Geochemical and isotope (O, Sr, Nd) evidence for interaction of mantle and crustal magmas in basalt-andesite-trachyte-rhyolite series, Batenevo Rise, Minusa Basin
The paper discusses the formation of the Early-Middle Devonian volcanic sequences of the Byskar Group of Batenevo Rise in the Minusa basin. The volcanic association includes the rocks of a wide compositional range from basalt to rhyolite. According to geological and petrochemical data the volcanic association of the Batenevo Rise displays a directed evolution of magmatism. Three stages demonstrating different rock series and different compositions of their magmatic sources have been identified. The earlier stage demonstrates a predominance of high-alumina basalts with lower titanium content. It is also characterized by a sporadic occurrence of high-titanium basalts. The second stage includes volcanics that are systematically SiO2-saturated in the upper sequence. The homodromic subalkaline series including basalts, dolerites, trachybasalts, basaltic trachyandesites and trachytes was formed during the second stage. This series reflects the differentiation of parental basaltic magmas in periphery chambers where the melts from different mantle sources were mixed. One of the sources produced low-titanium, high-alumina basalts, depleted in high-field strength elements Nb, Ta, Zr, Hf, Th, U. Another was a source for moderately-high titanium basalts that were different by higher HSFE contents. The Sr and Nd isotope data obtained for basalts of these two groups also suggest the significant difference of their sources. The final stage is related to trachyte-rhyolite series. As compared with trachyte's of the basalt-trachyte series the rocks from the trachydacite-rhyolite series demonstrate lower La, Rb, Yb, Zr, Nb, Ta contents. Moreover, the degree of decrease of the latter increases proportionally to their SiO2 growth. Thus, changes in compositions of rocks of the Batenevo Rise are related to different mechanisms of their formation. The differentiation of basite magmas goes only to trachyte melts. It was interrupted as a result of occurrence of anatectic felsic magmas which interacted with trachyte melts in the magmatic system giving rise to products being intermediate by geochemical characteristics. The melting of mantle basalt and crustal felsic magmas is supported by oxygen isotope composition of feldspar crystallized at all stages of melt evolution.
Keywords
Минусинский прогиб,
рифтогенез,
девонский вулканизм,
редкие элементы,
изотопы,
фракционирование,
контаминация,
магматические источники,
Minusa basin,
Devonian volcanic sequences,
differentiation of basite magma,
magmatic sourcesAuthors
| Vorontsov Aleksander A. | A.P. Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS; Irkutsk State University | voront@igc.irk.ru |
| Yarmolyuk Vladimir V. | Institute of the Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry RAS | |
Всего: 2
References
Афонин В.П., Гуничева Т.Н., Пискунова Л.Ф. Рентгенофлуоресцентный силикатный анализ. Новосибирск : Наука, 1984. 228 с
Буслов М.М. Тектоника и геодинамика Центрально-Азиатского складчатого пояса: роль позднепалеозойских крупноамплитудных сдвигов // Геология и геофизика. 2011. Т. 52, № 1. С. 66-90
Воронцов А. А., Федосеев Г. С., Андрющенко С.В., Пахольченко Ю.А Источники девонского магматизма Минусинского прогиба (по геохимическим и изотопным Sr-Nd характеристикам базитов) // Доклады Академии наук. 2011. Т. 441, № 4. С. 514-520
Воронцов А. А., Федосеев Г. С., Андрющенко С.В. Девонский вулканизм Минусинской котловины Алтае-Саянской риф-товой области: геологические, геохимические, изотопные Sr-Nd характеристики и магматические источники // Геология и геофизика. 2013. T. 54, № 9. С. 1283-1313
Владимиров А.Г., Изох А.Э., Поляков Г.В., Бабин Г.А., Мехоношин А. С., Крук Н.Н., Хлестов В.В., Хромых С.В., Травин А.В., Юдин Д. С., Шелепаев Р.А., Кармышева И.В., Михеев Е.И. Габбро-гранитные интрузивные серии и их индикаторное значение для геодинамических реконструкций // Петрология. 2013. Т. 21, № 2. С. 177-201
