авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Астрологический Прогноз на год: карьера, финансы, личная жизнь


Геохимия и петрология неогенового щелочно- базальтового вулканизма плато хэвэн (северная монголия)

На правах рукописи

ЦЫПУКОВА Светлана Семеновна

ГЕОХИМИЯ И ПЕТРОЛОГИЯ НЕОГЕНОВОГО ЩЕЛОЧНО-

БАЗАЛЬТОВОГО ВУЛКАНИЗМА ПЛАТО ХЭВЭН

(СЕВЕРНАЯ МОНГОЛИЯ)

25.00.09 - геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Иркутск 2014

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук.

Научный руководитель:

кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Перепелов Александр Борисович

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Киселев Александр Ильич, ИЗК СО РАН (г. Иркутск), ведущий научный сотрудник кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Орсоев Дмитрий Анатольевич, ГИН СО РАН (г. Улан-Удэ), заведующий лабораторией

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской академии наук (г. Владивосток)

Защита диссертации состоится «16 апреля» 2014 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д003.059.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте геохимии имени А.П.

Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук по адресу: 664033, а/я 304, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1А.

Тел./факс: 8 (3952) e-mail: korol@igc.irk.ru http://www.igc.irk.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института геохимии им. А.П.

Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук.

Автореферат разослан «6_» марта 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат геолого-минералогических наук Королева Г.П.

Актуальность работы. Петролого-геохимические исследования щелочно базальтового вулканизма внутриконтинентальных рифтовых областей ставят своей целью определение источников магматических расплавов, условий образования и эволюции магм, а также дают необходимые сведения для разработки моделей состояния и взаимодействия литосферной и подлитосферной мантии на различных этапах их геологической эволюции. В Центральной Азии рифтогенные процессы и связанный с ними вулканизм широко проявлены в фанерозойской истории развития складчатого обрамления Сибирского кратона [Воронцов, Ярмолюк, 2004;

Коваленко и др., 2009]. Крупнейшей рифтогенной структурой в Центральной Азии является Байкальская рифтовая зона (БРЗ) [Киселев и др., 1979;

Рассказов, 1993;

Логачёв, 2003;

Буслов, 2012]. Вблизи юго западного фланга БРЗ выделяется Южно-Байкальская вулканическая область (ЮБВО) с масштабными проявлениями позднекайнозойских вулканических процессов [Ярмолюк и др. 2003]. Одним из наиболее крупных вулканических ареалов ЮБВО является Прихубсугульский, который представляет значительный интерес в изучении раннего неогенового этапа тектоно-магматического развития этой области [Рассказов, 1993;

Ярмолюк и др., 2003;

Демонтерова и др., 2007].

Решение ряда актуальных петрологических вопросов эволюции неогенового вулканизма ЮБВО, а именно: установление источников базальтоидных магм, условий их формирования и кристаллизации, а также направленности эволюции вулканических процессов во времени, - требует проведения детальных исследований крупных вулканических структур с продолжительной историей магматического развития. В восточном секторе Прихубсугульского ареала такой структурой, в связи со значительным объемом продуктов вулканических извержений и длительностью формирования, является лавовое плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (плато Хэвэн).

Целью работы является создание модели происхождения и эволюции неогенового щелочно-базальтового вулканизма плато Хэвэн, установление его петротипических особенностей и позиции в истории магматического развития Южно-Байкальской вулканической области.

Основные задачи исследования:

1. Изучение строения вулканического плато Хэвэн и выделение этапов его развития на основе геологических данных и результатов изотопного датирования пород.

2. Проведение геохимической типизации вулканических пород плато Хэвэн и установление вещественной эволюции вулканизма во времени.

3. Исследование составов минеральных парагенезисов пород и определение условий и направленности процессов кристаллизации щелочно-базальтовых магм.

4. Установление условий формирования магматических расплавов плато Хэвэн с использованием геотермобарометров, микроэлементного моделирования и данных о состоянии и составе литосферной и подлитосферной мантии южного фланга ЮБВО.

5. Определение источников магматических расплавов плато Хэвэн на основе изотопных характеристик Sr, Nd и Pb и создание модели происхождения и эволюции неогенового вулканизма плато Хэвэн на основе представлений о процессах плюм-литосферного взаимодействия.

