Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткий очерк домезозоиского геологического развития западного забайкалья 11
Глава 2. Геологическое строение дайкового пояса междуречья селенга-хилок-тугнуй-уда-она центральной части западного забайкалья 21
2.1. Жиримская дайковая ассоциация 25
2.2. Калиновская дайковая ассоциация 37
2.3. Удинская дайковая ассоциация 40
2.4. Возрастные взаимоотношения даек с породами датированных комплексов 44
2.5. Изотопное датирование даек 45
Резюме 55
Глава 3. Минералого-петрографическая характеристика главных типов лайковых пород 58
3.1. Мафические дайки 58
3.2. Салические дайки 65
3.3 Комбинированные дайки 81
Резюме 82
Глава 4. Химизм и sr-nd изотопная характеристика лайковых пород 84
4.1. Петро-геохимическая характеристика простых даек 84
4.1.1. Мафические дайки 85
4.1.2. Салические дайки 89
4.2. Особенности химического состава комбинированных даек .. 115
4.3. Sr-Nd изотопный состав даек 116
Резюме 124
Глава 5. Петрогенезис пород лайкового пояса 126
5.1. Генезис основных магматических пород 127
5.1.1. Кристаллизационная дифференциация 127
5.1.2. Магматические источники трахидолеритовых расплавов 131
5.2. Генезис щелочно-салических пород 135
5.2.1. Кристаллизационная дифференциация 136
5.2.2. Плавление корового протолита 145
5.3. Проблема бимодальности и несоответствия объемного соотношения мафических и салических пород 147
5.4 Роль процессов гибридизации магм 153
Резюме 156
Заключение 158
Литература 160
- Краткий очерк домезозоиского геологического развития западного забайкалья
- Возрастные взаимоотношения даек с породами датированных комплексов
- Особенности химического состава комбинированных даек
- Проблема бимодальности и несоответствия объемного соотношения мафических и салических пород
Введение к работе
Актуальность. Наряду с многочисленными массивами щелочных гра-нитоидов и полями бимодальных вулканитов в Забайкалье широко распространены ассоциации субпараллельных даек, но ввиду отсутствия надежных геологических, геохронологических и геохимических критериев их расчленения, они остаются мало изученными. По крайней мере, часть этих даек группируется в протяженные дайковые пояса, обычно считающиеся индикаторами внутриплитного растяжения, что делает их важным «репером» при палеогеодинамических реконструкциях.
При петрогенетических исследованиях внутриплитного магматизма основной упор, как правило, делается на изучение гранитов А-типа или вулканитов бимодальных серий. Гораздо меньше внимания уделяется дай-ковым поясам, хотя они представляют собой важный источник информации о процессах магмогенерации и природе протолитов. Быстрая кристаллизация относительно малых порций расплава, формирующих дайки, обусловливает сохранение информации об исходном составе магм и первичных минеральных парагенезисах, что позволяет оценить термодинамические параметры кристаллизации. Большая протяженность дайковых поясов (сотни километров), незначительные вариации состава мафических даек по простиранию пояса — все это предполагает один и довольно глубинный источник вещества. Соизмеримое количество базитовых и салических пород в составе бимодальных дайковых серий, наличие даек с признаками смешения позволяет исследовать характер взаимосвязи мафических и кислых магм. Кроме того, салические дайки по своему составу близки к одновоз-растным гранитоидам А-типа и щелочно-салическим составляющим бимодальных вулканических серий, что делает их изучение дополнительным источником информации для расшифровки условий петрогенезиса гранитных магм А-типа.
В этом контексте идентификация бимодального дайкового пояса в центральной части Западного Забайкалья в качестве самостоятельного геологического образования, выяснение места этого пояса в общей последовательности магматизма региона, расшифровка условий петрогенезиса основных типов пород — все это является актуальной задачей, имеющей важное значение как в регионально-геологическом, так и петрологическом аспектах.
Цели и задачи. Целью исследований являлось: идентификация в центральной части Западного Забайкалья (междуречье pp. Селенга-Тугнуй-Уда-Она) дайкового пояса, изотопное датирование и расшифровка условий петрогенезиса слагающих его пород.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Прослеживание дайкового пояса и изучение его внутреннего строения.
