Базальтовый вулканизм архангельской алмазоносной про-винции: новые геохронологические и изотопно-геохимические данные



жүктеу 101.96 Kb.
Дата16.05.2019
өлшемі101.96 Kb.

БАЗАЛЬТОВЫЙ ВУЛКАНИЗМ АРХАНГЕЛЬСКОЙ АЛМАЗОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ: НОВЫЕ ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ И ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

1А. А. Носова, 1В. А. Первов, 1Ю. О. Ларионова, 2В. А. Ларченко


1Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН,
Москва, nosova@igem.ru


2АК «АЛРОСА» (ЗАО), Филиал акционерной компании «АЛРОСА» в г. Архангельске
«АЛРОСА-Поморье», larko@atnet.ru

Вопросы взаимоотношений кимберлитового и базитового магматизма в алмазоносных провинциях остаются остро дискуссионными. В любом случае, признаем ли мы существование генетических связей между пространственно и по возрасту ассоциированными кимберлитами и базальтами, либо нет, очевидно, что вещественные характеристики таких базальтов несут информацию о состоянии мантии (литосферной и/или астеносферной) по крайней мере на верхних уровнях мантийной магматической системы в период внедрения кимберлитов. Не меньший интерес представляют и предшествующие кимберлитам, в том числе и значительно оторванные во времени, эпизоды базитового магматизма, поскольку они также служат свидетельством мантийных процессов частичного плавления и метасоматоза, которые оказывали существенное влияние на преобразование литосферной мантии.

На северо-восточном склоне Балтийского щита, в Юго-Восточном Беломорье, где расположена Архангельская провинция алмазоносных кимберлитов позднедевонского возраста, фиксируются проявления базитового вулканизма как синхронные внедрению кимберлитов, так и предшествующие им.

В настоящем сообщении мы приводим результаты геохимического изучения проявлений базальтового магматизма вендского и базальт-пикритового вулканизма позднедевонского возраста Архангельской кимберлитовой провинции. Для вендских базальтов впервые выполнено изучение Rb-Sr и Sm-Nd изотопных систем и проведена попытка оценить их изотопный возраст.

Прежде чем переходить к изложению результатов изучения базальтового магматизма в чехле провинции, заметим, что среди слагающих кристаллический фундамент Юго-Восточного Беломорья архейских и палеопротерозойских комплексов базитовая составляющая играет существенную роль. Об этом прямо свидетельствуют результаты изучения коровых ксенолитов из кимберлитовых трубок Архангельской провинции [Markwick , Downes., 2000; Самсонов и др., 2006]. В отсутствии прямых изотопных датировок ксенолитов проведенное в работе [Самсонов и др., 2006] изучение их геохимических и изотопных характеристик позволило сопоставить мафические ксенолиты среднекорового уровня из трубки им. Гриба с внутриплитными вулканитами начала палеопротерозоя (2.45 млрд. лет), формирование которых связывается с подъемом крупного глубинного плюма, а нижнекоровые метабазиты из трубки 688 [Markwick , Downes, 2000] – c толеитовым и известково-щелочным базальтами свекофенского орогенного этапа (1,9 -1,8 млрд. лет).

Среди отложений чехла Архангельской алмазоносной провинции (ААП) проявления основного и щелочно-ультраосновного вулканизма приурочены к двум возрастным уровням: неопротерозойскому и позднедевонскому. Неопротерозойские базальты известны в западной части ААП на двух стратиграфических уровнях: 1) среди красноцветных отложений солозерской свиты, которую традиционно относят к среднему рифею, (вскрыты скважиной Солозеро 11 [Станковский и др., 1972]); 2) среди аргиллитов усть-пинежской свиты редкинского горизонта верхнего венда (вскрыты скважиной 251-Войозеро [Станковский и др., 1977].