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации положены материалы, полученные автором лично за период 2008 - 2013 гг. в ходе проведения научно-исследовательских работ по интеграционным проектам СО РАН, проектам Программ Президиума РАН и проектам РФФИ № 11-05-00425, 13 05-12026_офи-м. Геологические материалы по неогеновому вулканизму Южно Байкальской вулканической области получены автором во время проведения экспедиционных исследований в составе отрядов ИГХ СО РАН в Северной Монголии (2008, 2009, 2011, 2012 гг.) и в хребте Хамар-Дабан (2010 г.).



Фактический материал представлен коллекциями из 148 образцов вулканических пород для плато Хэвэн и 206 образцов по другим вулканическим ареалам ЮБВО (плато Тумусун, плато Агуйтын-нуруу, Дархатской котловине). Установлены составы 122 проб вулканических пород плато Хэвэн (RFA), из них для 57 проб определены микроэлементные характеристики (ICP-MS). Изучено более шлифов, для 7 образцов базальтоидов установлены составы минеральных парагенезисов (WDS, EDS). Выполнено более 1200 анализов вкрапленников, субфенокристаллов и микролитов минералов, а также интерстиционных выделений и участков основной массы пород. Для 7 проб базальтоидов получены изотопные характеристики - 87Sr/86Sr, 144Nd/143Nd, 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, Pb/204Pb. Три образца базальтоидов плато Хэвэн датированы 40Ar/39Ar методом.

Для вулканических пород других ареалов ЮБВО, данные по которым использованы с целью сопоставления, получено 6 изотопных дат, исследован минеральный состав 12 образцов и определены редкоэлементные характеристики 80 проб. Исследования проводились с использованием петрографических, микрозондовых, а также петрогеохимических и изотопно-геохимических методов по аттестованным методикам в лабораториях Института геохимии им. А.П.

Виноградова СО РАН (г. Иркутск), Института земной коры СО РАН (г. Иркутск), Геологического института СО РАН (г. Улан-Удэ), Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН (г. Новосибирск) и в Байкальском аналитическом центре коллективного пользования ИНЦ СО РАН (г. Иркутск).

Научная новизна. Впервые проведены детальные геолого-геохимические и минералогические исследования базальтоидов труднодоступного неогенового вулканического плато Хэвэн в Северной Монголии и установлен временной интервал его формирования. Выделены мантийно-коровый и малоглубинный этапы кристаллизации щелочно-базальтовых расплавов, выраженные в изменении направленности эволюции составов минералов. В базальтоидах исследованных вулканических ареалов обнаружены и изучены минеральные парагенезисы с участием фельдшпатоидов – нефелинов, содалитов и лейцитов. Определены условия образования базанитовых, гавайитовых и трахибазальтовых магм плато Хэвэн. Показано, что гавайиты и трахибазальты раннего этапа, а также базаниты позднего этапа формирования плато обладают геохимическими особенностями составов, указывающими на гранат-содержащий источник магматических расплавов. Установлено, что главными условиями формирования щелочно базальтовых магм плато Хэвэн являлись глубина магмообразования, фазовый минеральный состав и вариации степени плавления гранат-содержащей астеносферной и литосферной мантии. Показано, что источниками щелочно базальтовых магм плато Хэвэн являются изотопные мантийные резервуары PREMA и EMI типа.

Практическая значимость исследования заключается в возможности использования данных изотопного датирования пород плато Хэвэн и других исследованных вулканических сооружений ЮБВО в целях геологического картирования и корреляции магматических и геодинамических событий Центральной Азии в кайнозое. Петрологическое значение имеет разработка критериев выборки представительных составов базальтоидов с учетом факторов вторичных изменений и установление состава петротипического гавайита южного фланга Байкальской рифтовой зоны для использования при региональных геохимических исследованиях и моделировании магматических процессов.

Апробация результатов исследования. По теме диссертационной работы опубликовано 4 статьи, из них 2 статьи в центральных российских журналах из списка ВАК - «Доклады АН», «Геология и геофизика», и 2 статьи в зарубежном научном журнале «Mongolian Geoscientist», а также 12 тезисов докладов в материалах российских и международных конференций.

