Каменноугольные субщелочные вулканиты Бейсыханской вулканотектонической структуры (Западное Забайкалье)

В.С. Ситникова

Геологический институт СО РАН, г. Улан-Удэ, Россия

 valery_fox@list.ru

 

На территории Западного Забайкалья в верхнем палеозое происходили активные коллизионные и внутриплитные тектоно-магматические процессы, приведшие к формированию крупного Селенгино-Витимского вулканоплутонического пояса рифтогенного типа, в том числе к становлению Ангаро-Витимского гранитоидного батолита [Гордиенко, Кузьмин, 1999].

Селенгино-Витимский вулканоплутонический пояс заложился во второй половине карбона в пределах Идэрской, Джидинской и Удино-Витимской зон каледонид, вдоль крупной шовной глубинной структуры, по которой в конце нижнего палеозоя произошло столкновение Центрально-Монгольского микроконтинента с континентальной окраиной Сибирской платформы [Гордиенко, 1987]. Пояс включает в себя: Желтуринский прогиб, Гунзун-Боргой-Тугнуйскую вулканотектоническую структуру (ВТС), Тамирскую ВТС, Верхнекудунскую ВТС и Бейсыханскую ВТС. Одной из крупных структур этого пояса, где установлены осадоч­ные, вулканические и плутонические формации карбонового возраста, является Бейсыханская ВТС, располо­женная на юго-западе Витимского плоскогорья [Гордиенко и др., 2003].

Бейсыханская ВТС расположена на левобережье р. Витим, где слагает одноименный водораздельный хребет в междуречье Аталанга - Витим и занимает площадь около 100 км². Вулканогенные образования представлены породами кислого (дациты, риолиты, трахириолиты, их туфы, игнимбриты) и среднего (трахиандезиты и их туфы) составов. Фундамент ВТС сложен венд-раннекембрийскими осадочно-метаморфическими образованиями. Вулканогенная ассоциация объединяет две группы пород: среднего и кислого состава. Преобладающие по объему вулканиты кислого состава представлены трахидацитами, дацитами, трахириодацитами, трахириолитами, риолитами, а также их пирокластическими аналогами, включая игнимбриты. Менее распространены трахиандезиты, андезиты и их туфы. Встречаются также переходные разности андезито-дацитового состава, которые незначительно отличаются по минеральному составу от андезитов и дацитов. В большинстве случаев вулканиты среднего состава подвергнуты постмагматическим изменениям, что выражается в хлоритизации, эпидотизации как вкрапленников, так и основной массы. В породах кислого состава наблюдается девитрификация первичного стекла и последующая интенсивная перекристаллизация фельзитовой основной массы.

Трахидациты представляют собой темно-серые с зеленоватым оттенком массивные породы. В порфировых разновидностях среди редких вкрапленников (1-3%) отмечается плагиоклаз, K-Na полевой шпат, в основном пертитового строения, и хлоритизированный биотит. Полевые шпаты содержат от 0,7 до 10% анортитового минала, а микропертиты включают вростки альбита, составляющие 20-30% от площади зерна. Структура основной массы пилотакситовая, микрозернистая и состоит из кварц-полевошпатового агрегата, образовавшегося в результате перекристаллизации первичного стекловатого базиса. Для структур субвулканических аналогов характерны обособления (гломеросростки) вкрапленников плагиоклаза, размером до 1 мм, и хлоритизированного биотита. Трахириолиты обладают фельзитовой, сферолитовой, микрозернистой структурой и характеризуются высокой степенью раскристаллизации. Редкие фенокристаллы представлены плагиоклазом и калишпатом, а также псевдоморфозами по темноцветному минералу. Судя по морфологии кристаллов и продуктам их замещения (хлорит, эпидот), можно предположить, что реликты цветных минералов принадлежали амфиболам. Микрозернистость основной массе придают изометричные зерна кварца и альбита.