Геохронологическое изучение: установление относительного возраста на основе наблюдений взаимоотношений дайковых тел с датированными магматическими комплексами и изотопно-геохронологическое датирование даек.
Изучение особенностей минералого-петрографического, петро-геохимического и изотопно-геохимического состава даек.
Установление петрогенетических факторов, ответственных за особенности состава и разнообразие дайковых пород.
Фактический материал. В основу работы положен материал, полученный автором в ходе проведения экспедиционных работ 2001-2007 гг. Характеристика вещественного состава пород основана на изучении около 500 прозрачных шлифов, более 150 микрозондовых определений состава породообразующих и акцессорных минералов, выполненных на модифицированном рентгеновском микроанализаторе «МАР-3» (ГИН СО РАН, руководитель Н.С. Карманов, аналитики СВ. Канкин, Г.И. Загузин), на
данных 300 оригинальных силикатных анализов пород (ГИН СО РАН, руководитель А.А. Цыренова), сопровождаемых рентген-флюоресцентным определением содержаний Rb, Ва, Sr, Zr, Nb, Y (частично La, Се, Nd, Ni) (ГИН CO РАН, руководитель Б.Ж. Жалсараев), 40 определений содержаний элементов группы железа (Cr, Ni, V, Со), выполненных атомно-эмиссионным спектральным анализом (ГИН СО РАН, аналитик Т.И. Казанцева), 50 определений на 35 элементов-примесей методом ICP-MS (ИГХ СО РАН, руководитель Е.В. Смирнова). Использовано 70 определений Rb-Sr изотопного состава валовых и мономинеральных проб (исследования проведены В.Ф. Посоховым, ГИН СО РАН), 12 определений изотопного состава Nd в валовых пробах (исследования проведены СВ. Та-тарниковым, ИГХ СО РАН). Измерения осуществлялись на масс-спектрометре Finnigan МАТ-262 Центра коллективного пользования (г. Иркутск). Геохронологические Rb-Sr изотопные исследования были выполнены в ГИН СО РАН. Геохронологические исследования изотопного состава цирконов из трахитовой дайки проведены в г. Пекине (Китай) на приборе SHRIMP-IT при содействии и участии проф. Б.А. Литвиновского, проф. А.Н. Занвилевич (Ben-Gurion University of Negev, Израиль) и проф. Бор-мин Джаня (Bor-ming Jahn, Institute of Earth Science, Academia Sinica, Тайвань).
Научная новизна. На территории Западного Забайкалья выделен позднепалеозойский бимодальный дайковый пояс протяженностью около 200 км, ассоциирующий в пространстве и времени с массивами щелочных гранитоидов и полями бимодальных вулканитов; впервые изучено геологическое строение дайкового пояса; охарактеризован состав слагающих пород; определено время формирования.
Установлено, что источником дайковых магм служила континентальная литосферная мантия, метасоматизированная субдуцированным веществом. Показано, что салические породы дайковой серии образовались в
7 результате фракционной кристаллизации трахибазальтовой (трахидолери-товой) магмы.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы при средне-крупномасштабном геологическом картировании, разработке и корректировке легенд магматизма Западного Забайкалья, геодинамических и петрогенетических реконструкциях.
Защищаемые положения.
Ассоциации субпараллельных даек в центральной части Западного Забайкалья в междуречье pp. Селенга-Тугнуй-Уда-Она представляют бимодальный дайковый пояс северо-восточного простирания, протяженностью около 200 км, при ширине до 40 км. Становление пояса произошло в позднем карбоне-ранней перми - 300-280 млн. лет назад. Пояс сопряжен с двумя крупными Брянским и Хоринским вулканоплутоническими комплексами и фиксирует условия растяжения на заключительных этапах позднепалеозойского гранитоидного магматизма Западного Забайкалья.
По вещественному составу породы, слагающие дайковый пояс, представляют собой бимодальную субвулканическую серию. Разнообразие дайковых пород серии обусловлено, главным образом, процессом глубокой кристаллизационной дифференциацией мантийной трахибазальтовой магмы в условиях внутрикоровых магматических камер. Процессы гибридизации магм — ассимиляция вмещающих пород коры и/или анатектических выплавок, смешение мафических и салических магм, имели подчиненное значение.