Результаты исследований докладывались на 15-ти российских конференциях и симпозиумах (ИВиС ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 2009 г.;

ИЗК СО РАН, Иркутск, 2009, 2010, 2013 гг.;

ИрГТУ, Иркутск, 2010 - г.г.;

ИГГ УрО РАН, Екатеринбург, 2010 - 2012 г.г.;

ИГЕМ РАН, Москва, 2010 г.;

ИНЦ СО РАН, Иркутск, 2012 г.;

ИГХ СО РАН, Иркутск, 2012 г.;

ГИН СО РАН, Улан-Удэ, 2013 г.) и на 3-х зарубежных конференциях (Монголия, Улан-Батор, 2010, 2011 г.г.;

Institute of Earth Sciences, Academia Sinica, Taipei, Taiwan, 2011).

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, общим объёмом 142 страницы, включая 58 рисунков, 14 таблиц и включает список литературы из 130 наименований.

Благодарности. Работа выполнена в лаборатории геохимии гранитоидного магматизма и метаморфизма отдела геохимии эндогенных процессов Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН в 2009-2013 гг. Автор выражает свою признательность коллективу лаборатории, а также сотрудникам других научных и аналитических подразделений Института за помощь и поддержку в выполнении исследований. Автор благодарит также специалистов ГИН СО РАН под руководством С.В. Канакина за помощь в проведении микрозондовых исследований и к.г.-м.н. А. В. Травина (ИГМ СО РАН) за обеспечение работ по изотопному датированию пород. Проведение экспедиционных работ и отбор представительных коллекций материалов по объектам исследования были бы невозможны без помощи и участия Митичкина М.А., Пузанкова М.Ю., Долгих С.М., Татарникова С.А., Щербакова Ю.Д. и Перепеловой А.А.. Автор благодарен сотрудникам ИГХ СО РАН А.В. Горегляду, М.Ю. Хомутовой и Л.Л. Ткаченко, а также монгольским коллегам к.г.-м.н. Д. Одгэрэл (Институт геологии и минеральных ресурсов МАН) и к.г.-м.н. Д. Бат-Ульзий (Монгольский государственный университет науки и технологий) за помощь в организации экспедиционных исследований на территории Монголии.

Автор выражает признательность докторам геолого-минералогических наук Антипину В.С., Ефремову С.В., Горновой М.А., Медведеву А.Я., Рассказову С.В., Плечову П.Ю., Макрыгиной В.А., Мартынову Ю.А., Воронцову А.А. и кандидатам геолого-минералогических наук Травину А.В., Мехоношину С.А., Колотилиной Т.Б., Чащину А.А., Щербакову В.Д. за научное сотрудничество и обсуждение материалов. Автор благодарит академика РАН М.И. Кузьмина и к.г. м.н. С.И. Дриля за знания и опыт, полученные во время работы в составе руководимых ими лабораторий. Особую благодарность автор выражает сотрудникам ИЗК СО РАН к.г.-м.н. Демонтеровой Е.И. и д.г.-м.н. Иванову А.В. за постоянное научное общение и их непосредственное участие в выполнении экспедиционных, изотопных и геохронологических исследований по теме работы.

Автор выражает свою признательность и благодарность к.г.-м.н.

Перепелову А.Б., под научным руководством которого была выполнена данная диссертационная работа.

Защищаемые положения:

1. В истории формирования плато Хэвэн выделены два этапа вулканической активности – первый, наиболее продуктивный, связан с излияниями лав гавайитов и трахибазальтов в раннем миоцене (20-17 млн. лет), второй заключительный этап характеризуется редкими излияниями лав базанитов в среднем миоцене (15.5 млн.

лет). Время формирования лавового плато Хэвэн соответствует раннемиоценовому этапу и началу средне-позднемиоценового этапа развития Южно-Байкальской вулканической области.

2. Геохимические особенности базальтоидов плато Хэвэн (пониженные концентрации HREE, Y, Sc и повышенные Pb, Sr, Ba, и K) указывают на гранат содержащий состав и относительное обогащение LILE компонентами магмообразующего мантийного субстрата. Источниками щелочно-базальтовых магм плато Хэвэн были изотопные мантийные резервуары PREMA и EMI типа.