Трахиандезиты представляют собой массивные породы с пилотакситовой, микролитовой и микрозернистой основной массой. Вкрапленники плагиоклаза отвечают составу An_58-42Or₄Ab_39-52. Соотношение альбитового и ортоклазового миналов в КПШ составляет (Ab/Or=1,1-1,3). В субвулканических аналогах во вкрапленниках присутствует богатый титаном щелочной амфибол - керсутит (TiO₂ 3,08-12,2.%) и биотит. Рудные минералы представлены титаномагнетитом (ТiO₂ - 12,2%, FeO - 80,3%).

Химический состав пород определялся в ГИН СО РАН (г. Улан-Удэ), петрогенные оксиды и Cr, Ni, Co, V – атомно-абсорбционным и пламенно-фотометрическим методами (аналитики В.А. Иванова, И.В. Боржонова, М.Г. Егорова); концентрации микроэлементов – рентгенофлюоресцентным методом (аналитики Б.Ж. Жалсараев, Ж. Ринчинова). Редкоземельные элементы определялись методом  ICP-AES на приборе OPTIMA 2000 DV (аналитики Т.И. Казанцева, Л.А. Левантуева).

По геохимическим критериям вулканиты Бейсыханской структуры являются высокоглиноземистыми, обогащенными щелочами породами и относятся к трахиандезитам, трахидацитам и риолитам. Характерно, что по суммарной щелочности трахиандезиты незначительно отличаются от трахириолитов. Однако при росте кремнезема в них происходит резкое увеличение калия. Отношения Na₂O/K₂O в вулканитах среднего состава характеризуются значениями 0,79-1,49, в группе кислых пород 0,51-0,99, что позволяет отнести их к калинатровой серии. Коэффициент агпаитности составляет в средних вулканитах 0,51-0,78, в кислых - 0,73-0,91. Эти особенности определяют принадлежность вулканитов Бейсыханской структуры к субщелочной трахиандезит-трахириолитовой ассоциации [Магматические..., 1987]. Судя по коэффициенту магнезиальности (mg=41-53), низким значениям Ni/Co (0,8-1,3) трахиандезиты являются глубокодифференцированными породами.

На спайдер-диаграммах некогерентных элементов, нормированных к N-MORB, составы средних и кислых пород имеют положительные аномалии Ba, La, Ce и резкие минимумы Nb и Ti, что является характерной особенностью островодужных магм. Однако индикаторные отношения Ba/Nb (50-61), Ti/V (24-36), высокие концентрации Zr соответствуют величинам, характерным для вулканитов активных континентальных окраин [Кононова и др., 1993]. Вулканиты отличаются высоким суммарным содержанием и дифференцированным характером распределения РЗЭ. Уровень концентрации РЗЭ варьирует в широких пределах с преобладанием легких лантаноидов, что определяется отношением ((La/Yb)_N = 4,9-9,8) в трахиандезитах и ((La/Yb)_N = 3,4-11,6) в трахидацитах и трахириолитах. Характерной особенностью вулканитов являются отчетливые европиевые минимумы, что отражает экстракцию Eu из расплава при фракционировании относительно богатого кальцием плагиоклаза.

Вулканиты Бейсыханской ВТС, расположенные в правом борту руч. Хулудый, сложены в основном трахибазальтами и андезибазальтами. Трахибазальты характеризуются миндалекаменной текстурой и порфировой структурой. Вкрапленники в основном представлены плагиоклазом, редко отмечаются субкальциевый авгит и титан-авгит (Wo_24-28En_36-39Fs_19-23) (f=34-37, СаО=9,8-16,5 мас.%). В единичных зернах присутствуют роговая обманка - актинолит и биотит-флогопит (f=28-30). Основная масса сложена серицитизированным и альбитизированным плагиоклазом, погруженным в девитрифицированное стекло, замещенное хлоритом и эпидотом.