Гордиенко И.В. Геодинамическая эволюция поздних байкалид и палеозоид складчатого обрамления юга Сибирской платформы // Геология и геофизика. 2006. Т. 47, № 1. С. 53-70
Добрецов Н.Л., Буслов М.М. Позднекембрийско-ордовикская тектоника и геодинамика Центральной Азии // Геология и геофизика. 2007. Т. 48, № 1. С. 93-108
Коваленко В.И., Наумов В.Б., Гирнис А.В., Дорофеева В.А., Ярмолюк В.В. Средние составы магм и мантии срединно-океанических хребтов и внутриплитных океанических и континентальных обстановок по данным изучения расплавных включений и закалочных стекол базальтов // Петрология. 2007. Т. 15, № 5. С. 361-396
Литвиновский Б.А., Ярмолюк В.В., Занвилевич А.Н., Шадаев М.Г., Никифоров А.В., Посохов В.Ф. Источники и условия формирования гранитных пегматитов Ошурковского щелочно-монцонитового массива, Забайкалье // Геохимия. 2005. № 12. С. 1251-1270
Лучицкий И.В. Вулканизм и тектоника девонских впадин Минусинского межгорного прогиба. М. : Изд-во АН СССР, 1960. 276 c
Метелкин Д.В., Верниковский В. А., Казанский А.Ю. Тектоническая эволюция Сибирского палеоконтинента от неопротерозоя до позднего мезозоя: палеомагнитная запись и реконструкции // Геология и геофизика. 2012. Т. 53, № 7. С. 883-899
Петрографический кодекс. Магматические, метаморфические, метасоматические, импактные образования. СПб. : Изд-во ВСЕГЕИ, 2009. 194 с
Покровский Б.Г. Коровая контаминация мантийных магм по данным изотопной геохимии. М. : Наука, 2000. 226 с
Ратанов Л. С. Строение и история формирования девонского осадочно-вулканогенного комплекса Минусинского прогиба : автореф. дис. ... канд. геол.-минерал. наук. Томск, 1974. 22 с
Руднев С.Н. Раннепалеозойский гранитоидный магматизм Алтае-Саянской складчатой области : автореф. дис. ... д-ра ге-ол.-минерал. наук. Новосибирск, 2010. 32 с
Травин А.В., Юдин Д. С., Владимиров А.Г., Хромых С.В., Волкова Н.И., Мехоношин А. С., Колотилина Т.Б. Термохронология Чернорудской гранулитовой зоны (Ольхонский регион, Западное Прибайкалье) // Геохимия. 2009. Т. 50, № 11. С. 1181-1199
Ярмолюк В.В., Коваленко В.И. Глубинная геодинамика, мантийные плюмы и их роль в формировании Центрально-Азиатского складчатого пояса // Петрология. 2003. Т. 11, № 6. С. 556-586. Фор Г. Основы изотопной геологии. М. : Мир, 1989. 589 с
Ярмолюк В.В., Коваленко В.И., Ковач В.П., Рыцк Е.Ю., Козаков И.К., Котов А.Б., Сальникова Е.Б. Ранние стадии формирования Палеоазиатского океана: результаты геохронологических, изотопных и геохимических исследований позднери-фейских и венд-кембрийских комплексов Центрально-Азиатского складчатого пояса // Доклады Академии наук. 2006. Т. 410, № 5. С. 657-663
Ярмолюк В.В., Кузьмин М.И., Воронцов А. А. Конвергентные границы западно-тихоокеанского типа и их роль в формировании Центрально-Азиатского складчатого пояса // Геология и геофизика. 2013. Т. 54, № 12. С. 1831-1850
Birk J. L., Allegre C.J. Chronology and chemical history of the parent body of basaltic achondrites studied by the 87Rb-86Sr method // Earth Planet Sci. Lett. 1978. V. 39, № 1. Р. 37-51
Kelemen P.B., Hanghej K., Greene A.R. One View of the Geochemistry of Subduction-related Magmatic Arcs, with an Emphasis on Primitive Andesite and Lower Crust // Treatise on Geochemistry / executive editors H.D. Holland, K.K. Turekian. Elsevier Ltd., 2003. V. 3.18. Р. 594-649
Kuzmin M.I., Yarmolyuk V.V., Kravchinsky V.A. Phanerozoic hot spot traces and paleogeographic reconstructions of the Siberian continent based on interaction with the African large low shear velocity province // Earth-Science Reviews. 2010. V. 102. Р. 29-59
Sharp Z.D. A laser-based microanalytical method for the in situ determination of oxygen isotope ratios of silicates and oxides // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1990. V. 54. Р. 1353-1357
Rudnick R.L., Gao S. Composition of the Continental Crust // Treatise on Geochemistry / executive editors H.D. Holland, K.K. Turekian. Elsevier Ltd., 2003. V. 3.1. Р. 1-56