Источником мантийных трахибазальтовых магм служила флого-пит-гранат-рутилсодержащая континентальная литосферная мантия, мета-соматизированная субдуцированным коровым веществом.
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе, 2 в рецензируемых журналах. Основные положения диссертации докладывались: на ежегодных научных сессиях ГИН СО РАН
8 (Улан-Удэ) и БНЦ СО РАН (Улан-Удэ, 2009), XIX Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2001), первой Сибирской и международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2002), на международной конференции «Metallogeny of the pacific northwest: Tectonics, magmatism and metallogeny of active continental margins» (Владивосток, 2004), на III и IV Всероссийских симпозиумах по вулканологии и палеовулканологии «Вулканизм и геодинамика» (Улан-Удэ, 2006; Петропавловск-Камчатский, 2009), на совещаниях «Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту)» (Иркутск, 2007; 2008), на международной научно-практической конференции посвященной 50-летию Бурятского ордена Трудового Красного Знамени геологического управления «Проблемы геологии, минеральных ресурсов и геоэкологии Западного Забайкалья» (Улан-Удэ, 2007), на V конференции молодых ученых СО РАН, посвященной М.А. Лаврентьеву (Новосибирск, 2007).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, общий объем 176 страниц, включая 62 рисунка и 31 таблицу. Список литературы насчитывает 141 наименование.
Благодарности. Работа выполнена в лаборатории петро- и рудогенеза ГИН СО РАН, начата под руководством к.г.-м. н. М.Г. Шадаева и закончена под руководством д.г.-м.н. А.А. Цыганкова, которых автор искренне благодарит за помощь в проведении исследований, поддержку и советы при подготовке диссертации. Особую признательность автор выражает
проф. Б.А. Литивиновскому и проф. IA.H. Занвилевич,|при непосредственном участии и содействии которых была поставлена цель, намечены пути решения и получены первые результаты. Полевые работы и обсуждение материалов проводились совместно с д.г.-м.н. А.А. Воронцовым, к.г.-м.н. А.В. Филимоновым, В.Ф. Посоховым, С.А. Татарниковым, СВ. Андрю-щенко, Е.Н. Дутовым, П.Н. Ванчи. Постоянную поддержку и внимание к
исследованиям автора оказывал д.г.-м.н. Ф.Г. Рейф, Консультации по геологии региона и вопросам петрогенезиса получены от чл.-корр. РАН И.В. Гордиенко, д.г.-м.н. А.Н. Булгатова, B.C. Платова, к.г.-м.н. Т.Т. Врублев-ской, к.г.-м.н. A.M. Асавина. Всем им, а также аналитикам лаборатории ФМА ГИН СО РАН (руководитель к.г.-м.н. Н.С.Карманов), лаборатории ХСМА ГИН СО РАН (руководитель А.А. Цыренова), лаборатории геохимии изотопов ИГХ СО РАН (руководитель к.г.-м.н. СИ. Дриль) автор выражает искреннюю признательность.
Исследования выполнялись при финансовой поддержке РФФИ (№№ 01-05-97255, 03-05-65341, 05-05-97219, 06-05-72007, 08-05-98017), молодежного гранта Лаврентьевского конкурса СО РАН, Интеграционного проекта СО РАН № 6.5. Список основных сокращений:
Phi - Флогопит
PI - Плагиоклаз
Q - Кварц
Wo - Волластонит
HFSE - Высокозарядные элементы
LILE - Крупноионные элементы
REE - Редкоземельные элементы
Краткий очерк домезозоиского геологического развития западного забайкалья
Западное Забайкалье, как и весь Центрально-Азиатский складчатый пояс, представляет собой коллаж разновозрастных террейнов (рис. 1.1), ак-кретировавших к южной (в современных координатах) пассивной окраине Сибирского кратона (Байкало-Патомская и Олокитско-Бодайбинская зоны) на протяжении рифея и раннего палеозоя (Парфенов и др., 1996, 2003; Бул-гатов идр., 2004; Цыганков, 2005). Среди этих аккреционных комплексов выделяются позднедокембрийская Байкало-Муйская и раннепалеозойская Удино-Еравнинская островные дуги (островодужные террейны), включающие интенсивно тектонизированные рифейские офиолиты надсубдук-ционного типа и кратонные блоки (Муйский, Амалатский) неясного возраста и происхождения. Центральную часть Западного Забайкалья занимает Баргузино-Витимский турбидитовый террейн или микроконтинент (Булгатов и др., 2004; Парфенов и др., 1996; Беличенко и др., 2006; Зонен-шайн и др., 1990). Неоднозначность геодинамической природы этого блока во многом обусловлена тем, что большая его часть уничтожена позднепа-леозойскими гранитоидами, в результате чего метаморфические и осадочные образования сохранились лишь в виде относительно небольших разрозненных фрагментов. С юго-востока Баргузино-Витимская зона ограничена Орхонско-Малханской, а с юга и юго-запада Джидино-Витимской каледонскими складчатыми зонами. Считается, что формирование южного складчатого обрамления Сибирского кратона закончилось в раннем палеозое, не позже ордовика (Гордиенко, 2004).