3. Установлены два этапа кристаллизации щелочно-базальтовых расплавов плато Хэвэн. Начальные этапы кристаллизации проходили в мантийно-коровых условиях с формированием Ol (Fo84-82) и Sp (Т~1280-1200 оС, Р~15-14 кбар), и далее, с последовательным образованием парагенезисов вкрапленников и субфенокристаллов Ol+Cpx и Ol+Cpx+TiMgt±Pl (T~1250-1140 oC, P~14-8 кбар).

Парагенезис микролитов Cpx+TiMgt+Ilm+Pl и интерстиционных выделений щелочных алюмосиликатов Ne+Kfs кристаллизовался в малоглубинных условиях и на стадии излияния и литификации магм (Т~970-870 оС).

4. Определены PT условия формирования базальтоидных магм плато Хэвэн в диапазоне давлений ~25-15 кбар и температур ~1435-1360 оС. Показано, что их формирование проходило на глубинах ~75-40 км в области гранат-содержащей астеносферной и литосферной мантии. Главными условиями формирования гавайит-трахибазальтовых и базанитовых расплавов плато Хэвэн являлись вариации минерального состава (Grt 3-8%) и степени плавления (0.5-2%) гранат содержащей перидотитовой мантии, а также последовательные изменения глубины магмообразования, связанные с прогрессивной и регрессивной динамикой эволюции плюма.





Результаты проведенных исследований, обосновывающие защищаемые положения, отражены в содержании 5-ти глав диссертационной работы.

Глава 1. Геолого-структурная позиция и объекты исследований неогенового вулканизма юго-западного фланга Байкальской рифтовой зоны.

В главе рассмотрена геологическая позиция неогенового вулканизма в структуре Байкальской рифтовой зоны и Южно-Байкальской вулканической области. На основе литературных данных приведены основные положения моделей развития БРЗ в результате астеносферного диапиризма [Zorin et al., 2003;

Kulakov, 2008], плюмовой тектоники [Lebedev et al., 2006;

Petit et al., 2008], процессов Индо-Евразийской коллизии [Dobretsov et al., 1996] и влияния процессов субдукции Тихоокеанской плиты под Евразию [Kimura et al., 1990;

Fournier et al., 2004;

Зорин и др., 2006]. Изложены представления о развитии позднекайнозойского вулканизма ЮБВО в результате процессов плюм литосферного взаимодействия во внутриконтинентальной обстановке Центральной Азии [Ярмолюк и др., 2003;

Коваленко и др., 2009;

Kuzmin et al., 2010]. В соответствии с вулканическим районированием [Киселев и др., 1979] и тектоническими реконструкциями [Беличенко и др., 2003] показана принадлежность структуры вулканического плато Хэвэн к Прихубсугульскому ареалу и к области сочленения Хамар-Дабанского и Джидинского террейнов, аккретированных в раннем палеозое к Тувино-Монгольскому массиву (микроконтиненту) (рис. 1). В разделе «Методы исследований» приведены детальные характеристики применяемых RFA, ICP-MS и изотопных методов анализа. Даны характеристики WDS и EDS методов рентгеновского микроанализа минералов, а также общее описание метода 40Ar/39Ar изотопного датирования пород. В разделе «Объекты исследований и фактический материал» приведены данные об объемах выполненных исследований плато Хэвэн и других модельных вулканических ареалов ЮБВО (плато Тумусун в хребте Хамар-Дабан, плато Агуйтын-нуруу в Юго-Восточном Прихубсугулье, Дархатская котловина). Даны общие сведения по их геологическому строению и вулканическим комплексам пород.

Глава 2. Геологическое строение и возраст вулканического плато Хэвэн.

В главе изложены результаты геологических исследований и изотопного датирования пород плато Хэвэн и других исследованных ареалов ЮБВО. Лавовые покровы плато Хэвэн перекрывают рифейские и венд-раннекембрийские метаморфические толщи, а также средне-верхнекембрийские и девонские гранитоидные комплексы (рис. 2). В строении вулканогенной толщи плато насчитывается суммарно более 30-ти моногенных лавовых покровов общей мощностью до 250-300 м. Мощности отдельных лавовых покровов составляют обычно 3-8 м и иногда достигают 20-25 м. Отсутствие в строении плато прижерловых брекчий, некков и пирокластических отложений свидетельствует о том, что извержения имели здесь трещинный тип и слабо эксплозивный характер.

