Isotope systematics of alkaline rocks and carbonatites in the Northern and Western Asia folded areas: a new data review.pdf Введение Формирование большинства ассоциаций изверженных щелочных пород и карбонатитов, как на континентах, так и в океанах, происходит во внут-риплитной геодинамической обстановке и может быть связано с активностью мантийных плюмов [Simonetti et al., 1998; Bell, Tilton, 2001; Hoernle et al., 2002; Bell, Simonetti, 2010; Ernst, Bell, 2010]. При таком тектоническом режиме в процессах магмоге-нерации участвует вещество преимущественно глубинных резервуаров. Возникающие расплавы обычно представляют собой продукты смешения материала из доменов умеренно деплетированной (HIMU, PREMA/FOZO) и обогащенной (EM) сублитосферной мантии [Bell, Tilton, 2001; Bell, Simonetti, 2010]. Присутствие мантийных компонентов в первичных магмах наиболее отчетливо прослеживается по вариациям изотопного состава Nd, Sr, Hf и Pb в изверженных породах [Stacey, Kramers, 1975; De Paolo, Wasserburg, 1979; Zartman, Doe, 1981; Zartman, Haines, 1988; Zindler et al., 1982; Zindler, Hart, 1986; Wilson, 1989; Salters, Hart, 1991; Hart et al., 1992; Blichert-Toft, Albarede, 1997; Chauvel, Blichert-Toft, 2001; Hofmann, 2003; Stracke et al., 2005; Dickin, 2005; Bouvier et al., 2008; Chauvel et al., 2008]. Во многих случаях глубинный уровень магмоге-нерации также фиксируется по соотношению стабильных изотопов углерода (для карбонатной составляющей), кислорода, водорода и серы в породообразующих минералах [Taylor et al., 1967; Taylor, 1968; Conway, Taylor, 1969; Sheppard, 1986; Taylor, Sheppard, 1986; Кулешов, 1986; Deines, 1989; Keller, Hoefs, 1995; Santos, Clayton, 1995; Ray, Ramesh, 1999; Tappe et al., 2008; Farrell et al., 2010; Giuliani et al., 2014; Bell et al., 2015; Vladykin, Pirajno, 2021]. На основании соотношений радиогенных и стабильных изотопов в составе интрузий предлагаются различные диаграммы их систематики по источникам вещества, геодинамической обстановке формирования и особенностям петрогенезиса. Для сравнительного анализа разнородных магматических ассоциаций обычно применяются универсальные диаграммы 513C-518O, ENd-esr, SHf-ENd, 208Pb/204Pb-206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb-206Pb/204Pb или их модификации. © Врублевский В.В., Дорошкевич А.Г., 2021 DOI: 10.17223/25421379/21/1 В складчато-глыбовых областях ювенильная природа магм нередко маскируется эффектами их коровой контаминации. Показательным примером плюм-литосферного взаимодействия служат разновозрастные плутонические и вулканические ассоциации щелочных пород и карбонатитов на Енисейском кряже и в западной части Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП) - в Кузнецком Алатау, Горном Алтае, Западной и ЮгоВосточной Туве, Саянах, Прибайкалье и Западном Забайкалье, Монголии и Южном Тянь-Шане [Покровский и др., 1998; Morikiyo et al., 2001; Никифоров и др., 2002, 2006, 2019; Врублевский и др., 2003а, 2003б, 2004, 2012, 2016, 2018а, 2019; Никифоров, Ярмолюк, 2007; Сазонов и др., 2007; Воронцов и др., 2013; Круп-чатников и др., 2015; Врублевский, 2015; Врублевский, Гертнер, 2021; Doroshkevich et al., 2012, 2016; Дорош-кевич и др., 2018; Избродин и др., 2017; Vrublevskii et al., 2018, 2019a, 2019b, 2020, 2021, Nikiforov, Yarmoly-uk, 2019; Vorontsov et al., 2021a, 2021b]. Проведенный нами сравнительный анализ изотопных данных, полученных преимущественно по K-Na щелочным породам и карбонатитам этих регионов за последние 30 лет, позволяет определить источники и особенности изотопной эволюции