Лавовые покровы базальтового состава были вскрыты скважиной Солозеро 11 на глубине 665-736 м. Базальтовая толща перекрыта (инт. 568-665 м) туфопесчаниками, вниз по разрезу переходящими в туффиты. В инт. 613,4-619,3 м туффиты вмещают дайку долеритов. Под туффитами залегает пачка потоков миндалекаменных базальтов, чередующихся с горизонтами лавобрекчий (инт. 665-706 м), мощности массивных потоков 2-6 м, горизонтов лавобрекчий – 13-15 м. Эта пачка подстилается туфоконгломератами и туффитами мощностью 6 м, ниже которых до забоя скважины (736 м) наблюдается базальтовый поток мощностью 18 м, под ним 2-х метровый прослой туффитов и вновь базальты.

Позднедевонские базальты распространены на восточной окраине ААП, где слагают 13 диатрем в Соянском и Пинежском базальтовых полях. Возраст базальтовых трубок принимается синхронным возрасту большинства трубок кимберлитовых серий Зимнего Берега и определяется как франский. Щелочные пикриты слагают трубки взрыва в Ижмозерском поле южной части ААП. Оливиновые мелилититы распространены в западной части ААП, где ими выполнены 34 трубки взрыва в Ненокском поле. Возраст трубок по находкам ксенолитов с древесиной [Саблуков, 1987] определен как позднедевонский.

Петрографическая характеристика. Базальты Солозера из центральных частей потоков сложены оливином (3-5 %), клинопироксеном (15-20 %), плагиоклазом (20-25 %), титаномагнетитом и ильменитом (5-7 %) и основной массой, стекловатой или тонкораскристаллизованной в ильменит-клинопироксен-плагиоклазовый агрегат. Из акцессориев наблюдался апатит. Структура породы гиалоофитовая, микропорфировая. Клинопироксен представлен авгитом с Mg# 0.69 (в центре зерен) -0.53 (на краю зерен); вкрапленники плагиоклазов незональные и имеют состав An71Ab28Or1, субвкрапленники и микролиты – An62Ab36Or2 и An50Ab48Or2. Плагиоклаз содержит до 1,50 % FeO. Оливин полностью замещен вторичными фазами (преимущественно смесью хлорита и смешанослойных фаз).

Щелочные пикриты трубки Крутиха Северная имеют порфировую структуру. Вкрапленники представлены зональными кристаллами оливина с Mg# от 0.95 (в центре) до 0.85 (в кайме). Присутствуют также крупные ксенокристаллы оливина с Mg# 0.92, при попадании в пикритовый расплав у них образовывалась более магнезиальная кайма (Mg# 0.95), соответствующая по составу ядрам кристаллов-вкрапленников. Основная масса сложена клинопироксеном (Mg# 0.80), плагиоклазом An80, рихтеритом (Mg# 0.81-0.82), флогопитом (Mg# 0.66), а также хромшпинелью (49-53% Cr2O3) и титаномагнетитом.

Оливиновые мелилититы из трубки Усть-Сюзьма с порфировой структурой сложены вкрапленниками оливина (Mg# 0.91-0.87) и зонального клинопироксена (Mg# 0.85-0.77), основной массой с микролитами клинопироксена (Mg# 0.82, 0.74), мелилита, полностью замещенного хлоритом, нефелином, хромшпинелью (26 % Cr2O3) и титаномагнетитом.

Базальты из трубки Аномалии 722 также порфировая порода, сложенная вкрапленниками зонального клинопироксена (Mg# от 0.82 до 0.70) и плагиоклаза (An87-81) и основной массой с микролитами клинопироксена (Mg# 0.68-0.67), плагиоклаза (An77-79), титаномагнетита.