Реконструкции наклонов лавовых толщ указывают на приуроченность центров извержений к центральным и северным участкам структуры.

Рис. 1. Положение и возраст плато Хэвэн и других исследованных вулканических ареалов южного фланга БРЗ на тектонической схеме по [Беличенко и др., 2003].

ХД – Хамар-Дабанский и ДЖ – Джидинский террейны, ТМ – Тувино-Монгольский микроконтинент. Возраст базальтоидов Дархатской котловины по [Ярмолюк и др., 2003].

Особенности геологического строения плато Хэвэн позволяют установить, что его формирование происходило в течение двух последовательных этапов вулканической активности. Ранний этап вулканизма являлся исключительно продуктивным по объемам изверженного материала (до 100-120 км3) и представлен лавами оливин (Ol) и реже Ol- клинопироксен (Cpx) содержащих гавайитов с образованием моногенного слоистого разреза. Мощность лавовой толщи раннего этапа составляет 200-220 м. В завершение раннего этапа проявлены плагиоклаз (Pl) содержащие типы лав - трахибазальты. Второй или заключительный этап вулканизма связан с формированием единичных лавовых покровов, которые резко ограничены по площади распространения и объемам изверженного материала (до 2-3 км3). Лавы этого этапа формируют короткие и мощные покровы с хорошей морфологической сохранностью и представлены мелкопорфировыми Ol-Cpx базанитами. Суммарная мощность лавовых покровов заключительного этапа составляет не более 50-80 м.

Согласно данным 40Ar/39Ar датирования извержения первого этапа происходили в окончании раннего миоцена в диапазоне 20–17 млн. лет назад.

Второй этап вулканического развития плато датирован началом среднего миоцена (~15.5 млн. лет назад). В целом, длительность формирования лавового плато Хэвэн оценивается в ~ 5 млн. лет. Другие исследованные вулканические ареалы ЮБВО (плато Тумусун, плато Агуйтын-нуруу, Дархатская котловина) демонстрируют близкие возрастные характеристики. Для вулканических толщ района плато Тумусун данные 40Ar/39Ar датирования указывают на их образование в среднем миоцене (17–12 млн. лет) и близки к полученным ранее датам [Киселев и др., 1979]. Определение возраста формирования плато Агуйтын-нуруу показало, что его развитие происходило на двух этапах – раннемиоценовом (базаниты) и среднемиоценовом (щелочные базальты, гавайиты, трахибазальты) в интервале 23–11 млн. лет. Возраст вулканогенных толщ Дархатской котловины заключен в диапазоне 23.9-5.8 млн. лет (ранний-поздний миоцен) [Ярмолюк и др., 2003].

Рис. 2. Вулканическое плато Хэвэн на схеме геологического строения Восточного Прихубсугулья (Северная Монголия).

Схема составлена по геологической карте М 1:200000, лист № М-47-VI, VII [Гарваа и др., 1998]. 1 – четвертичные осадочные отложения, 2 - ранне-среднемиоценовые и средне позднемиоценовые вулканогенные толщи, 3-4 - вулканическое плато Хэвэн (3 – гавайиты и трахибазальты 1-го этапа, 4 – базаниты 2-го этапа), 5 – среднедевонские гранитоидные комплексы, 6- средне-позднекембрийские гранитоидные комплексы, 7 – венд раннекембрийские метаморфогенные толщи, 8 – позднерифейские метаморфические толщи, 9 – ранне-среднерифейские метаморфические толщи, 10 – разломные дислокации, установленные и скрытые, 11 – абсолютные высотные отметки, 12-13 – участки отбора образцов базальтов и результаты датирования в млн. лет: 12 - K/Ar метод [Ярмолюк и др., 2003;

Rasskazov et al., 2003], 13 – 40Ar/39Ar метод, плато Хэвэн [Перепелов и др., 2010;

Tsypukova et al., 2014].

Глава 3. Геохимия, вещественная эволюция и источники базальтовых магм плато Хэвэн.

В главе изложены основные закономерности эволюции вещественного состава базальтоидов плато Хэвэн и вопросы их классификации, по изотопным данным установлены возможные источники расплавов и проведено сопоставление геохимических характеристик пород исследованных вулканических ареалов.

На основе вещественных классификационных признаков с использованием диаграммы TAS, величин Na2O/K2O и содержаний нормативных Ne и Hy показано, что базальтоиды плато Хэвэн представлены гавайитами, трахибазальтами и базанитами (рис. 3А). По петрохимическим характеристикам Рис. 3. Классификационная диаграмма TAS [LeBas et al., 1986] (А) и график корреляции LOI-Na2O для составов базальтоидов плато Хэвэн (Б).

Поля составов пород: БЗ – базаниты, ТБ – трахибазальты, ГВ - гавайиты, ТАБ – трахиандезибазальты, Б – базальты, АБ – андезибазальты. Точки составов пород плато Хэвэн: – базаниты, 2 – гавайиты, 3 – трахибазальты, 4 – измененные базальтоиды. R – коэффициент корреляции LOI-Na2O. n=122 – количество проб.

они принадлежат щелочно-оливин-базальтовой серии и отвечают характеристикам примитивных мантийных магм (Mg# 0.60-0.66). В составе других исследованных вулканических ареалов, помимо указанных типов пород, установлены щелочные базальты (плато Тумусун), фонотефриты и трахиандезибазальты (Дархатская котловина).

По петрографическим данным среди базальтоидов плато Хэвэн выделена обширная группа пород, отличающаяся развитием процессов вторичных изменений – иддингситизация оливина, серицитизация алюмосиликатов основной массы, окисление рудных фаз и темноцветных минералов. Составы таких пород демонстрируют статистически значимое снижение концентраций Na2O с возрастанием потерь при прокаливании (LOI 1.22–4.95 мас.%) (рис. 3Б). Такие породы не могут быть надежно типизированы и должны быть исключены из представительных выборок.

В связи с преобладающим развитием среди продуктов вулканизма плато Хэвэн гавайитов, в специальном разделе главы приведены классификационные признаки и историческая справка о формировании термина «гавайит».

На редкоэлементных дискриминационных диаграммах (Th-Hf-Ta, Nb/Zr Ba/Zr) точки составов базальтоидов плато Хэвэн располагаются в поле базальтов внутриплитного типа (WPB). Помимо K-Na щелочной специфики, они имеют повышенные содержания TiO2, MgO, P2O5, HFSE (Nb, Ta) и соответствующие значения индикаторных редкоэлементных отношений (Ba/Nb=6.6-11.5). В сравнении с гавайитами и трахибазальтами раннего этапа формирования плато, базаниты второго этапа имеют более высокие содержания TiO2, P2O5, Be, HFSE, LREE, Th и U. Трахибазальты, напротив, отличаются от гавайитов и базанитов более низкими содержаниями TiO2, MgO и ряда литофильных редких элементов.

Базальтоиды плато Хэвэн обладают, в целом, примечательно слабой дисперсией составов. Тем не менее, при снижении кремнекислотности пород в диапазоне SiO 46-51 мас.% в направлении от трахибазальтов и гавайитов раннего этапа к базанитам второго этапа наблюдается как увеличение концентраций ряда петрогенных оксидов - TiO2, MgO, K2O, P2O5, так и отчетливое возрастание содержаний Be, Rb, Sr, HFSE, LREE, Th и U. Между концентрациями в базальтоидах TiO2, K2O, P2O5, Be, Rb, HFSE, REE (от La до Ho), Th и U обнаруживаются отчетливая прямая корреляция, но корреляция HREE (Er, Tm, Yb, Lu) и Y с петрогенными оксидами и другими редкими элементами для базальтоидов всей группы составов выражена крайне слабо. Это связывается с относительной стабильностью реститового Grt в источнике расплавов и является основанием для предположения о близком составе источника и различиях в фазовом минеральном составе и степени плавления магмообразующего субстрата при образовании трахибазальт-гавайитового ряда расплавов раннего этапа и базанитовых магм второго этапа вулканического развития плато Хэвэн.

На диаграммах распределения магматофильных элементов (рис. 4) гавайиты и трахибазальты раннего этапа близки к среднему составу OIB и имеют относительно более низкие концентрации Th, U, Zr, Hf, Y и HREE, а также слабо выраженные положительные аномалии для Ba, K, Pb и Sr. Базаниты в сравнении с OIB отличаются более высокими концентрациями K, Nb, Ta, Sr и P. В целом, по содержанию петрогенных и редких элементов гавайиты, трахибазальты и базаниты плато Хэвэн близки к их концентрациям в одноименных породах неогеновых вулканических ареалов ЮБВО по [Ярмолюк и др., 2003;

Демонтерова и др., 2007], но отличаются некоторым обогащением HREE и Y от пород Южно Хангайской вулканической области (ЮХВО) [Саватенков и др., 2010].