Активизация геологических процессов в рассматриваемом регионе началась, по-видимому, во второй половине девона (Гордиенко, 2004), когда сформировался ряд межгорных впадин (форландовых бассейнов), заполнявшихся обломочными и карбонатными осадками, иногда с вулканитами, испытавшими складчатые деформации и метаморфизм в раннем Азиатский кратон: 1 - Сибирская платформа; 2-3 - Байкало-Патомский склад-чато-надвиговый пояс: 2 - рифейские оложения, 3 - раннедокембрийские образования (СН - Чуйский, TN - Тонодский, NR - Нечерский антиклинории). Аккретированные террейны: 4 - кратонные (MS - Муйский, ВК - Байкальский, AM -Амалатский, КН - Хамардабанский, GR - Гарганский, PS - Протеросаянский, YB -Яблоновый); 5 - океанические (РМ - Парамский, SH - Шилкинский, KS - Хасуртин-ский, АВ - Абагинский, IL - Ильчирский); 6 - островодужные (KLL - Килянский, ОК -Окинский, HS -Хамсаринский, DN-Джиди некий, ER-Еравнинский); 7 - турбидитовые (BR-Баргузинский, Монголо-Охотский террейн: MNK - Куналейский, MDR - Даурский, MAG - Агинский субтеррейны); 8 - шельфовые (AN - Аргунский). Разломы: 9 - надвиги, 10 - сдвиги, 11 - прочие разломы. Цифры в кружках: 1 - Главный разлом Восточного Саяна, 2 - Джелтулакский разлом. среднем карбоне (Руженцев и др., 2005; Минина и др., 2006; , Филимонов, 2000; Филимонов, Минина, 2007; Донская и др., 2008). С этого времени -примерно 330 млн. лет назад, Западное Забайкалье стала ареной мощнейшего в Центральной Азии гранитоидного магматизма, охватившего площадь не менее 200 000 км2 и продолжавшегося, с небольшими перерывами, по мел включительно. Особое место в геологической истории региона занимает Селенгино-Витимский вулканоплутонический пояс (РрТ), являющейся частью трансрегиональной провинции щелочных гранитов и сиенитов (Занвилевич и др., 1985; Гордиенко, 1987; Булгатов и др., 2004). Следует подчеркнуть, что позднепалеозоискии и мезозойский гранитоидныи магматизм развивался на крайне гетерогенном фундаменте при участии, нарастающем во времени, мантийного базитового магматизма повышенной калиевой щелочности, что в совокупности с другими факторами предопределило широкие вариации состава близковозрастных гранитоидов (Цыганков и др., 2007; Цыганков и др., 2009).
