Позднегерцинская базит-гранитоидная серия субщелочных магматических пород Восточного Казахстана: некоторые геодинамические следствия

Докукина К.А.

Геологический институт РАН, Москва

Тастауская позднегерцинская базит-гранитоидная серия вулканоплутонических пород проявлена в Чарской сдвиговой зоне. Чарская зона представляет собой центральную часть структуры, сформированной в результате закрытия Обь-Зайсанского океанического бассейна при позднегерцинской коллизии Казахского и Сибирского континента (Буслов и др., 2003). Современная структура Чарской зоны рассматривается (Берзин и др., 1994) в качестве аккреционного клина, где тектонически совмещены блоки, пластины, чешуи пород различного состава и возраста, среди которых существенную роль играют отторженцы океанической коры. Изверженные породы тастауской серии пересекают сформированные континентальные комплексы и проявлены в виде кольцевых или линейных вулканических или вулканоплутонических структур, а также интрузивов, которые образуют региональный пояс северо-западного простирания, прослеживающийся более чем на 400 км. Тастауские изверженные породы укладываются в единый известково-щелочной тренд, являющийся следствием смешения коровых и мантийных магм. Подтверждением тому являются многочисленные примеры комбинированных синплутонических базит-гранитоидных интрузивов, свидетельствующих об одновременном сосуществовании мафических и кислых магм. Изучение расплавных включений в кислых вулканитах и гранитоидах серии показало, что протолитом гранитоидов являлись метапелиты, а процессы частичного плавления шли в высокотемпературных условиях гранулитовой фации метаморфизма при давлениях порядка 10 кбар и температурах выше 1100-1200 ºС (Титов и др., 2001).

Составы пород Тастауской серии широко варьируют по содержанию кремнезема (SiO₂ 39,6-76,5, вес. %). Ультраосновные породы представлены меланократовыми пикритами с высокой магнезиальностью (#Mg до 0,7). Негибридизированные габброиды имеют магнезиальность (#Mg 0,52-0,5). Синплутонические мафические дайки и включения представлены субщелочными габбро, монцонитами, сиенитами и кварцевыми сиенитами (SiO₂= 46,2-62,8, Al₂O₃= 15,8-19,6, TiO₂= 0,75-2,22, FeOtot = 4,7-11,5, MgO = 1,8-5,4, CaO = 2-7 вес.%) с высоким содержанием щелочей (Na₂O+K₂O = 5,2-9,3 вес.%). Кислые породы представлены гранитами, субвулканическими фельзитовыми дайками и эффузивными дацитами. Мафические включения деплетированы относительно Максутского габбро в содержании Sr и Ca; и обогащены Rb и K. Кислые породы деплетированы в содержании Ba, Sr, Tl, и обогащены U. Все породы серии имеют похожие нормированные к хондриту положительные REE спектры с европиевыми аномалиями (мафические включения (Ce/Yb)_N=4.99-5.54, Eu/Eu*=0.68-0.78; граниты (Ce/Yb)_N=5.48-8.59, Eu/Eu*=0.24-0.64; фельзиты (Ce/Yb)_N=2.50, Eu/Eu*=0.006), за исключением максутских габброидов (Ce/Yb)_N=5.34, Eu/Eu*=1.02). На дискриминационных диаграммах составы изверженных пород Тастауской серии попадают в области внутриплитного магматизма и активных континентальных окраин.

Особенности взаимодействия базитовой и гранитной магм в субвулканических условиях изучены на примере Тастауской вулканоплутонической структуры (Восточный Казахстан), являющейся одной наиболее из крупных и сложных проявлений позднегерцинского магматизма региона. Полевые и петрографические данные демонстрируют, что мафическая и кислая породы интенсивно взаимодействовали с формированием композитных и гибридных пород габбро-диоритового ряда. В композитных зонах, мелкозернистые внешние каймы, зазубренные границы, округлые и пиллоу-подобные формы, и магматические текстуры базитовых включений ясно указывают на их магматическое происхождение: капли мафической магмы внедренной в частично или полностью жидкую гранитную магму. Механическое смешение магм (минглинг) сопровождалось процессами химического взаимодействия (миксинг), на что указывают наблюдения в шлифах и непрерывный ряд промежуточных по составу синплутонических пород между базитовыми и гранитными компонентами. Геохимические данные позволяют предполагать, что породы среднего состава в синплутонических интрузиях представляют собой гибридную магму, производную двух компонентов: мантийных габброидов и гранитного расплава, сформированного при анатексисе метапелитов. Этот вывод следует из полевых наблюдений и петрологических исследований. Модель химического взаимодействия протестирована с использованием ╚миксинг теста╩ (Fourcade, Allègre, 1981). За крайние члены процесса смешения выбраны образцы негибридизированного оливинового габбро-норита и наиболее кислые по составу фельзиты. Тест проводился для мафических включений среднего состава. Линейный тренд распределения отношений элементов имеет хорошую корреляцию (коэффициенты корреляции 0,94 и 0,97, рис. 1а), а фракция фельзитовой магмы в рассчитанных примерах составляет 37 % и 52 % для главных элементов. Результаты расчетов были в свою очередь протестированы по содержанию рассеянных и редких элементов (рис. 1б). Модельные результаты практически совпадают с реальным составом гибридных мафических пород. Таким образом, смешение магм контрастного состава и их эволюция (дифференциация и фракционная кристаллизация) породили многообразие изверженных пород промежуточного состава тастауской серии. Процессы смешения включали в себя механическое смешение (минглинг) и химическое взаимодействие (миксинг) с формированием композитных смесей и гибридных пород.

Работа выполнена при поддержке ╚Фонда содействия отечественной науке╩.

Берзин Н.А., Колман Р.Г., Добрецов Н.Л., Зоненштайн Л.П., Сяо Сучань, Чанг Э.З. Геодинамическая карта западной части Палеоазиатского океана // Геология и геофизика, 1994, т. 35, ╧ 7-8, с. 8-28.

Буслов М.М. Ватанабе Т. Смирнова Л.В. Фудживара И. Ивата К. де Граве И. Семаков Н.Н. Травин А.В. Кирьянова А.П. Кох Д.К. Роль сдвигов в позднепалеозойско-раннемезозойской тектонике и геодинамике Алтае-Саянской и Восточно-Казахстанской складчатых областей // Геология и геофизика, 2003, т. 44, ╧ 1-2, с. 49-75.

Титов А.В., Хромых С.В., Влвдимиров А.Г., Поспелова Л.Н. Расплавные включения в гранате и кварце из дацит-порфиров актобинской структуры (Казахстан): оценка условий генерации и состава первичных расплавов // Доклады академии наук, 2001, т. 377, ╧ 1, с. 86-90.

Fourcade S., Allègre C.J. Trace-elements behavior in granite genesis: a case-study the calc-alkaline plutonic association from the Querigut Complex (Pyrénées, France) // Contrib. Mineral. Petrol. 1981. V.76. P. 177-195.

Рисунок 1. а) ╚Миксинг тест╩ (по Fourcade, Allègre, 1981) для главных элементов, показывающие, какой процент мафической и кислой магм принимает участие в формировании пород промежуточного состава. a √ объемное содержание фельзитового компонента в %, R² √ коэффицент корреляции. б) РЗЭ и спайдер диаграммы, нормированные к нижней коре, для модельных и реальных образцов синплутонических пород. 1 √ модельные составы, 2 √ реальные составы.

зеркало на сайте "Все о геологии"