первичных магм, а также характер и масштабы их взаимодействия с различными литосферными субстратами. Краткая геологическая характеристика Среди рассмотренных в обзоре ассоциаций изверженных щелочных пород и карбонатитов в складчатых областях Северной и Западной Азии выделяются производные неопротерозойского палеозойского и мезозойского магматизма (рис. 1). Их геолого-петрографические особенности приведены в таблице. Неопротерозойские ассоциации. По изотопногеохронологическим данным в неопротерозое (~ 730610 млн лет) сформировались плутонические комплексы: пенченгинский фенит-карбонатитовый и среднетатарский (заангарский) ийолит-фойяитовый на Енисейском кряже [Свешникова и др., 1976; Врублевский и др., 2003б, 2011; Сазонов и др., 2007; Верниковский и др., 2008], зиминский ультраосновной щелочной в Восточном Саяне [Фролов и др., 2003; Doroshkevich et al., 2016; Хромова и др., 2020], а также карбонатитовые проявления Пограничное и Веселое в Северном Забайкалье (Байкало-Муйский пояс) [Дорошкевич и др., 2011]. Предполагается, что развитие внутриплитного щелочного и карбонатитового магматизма происходило в эпоху рифтогенного раскалывания Родинии [Яр-молюк и др., 2005; Yarmolyuk et al., 2014; Ножкин и др., 2008; Кузьмин, Ярмолюк, 2014]. В связи с этим его проявления приурочены к зонам глубинных разломов или грабеноподобным структурам среди метаморфизованных отложений протерозоя. Палеозойские ассоциации. Формирование плутонических комплексов щелочных пород и карбонатитов в палеозое связано с геотектонической эволюцией каледонид в западной части ЦАСП. Наиболее ранними являются кембрийские (~ 510-490 млн лет) производные подобного магматизма. Они образуют интрузивные массивы в Кузнецком Алатау (Верхнепетропавловский) [Врублевский и др., 2003а; Врублевский, 2015], Горном Алтае (Эдельвейс) [Врублевский и др., 2012], Юго-Восточной Туве (Харлы, Ба-янкол, Дахунур, Чик) [Яшина, 1982; Сальникова и др., 2018; Врублевский и др., 2019; Vrublevskii et al., 2020] и Западном Забайкалье (Сайженский, Снежный, Нижнебурульзайский, Гулхенский) [Dorosh-kevich et al., 2012]. Силикатные породы в их строении в разной степени представлены субщелочными и щелочными габброидами и клинопироксенитами, ультраоснов-ными и основными фойдолитами, нефелиновыми и щелочными сиенитами. Сходный петрографический состав имеют позднесилурийские (~ 426 млн лет) и девонские (~ 410-385 млн лет) щелочные интрузивы Прихубсугулья (СЗ Монголия) и Мариинской Тайги (северный сегмент Кузнецкого Алатау) соответственно [Врублевский и др., 2014; Vrublevskii et al., 2019a; Врублевский, Гертнер, 2021]. Среди более молодых (~ 310-265 млн лет) проявлений щелочного магматизма на Сангиленском (ЮВ Тува) и Витимском (Западное Забайкалье) нагорьях, в Кузнецком Алатау доминируют нефелиновые и щелочные сиениты [Яшина, 1982; Doroshkevich et al., 2012; Никифоров и др., 2019; Vrublevskii et al., 2021]. Считается, что генерация и внедрение первичных магм могут быть вызваны активностью мантийных плюмов и процессами континентального рифтообразования [Yarmolyuk et al., 2014]. При формировании раннепалеозойских ассоциаций рассматривается вероятность взаимодействия плюма с аккреционными литосферными комплексами [Врублевский, 2015; Vrublevskii et al., 2020; Врублевский, Гертнер, 2021]. Мезозойские ассоциации. В рассмотренных кар-бонатитсодержащих комплексах позднего триаса (Матчайский плутон, ~ 220 млн лет, Южный Тянь-Шань) и раннего мела (халютинский комплекс, Ошурковский массив, ~ 120-130 млн лет, Западное Забайкалье; комплекс Мушугай-Худук, ~ 130 140 млн лет, Южная Монголия) силикатные изверженные породы характеризуются повышенным содержанием K2O и относятся к щелочно-базитовой (слюдяной пироксенит-шонкинит/тешенит/эссексит-щелоч-ной сиенит) магматической серии [Никифоров и др., 2000; Дорошкевич, Рипп, 2009; Vrublevskii et al., 2018; Nikolenko et al., 2020]. Для карбонатитов Центральной Тувы (Карасугская и Улатайская рудные зоны, ~ 120 млн лет) характерно отсутствие видимой связи с щелочными изверженными породами, они образуют группу автономных малых интрузий в краевой части девонского тектонического прогиба [Никифоров и др., 2006]. Для отмеченных проявлений магматизма предполагаются мантийные источники расплавов, процессы их фракционирования, коровой контаминации и флюидного взаимодействия. Изотопный состав пород По современным представлениям комплексы щелочных пород и карбонатитов характеризуются гетерогенными источниками вещества, различными условиями образования и внедрения первичных магм, а также механизмами их разделения на силикатные и карбонатные расплавы [Bell, 1989; Bell et al., 1998; Bell, Tilton, 2001; Mitchell, 2005; Bell, Simonetti, 2010; Jones et al., 2013]. При этом изотопные составы большинства подобных изверженных пород на кратонах обладают изотопными сигнатурами мантийных производных. Наблюдаемые вариации трактуются как результат (I) смешения материала из разных доменов мантии; (II) контаминации непосредственно магматического источника, например при погружении слэба; (III) фракционирования расплавов. В отличие от платформ, при формировании карбонатитсодержащих комплексов в складчатых областях происходит более заметное плюм-литосферное взаимодействие с участием материала верхней коры [Врублевский и др., 2012; Doroshkevich et al., 2012; Vrublevskii et al., 2018, 2019a; 2020, 2021; Vorontsov et al., 2021a, 2021b; Врублевский, Гертнер, 2021; Nikiforov et al., 2021]. Для генетической интерпретации рассмотренных в обзоре ассоциаций наиболее представительными являются выборки данных по изотопному составу C, O, Nd Sr в породах и минералах. Рис. 1. Расположение центров щелочного и карбонатитового магматизма в складчатых областях Северной и Западной Азии (тектоническая схема по [§engor et al., 1993]) Звездами сиреневого и оранжевого цвета отмечены комплексы щелочных пород и карбонатитов и комплексы щелочных пород с магматическим кальцитом соответственно: П = пенченгинский и СТ = среднетатарский (Заангарский плутон) на Енисейском кряже, БЗ = зиминский (плутон Белая Зима, Восточный Саян), СЗ = Северное Забайкалье (проявление Пограничное, Веселое), В = плутоны Витимской провинции, ЗЗ = Западное Забайкалье, ЮМА = Южно-Монгольский ареал, ПХ = плутоны Южного Прихубсугулья, Х = харлинский (ЮВ Тува), К = карасугский (Центральная Тува), Э = эдельвейс (Горный Алтай), ВП = верхнепетропавловский и КШ = кия-шалтырский (Кузнецкий Алатау), М = матчайский (Туркестано-Алай, Южный Тянь-Шань), ИВ = ильмено-вишневогорский (Южный Урал), Ч = четласский (Средний Тиман). Красной пунктирной линией оконтурен раннепалеозойский «след» Северо-Азиатского суперплюма [Yarmolyuk et al., 2014] Fig. 1. Location of the alkaline and carbonatite magmatic centers in the folded areas of North and West Asia (tectonic scheme after [§engor et al., 1993]) Lilac and orange stars mark complexes of alkaline rocks and carbonatites, and complexes of alkaline rocks with magmatic calcite, respectively: P = Penchenga and ST = Srednetatrsky (Zaangarsky complex) on the Yenisei Ridge, BZ = Ziminsky (Belaya Zima complex, Eastern Sayan), NW = North Transbaikalia (Pogranichnoe, Veseloe), B = alkaline complexes of Vitim province, ZZ = West Transbaikalia, YMA = South Mongolian area, PX = South Prikhubsugul complexes, X = Kharlinsky (SE Tuva), K = Karasug (Central Tuva), E = Edelweiss (Gorny Altai), VP = Verkhne Petropavlovsk and KSh = Kiya-Shaltyrsky (Kuznetsk Alatau), M = Matchaisky (Turkesta-no-Alai, Southern Tien Shan), IV = Ilmeno-Vishnevogorsky (Southern Urals), Ch = Chetlassky (Timan). The red dashed line outlines the Early Paleozoic "sign" of the North Asian superplume [Yarmolyuk et al., 2014] Общая характеристика реперных щелочных и карбонатитовых комплексов General characteristics of reference alkaline and carbonatite complexes Литературные ссылки Неопротерозойские ассоциации Врублевский и др., 2003б, 2011; Vrublevskii et al., 2019b Сазонов и др., 2007; Верниковский и др., 2008 Рипп и др., 2009; Doroshkevich et al., 2007a, 2007b Фролов и др., 2003; Ярмолюк и др., 2005; Doroshkevich et al., 2016; Salnikova et al., 2019 Палеозойские ассоциации Врублевский и др., 2009, 2012 Врублевский, 2015 Врублевский и др., 2014, 2016; Врублевский, Гертнер, 2021 Vrublevskii et al., 2021 Сальникова и др., 2010, 2018; Врублевский и др., 2019; Vrublevskii et al., 2020 Яшина, 1982; Никифоров и др., 2019; Палеозойские ассоциации Яшина, 1982; Vrublevskii et al., 2019a Изверженные силикатные породы ассоциации Не установлены Основные фойдолиты, фойяиты Не установлены Не установлены Фойдолиты, фойяиты Щелочной клинопи-роксенит, щелочной сиенит Субщелочное габбро, тералит, фойдолиты, фойяит Субщелочное габбро, тералит, фойдолиты, ювит, фойяит Основные фойдолиты, фойяиты Якупирангит-мельтейгит, ийолиты, уртит, ювит, фойяиты Щелочные и нефелиновые сиениты Щелочное габбро, фой-долиты, нефелиновые сиениты Главные, второстепенные и акцессорные минералы карбонатитов Ферродоломит, магнезиоарфведсо-нит, флогопит, апатит, пирохлор, магнетит, пирротин Нет данных Доломит, магнетит, апатит, эгирин, ортоклаз, флогопит, арфведсонит, кальцит, графит, пирохлор Доломит, апатит, кальцит, рутил, магнетит, рибекит, циркон Ca-Mg-Fe карбонаты, Fe-Mg силикаты, магнетит, апатит, Ta-Nb оксиды, REE-F-карбонаты, бадделеит, циркон, бурбанкит, монацит, барит, пирит Кальцит, флогопит, апатит, доломит, пирохлор, пирит Кальцит, клинопироксен, флогопит, монтичеллит, апатит, магнетит, пирротин Нет данных Нет данных Кальцит, Fe-Mg силикаты, K-Na полевые шпаты, нефелин, апатит, Ti-гранат, сфен, магнетит, ильменит, карбоцернаит Нет данных Нет данных Тип и форма тел карбонатитов Доломитовые; пластинообразные залежи Нет данных Доломитовые; дай-кообразное тело Доломитовые; дайки Кальцитовые, доломитовые анкерито-вые; штокообразное и жильные тела Кальцитовые; дайки, жилы Кальцитовые; жилы Нет данных Нет данных Кальцитовые; жилы Нет данных Нет данных Магматическая ассоциация (серия) Фенит-карбонатитовая Щелочная основная Карбонатиты с реакционными фенитами Карбонатиты с зонами глиммеритов Щелочная ультраосновная Щелочная основная Щелочная основная Щелочная основная Щелочная основная Щелочная основная Щелочная салическая Щелочная ультраоснов-ная-основная Возраст, млн лет, (изотопный метод) Криогений, 726 (Ar-Ar) Криогений, 711-700 (U-Pb) Эдиакарий, 625 (Ar-Ar) Эдиакарий, 593 (U-Pb) Эдиакарий, 650-640 (U-Pb, Ar-Ar) Средний кембрий, 507 (Ar-Ar) Средний кембрий, 509 (Sm-Nd) Ранний-средний девон, 410-385 (U-Pb, Sm-Nd) Поздняя пермь, 265 (U-Pb) Поздний кембрий, 500-490 (U-Pb, Sm-Nd) Ранняя пермь, 310-295 (K-Ar, U-Pb) Поздний силур, 426 (U-Pb) Комплекс (массив) Пенченгинский Среднетатарский (Заангарский) Пограничный Веселый Зиминский (Белозиминский) Эдельвейс Верхнепетропавлов ский Кия-Шалтырь, Кур-гусуюл, Белогорский, Дедовогорский Горячегорский Харлинский Сангиленский (?) Овермараат-Гол Регион Енисейский кряж Северное Забайкалье Восточный Саян Горный Алтай Кузнецкий Алатау Юго Восточная Тува Северо Западная Монголия Литературные ссылки Doroshkevich et al., 2012; Дорошкевич и др., 2014 Doroshkevich et al., 2012 Izbrodin et al., 2020 Дорошкевич и др., 2018 Мезозойские ассоциации Vrublevskii et al., 2018 Никифоров и др. 2002; Рипп и др., 2009; Doroshkevich et al., 2010 Baatar et al., 2013; Nikolenko et al., 2020; Nikiforov, Yarmolyuk, 2019 Никифоров и др., 2006; Salnikova et al., 2010; Prokopyev et al., 2016; Nikiforov, Yarmolyuk, 2019 Изверженные силикатные породы ассоциации Клинопироксениты, фойдолиты, щелочные и нефелиновые сиениты Клинопироксениты, фойдолиты, щелочные и нефелиновые сиениты Щелочные сиениты, нефелиновые сиениты Щелочные сиениты, нефелиновые сиениты Щелочное габбро и сиениты, нефелиновые сиениты Субщелочное габбро, шонкинит, тефриты, сиениты щелочные и нефелиновые, фонолиты Щелочное габбро, монцониты, сиениты, трахиты, нефелиновые сиениты, фонолиты Не установлены Главные, второстепенные и акцессорные минералы карбонатитов Нет данных Нет данных Нет данных Нет данных Кальцит, доломит, Fe-Mg силикаты, микроклин, альбит, апатит, магнетит, ильменит, пирохлор, сфен, циркон, монацит, пирротин, бадделеит, стронцианит, барит Кальцит, доломит, флогопит, апатит, рихтерит, магнетит, пирохлор, сфен, ортит, циркон, монацит, флюорит, REE-F-карбонаты, баритоце-лестин, барит, стронцианит Кальцит, апатит, магнетит, флогопит, ильменит флюорит, REE-F-карбонаты, стронцианит, барит, целестин, кварц Кальцит, анкерит, сидерит, апатит, мусковит, пирит, молибденит, гематит, кварц, монацит, бастнезит, паризит, барит, флюорит Тип и форма тел карбонатитов Нет данных Нет данных Нет данных Нет данных Доломит-кальцитовые; дайки, жилы, линзы Кальцитовые; покровы, дайки, линзы, жилы Кальцитовые; некки, дайки, штокверки, жилы Анкерит-кальцитовые; сидеритовые, диатремы, дайки, жилы, што кверки Магматическая ассоциация (серия) Щелочная ультраосновная-основная Щелочная ультраосновная-основная Щелочная салическая Щелочная салическая Щелочная основная Щелочная основная Щелочная основная Карбонатитовая Возраст, млн лет, (изотопный метод) Средний кембрий-ранний ордовик, 520-486 (U-Pb) Поздний карбон-пермь, 310-290 (U-Pb) Поздний карбон-пермь, 310-280 (U-Pb) Поздняя пермь, 265-255 (Ar-Ar) Поздний триас, 220 (Ar-Ar, Rb-Sr) Ранний мел, 130-110 (U-Pb, Rb-Sr) Триас, 245 (Лугин-Гол); ранний мел, 145-120 (Rb-Sr, Ar-Ar) Ранний мел, 130-110 (Rb-Sr, Ar-Ar, U-Pb, Sm-Nd) Комплекс (массив) Сайжа, Гулхен, Снежный, Ниж. Бурульзай Мухальский, Верх. Бурульзай Зимовечинский, Тучинский, Кома Амалатский, Сириктинский Матчинский Халютинский, Ар-шанский, Ошурков-ский, Торейский, Южный Мушугай-Худук, Баян-Хушу, Улугей- Хид, Лугин-Гол Карасугский, Улатай-ский Регион Западное Забайкалье Южный Тянь- Шань Западное Забайкалье Южная Мон голия Центральная Тува Углерод и кислород. Изотопный состав CO2 в неизмененных эндогенных карбонатах варьирует в узких пределах (рис. 2). По разным оценкам, область значений 513C и 318O в первичном кальците и доломите из карбонатитов (PIC = primary igneous carbonatites) ограничивается интервалами от -8 до -4 %о для 313CPDB и от +6 до +10 % для 318OSMOW [Conway, Taylor, 1969; Keller, Hoefs, 1995]. Докембрийские мраморы (Bell, Simonetti, 2010)

Скачать электронную версию публикации