Среди всего многообразия гранитоидов Западного Забайкалья, занимающих на современном эрозионном срезе не менее 80 % всей территории, абсолютно доминируют граниты Ангаро-Витимского батолита, формировавшиеся в период с 330 до 280 млн. лет назад (рис. 1.2). Одновременно с ними происходило становление многочисленных плутонов кварцевых монцонитов и кварцевых сиенитов, выделявшихся в качестве раннего этапа формирования Ангаро-Витимского батолита (Литвиновский и др., 1992), интрузий зазинского комплекса и некоторых многофазных плутонов щелочных гранитов и щелочно-полевошпатовых сиенитов (Брянский, Хо-ринский), традиционно относимых к Селенгино-Витимскому вулканоплу-тоническому поясу. Далее наступил перерыв в магматической деятельности, продолжавшийся примерно до 230 млн. лет, сменившийся типично внутриконтинентальным рифтогенезом, сопровождавшимся плутоническим и эффузивным бимодальным магматизмом повышенной щелочности (Литвиновский и др., 2001; Воронцов и др., 2007), в результате которого сформировался основной объем интрузивных и вулканических пород Се-ленгино-Витимского вулканоплутонического пояса.
Возрастные взаимоотношения даек с породами датированных комплексов
На рисунке 2.2 приведена схема геологического строения территории распространения даикового пояса, составленная по материалам крупно- и среднемасштабного государственного геокартирования начала второй половины XX века и более новых данных по расчленению интрузивных и вулканических серий (Занвилевич и др., 1985; 1994; Литвиновский и др., 1976; 1999; Занвилевич и др., 1991; Литвиновский и др., 1995в; Ярмолюк и др., 2001; Посохов и др., 2005; Гордиенко, 1987; Гордиенко и др. 1997; Воронцов, Ярмолюк, 2004), а также собственных наблюдений. Вмещающие породы даикового пояса представлены условно ранне-среднепалеозойскими стратифицированными образованиями, карбон-пермскими гранитоидами зазинского и баргузинского комплексов и позд-непалеозойскими средними и кислыми вулканитами алентуйской свиты. Наибольшим распространением пользуются гранитоиды зазинского и баргузинского комплексов, изотопно-геохронологический возраст которых оценивается в 330-280 млн.л. (поздний карбон - ранняя пермь; Ярмолюк и др., 1997; Цыганков и др., 2007). Пространственно дайковый пояс ассоциируют с вулканоплутониче-скими Брянской и Хоринской комплексами, большую часть которых составляют одноименные массивы металюминевых и щелочных гранитои-дов, сопровождающиеся небольшими полями бимодальных вулканитов. Согласно Rb-Sr и U-Pb изотопно-геохронологическим исследованиям возраст этих образований - раннепермский, 270 - 285 млн.л. (Litvinovsky et al, 2002а; Посохов и др, 2005; Reichow et al., 2003). Максимальная концентрация даек наблюдается в обрамлении гранитоидных массивов.
В пределах самих плутонов дайки менее распространены, но по своему внешнему виду, составу и строению они не отличаются от даек обрамления. По-видимому, такие взаимоотношения между плутоническими породами Брянской и Хоринской структур и субвулканитами обусловлены их близ-ко-одновозрастным формированием, при этом становление большинства даек произошло в доинтрузивную стадию. Салические дайки (трахидаци-товые и риолитовые) характерные для Калиновской ассоциации в пределах Брянского и Хоринского массивов не зафиксированы, что предполагает их более раннее образование. Для определения возраста дайковых поясов проведено Rb-Sr датирование салических даек из семи опорных участков, входящих в состав Жи-римской, Удинской и Калиновской ассоциации, из которых были отобраны и проанализированы валовые пробы, а так же мономинеральные выборки биотита и калий-натрового полевого шпата (табл. 2.1). Пробоподготовка для Rb-Sr анализа проводилась в ГИН СО РАН по методике (Андреев и др., 1991), а измерения осуществлялись на масс-спектрометре Finnigan МАТ-262 Центра коллективного пользования (г. Иркутск). При выполнении данной работы значения изотопного стандарта стронция NBS-987 составляло 0,71028 ± 0,00002. Расчет возраста был вы-полнен полиномиальным методом по Иорку (York, 1966) с доверительным интервалом 95%. Погрешность определения Sr/ Sr и Rb/ Sr составляла в среднем не более 0,05 и 1% соответственно.