Геохронологические исследования. Результаты изучения K-Ar системы в пяти валовых образцах базальтов, представляющих все уровни разреза, вскрытого скв. 11 Солозеро, показали значения возраста в интервале 391±15 – 355±12 млн. лет. Очевидно, что эти датировки, соответствующие позднедевонскому времени, не отвечают времени формирования пород, залегающих под фаунистически датированными отложениями вендского возраста, и отражают некоторое более позднее событие. Таким событием, наиболее вероятно, было возрастание теплового потока, связанное с внедрением кимберлитов и оливиновых мелилититов ААП, которое происходило в интервале 380 – 360 млн. лет назад [Кононова и др., 2002; Первов и др., 2005].

Для валовой пробы щелочного пикрита из трубки Крутиха Северная K-Ar методом был определен возраст 368±18 млн. лет. Полученное значение возраста соответствует раннее установленному позднедевонскому времени внедрения щелочно-ультрамафитовых пород ААП.

С геохронологическими целями Sm-Nd изотопная система была изучена в образце С11/732, представляющем базальты нижнего горизонта разреза, вскрытого скв. 11 Солозеро. Был проанализирован изотопный состав Nd плагиоклаза, клинопироксена, основной массы и валовой пробы породы. Для расчетов возраста также использовались данные по составу Nd в 5 валовых пробах базальтов из разреза Солозеро.

Sm-Nd изотопные характеристики 5 валовых образцов базальтов неразличимо близки в пределах погрешности изотопного анализа. Для образца С11/732 точки плагиоклаза, клинопироксена, основной массы и валового состава породы определяют линию, наклон которой соответствует 629+180 млн. лет, СКВО 10.5. Высокая величина СКВО и большая погрешность в определении возраста в данном случае связана с ушедшей вверх с «изохроны» точки плагиоклаза. Расчет без плагиоклаза дает возраст 667+31, СКВО 0.0005; при вынесении на эту «изохрону» точек всех изученных образцов пород они в пределах погрешности укладываются в одну точку и определяют время 657+57 млн. лет при СКВО 3.1. Изученная нами фракция плагиоклаза имеет не характерно высокое для этого минерала отношение 147Sm/144Nd (0.13716), что, вероятно, обусловлено присутствием в этом плагиоклазе минеральных включений с высоким Sm/Nd отношением. По петрографическим данным не исключено, что такой фазой может быть эпидот.



Параметры Sm-Nd изотопной системы не согласуются с принятым представлением о среднерифейском возрасте базальтов [Kheraskova et al, 2002]: при таком предположении изотопный состав Nd в них в момент формирования оказывается более радиогенным (εNd1350 = 9,6 -10,7), чем DM соответствующего возраста. Полученные нами данные позволяют ограничить время накопления базальтов Солозера рубежом позднего рифея – венда. В качестве лучшей оценки возраста, исходя из полученных к настоящему времени данных, мы принимаем 667+31 млн. лет (расчет «изохроны» без плагиоклаза).

