействия в магматических провинциях, занимающих секущее положение по отношению к древним шовным зонам, может быть ключом к пониманию гетерогенности литосферной мантии, обусловленной сочленением блоков с различной геологической историей.
Рассматриваемая в настоящей статье неопротерозойская Волынско-Брестская магматическая провинция (ВБП), расположенная вкрест простирания палеопротерозойской мобильной зоны, отличается четкой пространственно-временной зональностью в распределении различных геохимических типов базальтов. Существенно, что устанавливается корреляция геохимических характеристик базальтов с особенностями подстилающей провинцию литосферной мантии. Проведенные исследования позволяют предположить, что характер взаимодействия плюма с литосферой определяется не только термальной зональностью самого плюма, более горячего в осевой области, но и в значительной мере особенностями литосферы, т.е. наличием в ней более мощных и холодных (древних) и относительно тонких и горячих (молодых) проницаемых областей. Поэтому
ВБП является хорошим объектом для петрологического исследования особенностей плюм-литосферного взаимодействия путем расшифровки изотопно-геохимических характеристик пород, отражающих суперпозицию динамики плавления астеносферного плюма и гетерогенной литосферы.
Проявления базальтового магматизма доде-вонского возраста в платформенном чехле на западе Русской платформы, на Волыни, были известны еще в XVIII веке. Однако только в 5060-х годах прошлого века после выполнения большого объема буровых работ были установлены истинные масштабы распространения вендского магматизма на западе Восточно-Европейского кратона (ВЕК) и выделена древняя траппо-вая провинция (Ушакова, 1962; Махнач, Веретенников, 1970; №ЫвЫп й а1., 1996). ВБП занимает обширную территорию на востоке Польши, западе Беларуси, на северо-западе Украины и Молдовы, протягиваясь почти на 800 км при ширине в центральной части около 300 км. Общая площадь распространения лав и туфов поздне-вендского возраста в западной части ВЕК составляет не менее 350 тыс. кв. км (Воловник, 1971).
Интерес, проявляемый в последнее время к изучению этой магматической провинции, связан с ее ключевой ролью в понимании неопротерозойской геодинамики ВЕК и сопредельных континентов, а также с перспективами рудоносности провинции (Медь Волыни, 2002). Петрологические исследования, опирающиеся на новые данные, немногочисленны и охватывают только отдельные области провинции (Bia1owo1ska е! а1., 2002; 8Иит1уашку е! а1., 2002; Кгееттвка, 2005). В настоящей статье на основе новых геологических, геохимических, изотопно-геохимических и минералогических данных по магматическим породам, представляющим большую часть ВБП, рассматриваются петрологические аспекты ее формирования.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Породообразующие оксиды в породах определяли методом силикатного рентгенофлюорес-центного анализа в лаборатории ОИГГ СО РАН, Новосибирск, на рентгеновском анализаторе VRA-20R (Карл Цейсс Иена) в стеклах, полученных путем сплавления с метаборатом лития.
Малые элементы в породах определяли методом ГСР-МБ в ИМГРЭ, Москва, и ИГГД РАН, Санкт-Петербург, с использованием стандартных методик пробоподготовки и анализа. Контроль сходимости результатов разных лабораторий осуществлялся путем использования международных (BCR-2) и внутренних стандартов и показал, что сходимость вполне удовлетворительна.
Изучение пород с помощью оптического микроскопа сопровождалось детальным исследованием минералов на сканирующем электронном микроскопе Camscan-4DV в лаборатории геологического факультета МГУ (аналитики H.H. Ко-ротаева, Е.В. Гусева) и на сканирующем микроскопе JSM-5300 фирмы Jeol в лаборатории ИГЕМ РАН (аналитики Н.В. Трубкин и O.A. Дойникова) и определением составов минералов с помощью рентгеновских энергодисперсионных анализаторов Link AN-10000 (МГУ) и Link ISIS (ИГЕМ РАН).
Определения изотопных составов Sr и Nd проводили в ИГГД РАН, Санкт-Петербург, по методике, описанной в (Кононова и др., 2002). Изотопный анализ производили на восьмиколлекторном масс-спектрометре Finnigan МАТ-261 в статическом режиме. Коррекцию на изотопное фракционирование стронция осуществляли при помощи нормализации измеренных значений к отношению 88Sr/®6Sr = 8.37521. Измеренные отношения 143Nd/144Nd нормализованы к отношению 146Nd/144Nd = 0.7219 и приведены к отношению 143Nd/144Nd = 0.511860 в Nd-стандарте La Jolla. При расчете величин £Nd(T) использованы современные значения CHUR 143Nd/144Nd = 0.512638 и 147Sm/144Nd = 0.1967 (Jacobsen, Wasserburg, 1984).
Для анализа распространенности базальтов различных
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.