Миримская ассоциация. Проведено Rb-Sr датирование даек из трех опорных участков, из которых были отобраны и проанализированы валовые пробы, а так же мономинеральные выборки биотита и K-Na полевого шпата. Расчетный возраст по изохроне, построенной по 4 валовым пробам и мономинеральной выборке биотита из даек Жиримского участка, составляет Т = 292,6 ± 7,8 млн лет, (87Sr/86Sr)0 = 0,70593 ± 0,00056 (СКВО = 2,9) (рис. 2.17). По двухточечной изохроне биотит-вал - Т = 300 ± 8 млн лет, (87Sr/86Sr)0 = 0,70576 ± 0,00038 (врезка рис.2.17). Изохронна построена по 7 валовым пробам (анализы № 2 - 5 в табл. 2.1) и мономинеральной выборке биотита (анализ № 1 в табл. 2.1). На врезке показана изохронна по валовой пробе и мономинеральной выборке биотита (проба М-284). Изохронна, построенная по 16 валовым пробам салических даек прорывающих Брянский массив в бассейне верховьев р. Брянка, показала воз- (рис. 2.18 б). Согласно (Litvinovsky et al., 2002а) возраст вмещающих мета-люминиевых и щелочных гранитоидов Брянского массива составляет 279-283 млн. лет (Rb-Sr и U-Pb методы), по устному сообщению Б.А. Литви-новского, отбор проб гранитоидов для U-Pb датирования проводился в 47 бассейне р. Брянка. Учитывая возможную комагатичность интрузивных гранитоидов Брянского массива и прорывающих их даек, были пересчитаны значения la В дайках на возраст вмещающих пород, при этом для восьми даек Isr (280 млн лет) 0,706, тогда как остальные дайки показали значения Isr (280 млн лет) выше 0.707, предполагая контаминацию магм материалом вмещающих пород с высоким содержанием радиогенного Sr. Изохронна, построенная по 8-ми определениям с Isr aso млн лет) = 0,706, показала возраст Т - 284,9 ± 5,1 млн лет, (87Sr/a6Sr)0 = 0,70605 ± 0,00041 (СКВО - 2,1) (рис. 2.18 а), что согласуется с геологическими наблюдениями. Уточненный Rb-Sr возраст даек соответствует возрасту близких по составу и пространственно ассоциирующих вулканитов Брянской вулканоплутонической структуры (284 ± 4 млн.л. с ISr - 0,7062 ± 0,0002) (Litvinovsky et al., 2002а). По данным измерений трех валовых проб и мономинеральных выборок биотита и кали-натрового полевого шпата из даек Билютинского карьера Т - 289 ± 6 млн лет, (87Sr/86Sr)0 « 0,70586 ± 0,00023 (СКВО - 0,28) (рис. 2.19). Возраст, полученный по валовой пробе В12 и мономинеральным
Особенности химического состава комбинированных даек
Породы, слагающие комбинированные дайки первого типа, как и в целом, субвулканическая серия, резко контрастны по содержанию кремнекислоты (рис. 4.10). При этом сопоставление их составов с простыми дайками, при довольно близком петрографическом облике обнаруживает, не- характеризуются несколько более высокими содержаниями кремнекислоты по отношению к простым трахидолеритовым дайкам. В составе салической части в отличие от простых трахитовых, трахидацитовых и риолитовых даек наблюдаются пониженные содержания А1203, Si02, щелочей и повы- шенные содержания оснований. Такие отличия химизма пород комбинированных даек от простых даек, вероятно, обусловлено диффузионным обменом компонентами между мафическими и салическими составляющими, направленного на выравнивания контрастных составов (Zorpi et al., 1991; Poli, Tommazini, 1991; Литвиновский и др., 1995а, б). На рисунке 4.11 показаны бинарные диаграммы вариаций составов пород, слагающих комбинированные дайки 2-го типа. Характерно линейное распределение фигуративных точек, что свойственно дифференцированным сериям и продуктам смешения (mix). Крайние мафические члены, представляющие зальбандовые части комбинированных даек, по химическому составу соответствуют простым трахидолеритовым дайкам. Салические породы центральных частей таких тел по составу аналогичны трахитовым, трахидацитовым и риолитовым дайкам.