Геохимические и изотопные (Sr, Nd) особенности. Состав базальтов Солозера отвечает высокотитанистым железистым толеитам. Они содержат 3,39-3,46% TiO2 при Mg# 0.37-0.41. Геохимические характеристики типичны для континентальных толеитов: Nb/La ≈ 0,9-1,1; La/Ybn ≈ 4,6 – 5,1. В мультиэлементных спектрах небольшие отрицательные аномалии Nb и Ti свидетельствуют об умеренной коровой контаминации. Слабые отрицательные аномалии Sr и Eu отражают фракционирование плагиоклаза. Изотопный состав Sr варьирует (87Sr/86Sr(667) от 0.702468 до 0.704882), что наиболее вероятно связано с нарушением Rb-Sr системы за счет подвижности Rb в ходе наложенного процесса: в пользу такой интерпретации свидетельствуют и петрографические данные о появлении в основной массе базальтов гидрослюды. Нарушенность Rb-Sr изотопной системы в основной массе базальтов подтверждаются также данными по изучению системы базальт- основная масса – плагиоклаз – клинопироксен для образца С11/732. Основная масса имеет высокое 87Rb/86Sr отношение и вместе с валовой пробой базальта и плагиоклазом аппроксимируется линией, наклон которой отвечает времени 441+19 млн. лет. В тоже время клинопироксен, не затронутый наложенным процессом, и плагиоклаз определяют линию с более древним (~ 550 млн. лет) возрастом. Изотопный состав Nd в изученных образцах, характеризующих весь вскрытый разрез базальтовой толщи, практически неизменен: величины εNd(667) лежат в пределах от +5.8 до +6.3. Такой высокорадиогенный изотопный состав Nd, близкий к DM (εNd(667) для DM составляет 8.6) свидетельствует, во-первых, о незначительном влиянии коровой контаминации на этот изотопный параметр. Поскольку мы наблюдаем явные геохимические признаки этого процесса, то, скорее всего, контаминант не имел очень древнего возраста и механизм контаминации не был связан с ассимиляцией коровых выплавок с высокими концентрациями низкорадиогенного Nd. Во-вторых, можно предполагать умеренно обогащенный мантийный источник и плюмовую природу базальтов Солозера. Положение фигуративных точек базальтов Солозера вдоль линий тренда титана в экспериментальных высокобарных выплавках низких степеней из метасоматизированных составов (соответствующего гранатовому клинопироксениту, [Kogiso et al, 2003]), свидетельствует в пользу соответствующих характеристик их мантийного источника и условий его плавления. Можно предполагать, что при образовании исходного расплава имело место смешение разноглубинных выплавок из несколько варьирующих по составу источников. Такая ситуация магмогенерации с наибольшей вероятностью могла быть реализована при подъеме плюма.

Состав позднедевонских базальтов также свидетельствует об их принадлежности к континентальным толеитам. В отличие от базальтов Солозера, они содержат меньше Ti (TiO2 1.58-2.02 %) и более магнезиальны (Mg# 0.52-0.57). Их геохимические характеристики также несколько трансформированы вкладом корового вещества: в мультиэлементных спектрах отмечаются слабые отрицательные аномалии Nb и Ti. Положительная аномалия Sr поддержана положительной аномалией Eu, что указывает на аккумуляцию плагиоклаза. При умеренно фракционированных РЗЭ (La/Ybn = 2.4-3.0) они сохраняют высокие HFSE/LREE отношения (в частности, Nb/La 0.8-0.9 несмотря на влияние коровой контаминации). Их геохимический облик свидетельствует о происхождении при больших степенях плавления источника и/или его более деплетированном характере, чем у базальтов Солозера. Изотопные характеристики (87Sr/86Sr(367) 0.70998 и εNd(367) =+3) очевидно трансформированы относительно первичных расплавов вкладом коровой компоненты.

Составы щелочных пикритов и оливиновых мелилититов при высокой Mg# 0.76-0.85 отличаются умеренными концентрациями Ti (TiO2 0.57-0.85 %). В распределении малых элементов отчетливо выражен геохимически обогащенный характер с высокими отношениями HFSE/LREE (Nb/La 1.4 – 1.6), фракционированным спектром REE (La/Ybn = 5.1-7.1). Для распределения REE характерно сильное фракционирование легких земель (La/Smn =2.6-2.9) при весьма умеренном тяжелых (Gd/Ybn 1.4-1.7; Dy/Ybn 1.1-1.3), что может указывать на небольшие степени плавления деплетированного и впоследствии метасоматизированного источника. Положительная аномалия Sr в мультиэлементном спектре возможно связана с кумуляцией плагиоклаза (мелилита), так как в отдельных спектрах REE присутствует положительная аномалия Eu. В целом геохимические спектры пород не несут очевидных признаков коровой контаминации.