Вулканиты в левом борту руч.Хулудьй представлены трахириолитами и игнимбритами. Трахириолиты представляют собой массивные флюидальные или тонкополосчатые породы порфировой структуры с микрозернистой, фельзитовой, микропойкилитовой, а в более раскристаллизованных разновидностях - микросферолитовой структурой. Вкрапленники в количестве 5-10% от объема породы предтавставлены плагиоклазом (альбит) и калиевым полевым шпатом (санидин). Трахириолиты содержат гломеропорфировые сростки плагиоклаза и калиевого полевого шпата (КПШ), размером 1-2 мм. Фенокристаллы КПШ частично пелитизированы, а зерна плагиоклаза серицитизированы. Полевые шпаты во вкрапленниках образуют таблитчатые иногда округлые (оплавленные) формы размером 0,3-3 мм. Основная масса состоит из мелких зерен (0,05-0,1 мм) калиевого полевого шпата (КПШ), кварца и редких мельчайших зернышек роговой обманки и чешуек биотита. Порода густо усеяна чешуйками серицита и рудного минерала. Игнимбриты характеризуются отчетливой флюидальностью и большим количеством реликтов первичной стекловатой лавы (фьямме). Породы основного и кислого составов различаются по содержанию калия, суммы щелочей и соотношению калия и натрия. Преобладающая часть вулканитов соответствует известково-щелочной калиево-натриевой серии.

Вулканиты характеризуются умеренными содержаниями редкоземельных элементов и слабым их фракционированием. Концентрация РЗЭ вулканитов бассейна рч. Хулудый в базальтах правого борта составляет 32,9-36,47 г/т. Спектр распределения РЗЭ слабо дифференцирован (La_N/Yb_N = 2,0-2,8). В кислой толще левого борта - 53,2 г/т. Спектры распределения РЗЭ в них более дифференцированы (La_N/Yb_N = 4,8). Все вулканиты демонстрируют отрицательную европиевую аномалию. Концентрации некогерентных элементов во всех базальтах и андезибазальтах составляют (г/т): Zr 37-160, Nb l-4, Y 8-21. Содержание некогерентных элементов в кислой толще несколько повышенное (г/т): Zr 220, Nb 10, Y 25.

Изотопный Rb-Sr возраст вулканической ассоциации Бейсыханской ВТС, полученный на масс-спектрометре Finnigan МАТ-252 в Аналитическом центре коллективного пользования (г. Иркутск), составляет 323± 46 млн лет при первичном отношении ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr = 0,706±0,001. Большая погрешность, очевидно, связана с изотопной неоднородностью источников трахириолитов. Полученный нами Аr-Ar возраст трахибазальтов по правобережью рч. Хулудый составляет 306,6±3,2 млн. лет, a U-Pb возраст, полученный в Германии, по цирконам толщи кислых вулканитов (трахириолитов), расположенной левобережье рч. Хулудый, составляет 290 млн. лет.

Таким образом, изотопный возраст вулканитов Бейсыханской ВТС свидетельствует о средне-позднекаменноугольном-раннепермском времени их формирования.

 

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекта № 05-05-64035, 08-05-00290).

 

Литература:

Гордиенко И.В. Палеозойский магматизм и геодинамика Центрально-Азиатского складчатого пояса. М.: Наука, 1987. 238 с.

Гордиенко И.В., Кузьмин М.И. Геодинамика и металлогения Монголо-Забайкальского региона // Геология и геофизика. 1999. Т.40. № 11. С. 1545-1562.

Гордиенко И.В., Климук В.С, Посохов В.Ф. Карбоновый вулканизм Витимского плоскогорья, Забайкалье: состав, Rb-Sr возраст, геодинамические условия формирования // Вулканизм и геодинамика. Мат. II Всероссийского симпозиума по вулканологии и палеовулканологии. Екатеринбург, 2003. С. 72-78.

Кононова В.А., Келлер Й., Первов В.А. Континентальный базальтовый вулканизм и геодинамическая эволюция Байкало-Монгольского региона // Петрология, 1993, Т.1, № 2, С. 152-170.

Магматические горные породы. М: Наука, 1987. Т.4. 373 с.