Породы с признаками гиб-ридности переходных зон на графиках занимают промежуточное положение и перекрываются с составами простых трахиандезитовых даек. 4.3. Sr-Nd изотопный состав дайковых пород Учитывая геологические данные о близко одновременном внедрении мафических и салических дайковых магм, значения первичных изотопных отношений мафических пород рассчитывались на возраст пространственно ассоциирующих салических даек. В таблицах 4.10 и 4.11 приведены исходные данные и расчетные значения начальных отношений изотопов Sr и Nd. На диаграммах ISr - Si02 (рис. 4.12а), Isr - 1/Sr (рис. 4.13) фигуративные точки составов даек группируются в несколько трендов. Мафические и большинство салических даек характеризуется Isr 0,706, что предполагает для них общий магматический источник, который обогащен радиогенным стронцием по сравнению со средней мантией Земли (Фор, 1989). Другие два тренда отражают положительную корреляцию Isr с величиной Рисунок 4.11. Вариации составов комбинированных даек второго типа на бинарных диаграммах (вІСЬ-компонент). Комбинированные дайки 2-го типа: 1 - трахидолерит-трахитовая дайка (участок вблизи с. Десятниково), 2 - трахидолерит-трахириолитовая дайка (Билютинский карьер), 3 -трахидолерит-трахитовая дайка (р. Жаргаланта), 4 - трахибазальт-трахидацитовая дайка (с. Калиновка); простые дайки: 5 - трахидолериты и мегаплагиофировые лейкобазальты, 6 - трахиандезиты, 7 - металюминиевые трахиты и риолиты, щелочные (комендитовые) трахиты и риолиты, 8 - трахидациты и риолиты. І/Sr и валовыми содержаниями Si02 для некоторых составов салических даек.
Они могут рассматриваться как линии смешения различных компонентов, один из которых, по изотопным характеристикам, мантийный, а остальные характеризуются высокими значениями ISr 0,707, типичными для континентальной коры. Именно влияние вещества древней коры обусловило удревнение некоторых величин Rb-Sr изохронных возрастов. Небольшие вариации значений (sNd(T)) (от -1 до -4,1) (рис. 4.126), а так сунок 4.12 Sr-Nd изотопная характеристика дайковых пород. Условные обозначения на рис. 4.2. (А) - Первичный изотопный состав Sr для дайковых пород на диаграмме SiC 2 - ISr- (Б) - Первичный изотопный состав Nd для дайковых пород на диаграмме Si02 -( «Nd/i44Nd)i_ 0.705 0,710 0,715 0,7» (В) - Положение фигуративных точек изотопного состава даек на диаграмме (eNd(T) - Isr- Серым полем выделена область состава пород Брянской и Хоринской вулканоплутонических структур по (Ярмолюк и др., 2001; Litvinovsky et al., 2002а; и собственных данных). Рисунок 4.13. Первичный изотопный состав Sr для дайковых пород на диаграмме 1st - 1/Sr. Условные обозначения значков на рис. 4.2. Серым полем объединены фигуративные точки пород характеризующихся более или менее однородным изотопным составом, тренды смешения. Пунктирными стрелками показаны тренды смеше- же отсутствие зависимости первичного (приведенного к возрасту образования пород) изотопного состава даек от их кремнекислотности (рис. 4.12) свидетельствует об участии в источнике магмаообразования относительно изотопно-однородного материала. При этом отрицательные значения sNd(T) предполагают участие корового материала либо в виде компонента, присутствующего непосредственно в мантийном источнике, либо в виде смешивающегося компонента при эволюции магм. В случае контаминации мантийных расплавов коровым веществом, должна наблюдаться обратная зависимость между кременкислотностью и значениями (eNd(x)) в дайках, которая не наблюдается. Кроме того, мафические и большинство салических даек имеют близкие значения первичных отношений изотопов стронция, что предполагает незначительную роль контаминации коровым веществом мантийных расплавов. Исходя из этого, можно предположить, что отрицательные значения
Проблема бимодальности и несоответствия объемного соотношения мафических и салических пород
Принимая, что доминирующим процессом в образовании контрастной дайковой серии является кристаллизационная дифференциация трахидоле-ритовой (трахибазальтовой) магмы, остаются труднообъяснимыми два наблюдаемых факта:
1) наличие разрыва «Дэли» (бимодальности) в спектре состава пород, поскольку среди базитовых и кислых пород, взаимосвязанных между собой посредством процессов кристаллизационной дифференциации, в значительном объеме должны присутствовать промежуточные типы пород (андезитового состава) (Пресналл, 1983), тогда как в реальности трахиан-дезиты имеют крайне подчиненное значение.
2) значительное преобладание салических пород над мафическими, как в пределах Брянской и Хоринской вулканоплутонических структур, так и в строении дайкового пояса. Как показано масс-балансовыми расчетами на примере дайкового пояса, объем остаточного трахитового расплава образованного при кристаллизационной дифференциации трахидолеритовой магмы должен составлять не более 40%, т.е. объем материнской мафической магмы должен преобладать над дочерними салическими расплавами. По оценкам (Mohr, 1971), при нормальном протекании процесса фракционирования доля кислого дифференциата не превышает 5-10% исходного базальтового расплава.
Предположение о наличии различных источников для мафических и салических расплавов хорошо согласуется с этими двумя фактами: генерация мафических расплавов происходит за счет плавления мантийного про-толита, а образование салических расплавов за счет плавления корового протолита при внедрении базитовых магм. При этом объемы салических расплавов могут преобладать, поскольку, по причине относительно низкой температуры их образования, количества теплоты, поступающего из внедрившихся базитовых магм, достаточно для их выплавления в условиях нижней коры (Литвиновский и др., 1992). Отсутствие промежуточных (ан-дезитовых) расплавов в этом случае может быть обусловлено недостаточностью тепловой энергии для их выплавления, и/или составом протолита, при плавлении которого составы расплавов могут варьировать только в узких пределах (Пресналл, 1983).
Тем не менее, вещественные характеристики дайковых пород свидетельствуют о едином источнике для мафических и салических расплавов, и ведущую роль в образовании пород контрастной дайковой серии имели процессы фракционной кристаллизации трахидолеритовой (трахибазаль-товой) магмы, при подчиненном значении коровой контаминации. В этом случае, проблема бимодальности магматических серий и доминирования салических пород на дневной поверхности может быть объяснена моделью плотностного барьера в зональной магматической камере (Peccerillo et al., 2003; Козловский и др., 2007). Суть модели, экспериментально обоснованной (Turner, Campbell, 1986), заключается в том, что дифференцированные более легкие и кислые расплавы, образующиеся при кристаллизационной дифференциации мафической магмы, поднимаются и накапливаются в верхней части камеры или камер. В результате такой стратификации по плотности, салические расплавы, заполняющие верхнюю часть магматического резервуара, ограничивают подъем более тяжелых и менее дифференцированных магм.
Расчетные значения плотностей, полученные с помощью программного приложения CIPW plus программного комплекса Igpet, показывают несколько большую плотность для трахидолеритовых (трахибазальтовых) расплавов по отношению трахитовым, что предполагает возможность реализации модели плотностного барьера. Средние значения плотностей для трахидолеритового расплава составляют 2,64 г/см при ТМ200 С и Р=0 кбар, 3,04 г/см при Т=1200С и Р=10 кбар, для металюминиевого трахитового - 2,4 г/см3 при Т=1000С и Р=0 кбар, 2,8 г/см3 при Т=1000С и Р=10 кбар. Эти значения согласуются с оценками разностей плотностей контрастных расплавов, рассчитанных для бимодальных вулканитов Гоби-Тяньшанской рифтовой зоны (Козловский и др., 2007) и Эфиопского рифта (Peccerillo et al., 2003). По их данным плотность для базальтоидных рас-плавов составляет около 2,7 г/см (Т=1000 С ), для салических - 2,4-2,6 г/см3 (Т=900 С0) при давлении 0-3 кбар.
Разрыв «Дэли» в спектре пород дополнительно может быть обусловлен относительно небольшим временем существования промежуточного анадезитового (трахиандезитового) расплава в камере кристаллизации. Так проведенное (Peccerillo et al., 2003; 2007) термодинамическое моделирование процесса кристаллизационной дифференциации в магматической камере на верхне- и среднекоровых глубинах (при давлениях 1-9 кбар), показало что андезитовые магмы в этих условиях существуют в довольно узком температурном диапазоне, в котором в большом количестве кристаллизуются и фракционируют одновременно нескольких минеральных фаз.