Изотопный состав Nd щелочных ультрамафитов является очень низкорадиогенным (εNd(367) от – 8.8 до – 10.2) при весьма радиогенном изотопном составе Sr (87Sr/86Sr(367) 0.70633 – 0.70998). Такие особенности Sm-Nd и Rb-Sr систем приводит к тому, что на изотопной диаграмме εNd(t)- εSr(t) точки составов отклоняются от общей последовательности пород из континентальных магматических провинций в область мантийного резервуара ЕМ1. Такая трактовка источника щелочных ультрамафитов (обогащенная мантия с вкладом древнего корового вещества) не противоречит отмеченным выше особенностям распределения REE, и ряду других геохимических признаков. В частности, на диаграмме Nb/Th-Ti/Yb точки их составов оказываются в области высокобарных выплавок из DM с некоторой долей нижнекорового вещества.

Щелочные мафиты с изотопными характеристиками, аналогичными наблюдаемым в щелочных пикритах и оливиновых мелилититах ААП, известны во многих мезозойских магматических провинциях Гондваны [Gibson et al., 1996]. Низкотитанистые базальты с близкими изотопными характеристиками установлены нами в поздневендской Волынско-Брестской магматической провинции [Носова и др., 2005]. В качестве наиболее вероятного источника таких расплавов рассматривается субконтинентальная литосферная мантия. В случае ААП, если интерпретировать модельные возраста Nd как время обогащения источника, то TDMNd щелочных ультрамафитов, соответствующие 2.0-2.2 млрд. лет, указывают на эпизод мантийного метасоматоза при рифтогенезе, предшествовавшем свекофенским орогенным событиям.

Таким образом, как показывают исследования изотопных и геохимических особенностей базитов и ультрабазитов разных возрастных уровней, литосфера ААП на всем протяжении своего геологического развития испытала многократные эпизоды взаимодействия с плюмами.



Исследования поддержаны грантами РФФИ 06-05-64664, 06-05-81008 и грантом Президента РФ «Научные школы» НШ-4437.2006.5.

Список литературы


Кононова В. А., Левский Л. К., Первов В.А. и др. // Петрология, 2002, Т. 10, № 5. С.493-509.

Носова А. А., Веретенников Н. В., Левский Л. К. Природа мантийного источника и особенности коровой контаминации неопротерозойских траппов Волынской провинции (Nd и Sr изотопные и ICP-MS геохимические данные) // Докл. РАН, 2005, Т.401, № 3. С.429-433

Первов В. А., Богомолов Е. С., Ларченко В. А. и др. // Докл.. АН, 2005а, Т. 400, № 1. С. 88-92.

Саблуков С. М. О возрасте трубок взрыва ультраосновных пород. Труды ЦНИГРИ. Выпуск. 218. 1987 г. стр. 24-27

Самсонов А. В., Ларионова Ю. О., Носова А. А. Опыт объемного геохимического и изотопного (Sr-Nd) изучения раннедокембрийской коры Архангельской алмазоносной провинции: правило «архонов» или их швов?, 2006 (в печати).

Станковский А. Ф., Синицын А. В., Шинкарев Н. Ф. Погребенные траппы Онежского полуострова Белого моря // Вест. ЛГУ, 1972, Вып. 3, № 18. С. 12 –20.

Станковский А. Ф., Веричев А. М., Константинов Ю. Г., Скрипниченко В. А., Южаков В. М. Первая находка эффузивов среди редкинских отложений венда на севере Русской платформы // Докл. АН СССР, 1977, Т.234, № 3.

Gibson S. A., Thompson R. N., Dickin A. P., Leonardos O. H. High-Ti and low-Ti mafic potassic magmas: Key to plume-lithosphere interaction and continental flood basalt genesis // EPSL, 1996, V. 141. P. 325-341

Kheraskova T. N., Volozh Yu. A., Vorontsov A. K., Pevzner L. A., Sychkin N. I. Sedimentation Conditions at the Central East European Platform in Riphean and Early Vendian // Lithology and Min. Res., V.37, №1, 2002, P.68–81

Markwick A. J. W., Downes H. Lower crustal granulite xenoliths from the Arkhangelsk kimberlite pipes: petrological, geochemical and geophysical results // Lithos, 2000, V. 51. P. 135-151.

Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет