Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Щелочные габброиды и габбро-сиенит-щелочногранитные интрузивные серии

Восточного Казахстана как индикаторы активности мантийного плюма

Хромых С.В.^*,**, Котлер П.Д.*

^* Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия

^** Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия

serkhrom@mail.ru

Территория Восточного Казахстана является частью Алтайской коллизионной системы, которая была сформирована в позднем палеозое в ходе коллизии Сибирского и Казахстанского континентов [Владимиров и др., 2003]. Эволюция этой структуры началась с закрытия Объ-Зайсанского палеоокеанического бассейна в конце раннего карбона с погружением океанической литосферы под окраины Казахстанского и Сибирского континентов. Формирование коллизионного горно-складчатого сооружения происходило в среднем карбоне (320-300 млн. лет), и сопровождалось появлением плагиогранит-гранитных комплексов на территории Рудного Алтая, Центрального и Восточного Казахстана (Жарма-Саурская зона). Дальнейший магматизм на территории Восточного Казахстана (в интервале 300-275 млн. лет. назад) проявился во внутриконтинентальной обстановке, при этом наблюдается всплеск магматической активности – широкое проявление разнообразных магматических комплексов: субщелочных пикритоидных и щелочных габброидных, щелочных габбро-сиенит-гранитных серий, высокоглиноземистых плагиогранитных и субщелочных гранодиорит-гранит-лейкогранитных комплексов (дацит-риодацит-риолитовых серий). Проявившееся многообразие магматических комплексов, в том числе контрастных базит-гранитоидных серий, свидетельствует о мантийно-коровом взаимодействии, подразумевающем активную роль мантии. Проявлениями мантийного магматизма являются массивы щелочных габброидов и пикритоидов, а индикаторами мантийно-корового взаимодействия – габбро-сиенит-гранитоидные интрузии или вулкано-плутонические структуры.

Щелочнобазитовый магматизм представлен двумя магматическими комплексами – аргимбайским плагиосиенит-габбровым и максутским габбро-пикритоидным. Всего насчитывается около 50 массивов, большинство из них имеют небольшую площадь (до 10 км²). Более ранними являются щелочные габбро и плагиосиениты аргимбайского комплекса, которые прорваны телами субщелочных пикритоидов более молодого максутского комплекса. Породы аргимбайского комплекса в изученных массивах преимущественно представлены средне- и мелкозернистыми габбро. Породы максутского комплекса представлены двумя главными разностями – оливиновыми долеритами (пикродолеритами) и пикритами. Габбро аргимбайского комплекса и пикритоиды максутского комплекса характеризуются высокой щелочностью (Na₂O+K₂O от 5.2 до 7.8 мас. % в габброидах и от 2 до 5 мас % в пикритоидах), повышенными содержаниями калия (K₂O до 2.8 мас. % в габбро, и до 1.3 в пикритоидах) и фосфора (P₂O₅ до 0.8 мас. % в габбро, и до 0.3 мас. % в пикритоидах).  Для габбро аргимбайского комплекса также характерны повышенные содержания  легких лантаноидов, Ba (до 1000 ppm), Sr (до 980 ppm), Zr (до 350 ppm), Rb (до 25 ppm).  Концентрации редких и редкоземельных элементов в оливиновых долеритах и пикритах максутского комплекса понижены по сравнению с габбро аргимбайского комплекса (Ba до 280 ppm, Sr до 830 ppm, Rb до 8 ppm, Zr до 110 ppm), однако являются повышенными для ультраосновных пород. Возраст пород изученных комплексов был определен U-Pb методом (по единичным зернам цирконов на ионном микрозонде Shrimp-ІІ в ВСЕГЕИ, г. Санкт-Петербург) для субщелочных габброидов аргимбайского комплекса и ⁴⁰Ar/³⁹Ar методом (с помощью методики ступенчатого прогрева по монофракциям амфибола и  биотита в ИГМ СО РАН, г. Новосибирск) для пикритоидов максутского комплекса [Хромых и др., 2011]. Конкордантный возраст субщелочных габброидов аргимбайского комплекса по 10 точкам составляет 293±2 млн. лет. Возраст субщелочных пикритоидов максутского комплекса по результатам исследований проб из трех отдельных массивов оказался идентичным и составил 280 ± 3 млн. лет (по биотиту) и 278 ± 3 млн. лет (по роговой обманке). Геохронологические данные позволяют установить в пределах Восточного Казахстана два рубежа проявления щелочного мантийного магматизма: 293±2 млн. лет – субщелочные габброиды аргимбайского комплекса, и 280±2 млн. лет – пикритоиды максутского комплекса.

Габбро-сиенит-щелочногранитные серии в пределах Восточного Казахстана представлены породами тастауского, преображенского и дельбегетейского комплексов [Ермолов и др., 1983],  которые слагают несколько массивов площадью 50-70 км². Тастауский массив (вулканоплутоническая структура, по [Ермолов и др., 1978]) представляет собой эллипс размерами 13×18 км, сформированный двумя системами кольцевых интрузивных тел. На современном эрозионном срезе преобладают кислые породы – внедрившиеся в гомодромной последовательности гранодиориты, граносиениты и граниты. Мафические породы ранних фаз представлены оливиновыми габбро и норитами, возраст габбро был определен Ar-Ar изотопным методом по позднемагматическому биотиту и составляет 280±2 млн. лет [Хромых и др., 2011]. Характерной особенностью Тастауского массива являются зафиксированные случаи механического и химического смешения базитовых и гранитоидных магм – проявления минглинг-структур и появление специфических продуктов миксинга – «пестрых» диоритов. По вещественному составу породы массива отвечают субщелочной серии изверженных пород с повышенной калиевостью. Петрохимические данные подтверждают участие как минимум двух источников магм при формировании структуры – для базитовой и гранитоидной групп пород характерны самостоятельные тренды в распределении MgO, Al₂O₃, K₂O, P₂O₅. Преображенский массив занимает площадь около 100 км², большая часть коренных выходов перекрыта рыхлыми отложениями. На современном эрозионном срезе преобладают средние и кислые породы, внедрившиеся в гомодромной последовательности – монцониты, сиениты, граносиениты, граниты и лейкограниты. В обнажениях Преображенского массива также были зафиксированы минлинг-структуры, являющиеся следствием механического смешения базитовых и гранитоидных магм. Вещественный состав пород массива в целом характеризуется повышенной щелочностью, отмечаются повышенная железистость в монцонитах и сиенитах, повышенные содержания фосфора и титана. Петрохимические данные позволяют выделить в составе массива две группы пород с самостоятельными трендами в распределении MgO, Al₂O₃, K₂O, P₂O₅: габбро-монцонит-сиенитовую и граносиенит-гранитную. Возраст формирования Преображенского массива оценен U-Pb изотопным методом (Shrimp-II) по цирконам из сиенитов и составляет 284±5 млн. лет. Для всех габбро-сиенит-щелочногранитных массивов можно отметить общие закономерности: три или более интрузивные фазы в составе, гомодромную последовательность внедрения, повышенную щелочность, в том числе калиевость, а также бимодальность состава с обособленными габбро-монцонит-сиенитовой и сиенит-граносиенит-гранитной группами пород. В кислых разностях поведение редких элементов как правило не коррелируется с базитовой частью серий, что свидетельствует о некоторой автономности гранит-сиенитовых магм. Однако среди постгранитных даек присутствуют породы с геохимическим составом, идентичным базитам ранних фаз, что доказывает близодновременное формирование всех пород в рамках единой магматической колонны. В целом эволюция химического состава пород габбро-сиенит-гранитных интрузий отражает процесс дифференциации мантийных магм с одновременным развитием корового анатексиса  и формированием гибридных корово-мантийных расплавов.

Возраст пород щелочно-базитовых комплексов и габбро-сиенит-щелочногранитных серий Восточного Казахстана по данным геохронологических исследований, определен в интервале 290-280 млн лет. Эти данные идентичны возрасту трапповых формаций и массивов щелочных габброидов и пикритоидов с медно-никелево-платиноидным оруденением (285–280 млн. лет) Таримской платформы и Джунгарского блока, а также бимодальных базальт-комендитовых ассоциаций (305–285 млн. лет) и монцодиорит-граносиенит-щелочногранитных комплексов (300–270 млн. лет) Северо-Западного Китая, Тянь-Шаня и Западной Монголии [обзор в Qin et. al., 2011 и другие работы]. Формирование этих комплексов связывается с активностью Таримского мантийного  плюма.

Данные о составе щелочных габброидов и пикритоидов и габбро-сиенит-щелочногранитных серий Восточного Казахстана также позволяют предполагать активную роль в их формировании обогащенного мантийного источника, и позволяет считать их индикаторами активности Таримского плюма. Наблюдаемая эволюция составов щелочно-базитовых и габбро-сиенит-щелочно гранитных комплексов Восточного Казахстана (антидромная последовательность для более ранних базитовых комплексов и гомодромная последовательность для более поздних габбро-гранитоидных контрастных серий) может быть объяснена с помощью модели взаимодействия термохимических плюмов с литосферой [Добрецов, 2008]. Согласно этой модели выделяются ранний и поздний этапы плюмовой активности, разделенные интервалом в 10-15 млн. лет, обусловленным временем реакции вязкой тугоплавкой литосферы. Для Таримского плюма ранние стадии плюмовой активности (~290 млн. лет) характеризовались взаимодействием с плюма подлитосферной верхней мантией с невысокими степенями плавления, что привело к формированию в Восточном Казахстане интрузий щелочных габброидов аргимбайского комплекса. На поздних стадиях плюмовой активности (285-280 млн. лет) в результате длительного прогрева основания литосферы происходило плавление вещества верхней мантии с более существенными степенями плавления, что привело к  формированию габбро-пикритоидных интрузивов максутского комплекса, а взаимодействие этих базитовых расплавов с литосферой – к формированию контрастных габбро-сиенит-щелочногранитных интрузивных серий.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Совета по грантам Президента Российской Федерации № МК-1753.2012.5; партнерского интеграционного проекта фундаментальных исследований СО РАН № 17 (№ гос.рег.01201253409).

Владимиров А.Г., Крук Н.Н., Руднев С.Н., Хромых С.В. Геодинамика и гранитоидный магматизм коллизионных орогенов // Геология и геофизика. – 2003. – Т. 44. – № 12. – С. 1321–1338.

Добрецов Н.Л. Геологические следствия термохимической модели плюмов // Геология и геофизика. 2008. т. 49. № 7. с. 587-604.

Ермолов П.В., Владимиров А.Г., Изох А.Э., Полянский Н.В., Кузебный В.С., Ревякин П.С., Борцов В.Д.  Орогенный магматизм офиолитовых поясов (на примере Восточного Казахстана). Новосибирск: Наука, 1983. 208 с.

Хромых С.В., Владимиров А.Г., Травин А.В., Лобанов С.С. Габбро-пикритоидные массивы в складчатой системе герцинид Восточного Казахстана – индикатор индикатор взаимодействия плюма с коллизионной системой // Доклады Академии наук. 2011. т. 441. № 5. с. 651-656.

Qin K-z., Su B-x., Sakyi P.A., Tang D-m., Li X-h., Sun H., Xiao Q-h., Liu P-p. Sims zircon U-Pb geochronology and Sr-Nd isotopes of Ni-Cu-bearing mafic-ultramafic intrusions in Eastern Tianshan and Beishan in correlation with flood basalts in Tarim basin (NW China): constraints on a ca. 280 Ma mantle plume // American Journal of Science. 2011. v. 311. Iss. 3. p. 237-260.