Рис. 4. Диаграммы распределения магматофильных элементов для базальтоидов плато Хэвэн и других вулканических ареалов Центральной Азии.

Содержания элементов в породах (г/т) нормированы на примитивную мантию [McDonough, Sun, 1995]. Условные обозначения точек составов пород см. на рис. 3. Графики распределения магматофильных элементов для средних составов базанитов (n=2), гавайитов (40) и трахибазальтов (4) плато Хэвэн. Поля составов базальтоидов Южно-Хангайской вулканической области (ЮХВО) [Саватенков и др., 2010] и Южно-Байкальской вулканической области (ЮБВО) [Демонтерова и др., 2007]. OIB – средний состав базальтов океанических островов [Sun, McDonough, 1989].

Приведенные в работе результаты новых геохимических исследований базальтоидов ряда вулканических ареалов ЮБВО показывают, что при сопоставлении узкого диапазона составов гавайитов (SiO2=46-49, 5Na2O+K2O мас.% и Mg#60) обнаруживается относительное обогащение LREE, Ba, Sr, Pb, U и обеднение HREE, Y и Sc базальтоидов плато Хэвэн и Агуйтын-нуруу (Джидинский литосферный блок) в сравнении базальтоидами плато Тумусун (Хамар-Дабанский литосферный блок) и Дархатской котловины (Тувино Монгольский литосферный блок) (рис. 5). Для гавайитов плато Тумусун и Дархатской котловины величины индикаторных редкоэлементных отношений составляют La/Yb=13-17, Dy/Yb=2.8-3.0, Sr/Y=29-37, а для гавайитов плато Хэвэн и Агуйтын-Нуру - La/Yb=16-23, Dy/Yb=3.1-3.5, Sr/Y=37-48. Эти закономерности связываются с особенностями состава магмообразующего мантийного источника под исследованными вулканическими ареалами.

Рис. 5. Диаграмма Sc-Yb, Pb-Sr (г/т) для гавайитов плато Хэвэн и других исследованных вулканических ареалов ЮБВО.

Точки составов гавайитов: 1 – плато Хэвэн, 2 – плато Агуйтын-нуруу, 3 – плато Тумусун, 4 – Дархатская котловина.

На основе новых данных по изотопным характеристикам Sr, Nd и Pb для гавайитов и базанитов плато Хэвэн уточнена роль различных источников магм Прихубсугульского вулканического ареала. Изотопные характеристики 87Sr/86Sr и Nd/144Nd для гавайитов и базанитов плато Хэвэн находятся в пределах диапазона изотопных составов позднекайнозойских базальтоидов ЮБВО [Рассказов и др., 2002;

Ярмолюк и др., 2003] и смещены в направлении наименее радиогенных значений (рис. 6).

Для определения роли различных мантийных источников в происхождении базальтоидных магм плато Хэвэн проведено сопоставление их изотопных меток с данными по позднекайнозойским ареалам Южно-Хангайской вулканической области Центральной Монголии (ЮХВО) [Ionov et al., 1994;

Barry et al., 2003;

Саватенков и др., 2010] и ЮБВО [Рассказов и др., 2002] (рис. 6). Величины изотопных отношений 87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb и 208Pb/204Pb для гавайитов плато Хэвэн, также как и для позднекайнозойских базальтов других вулканических ареалов принадлежат к области меток, располагающихся между резервуаром PREMA и обогащенным мантийным резервуаром EMI. Они не могут быть сопоставлены с источниками HIMU или EMII типов. Таким образом, Рис. 6. Изотопные характеристики базальтоидов плато Хэвэн и других вулканических ареалов ЮБВО и ЮХВО.

Поля составов базальтоидов: плато Хэвэн (1), Южно-Байкальской вулканической области (ЮБВО) [Рассказов и др., 2002;

Ярмолюк и др., 2003], Южно-Хангайской вулканической области (ЮХВО) [Barry et al., 2003;

Саватенков и др., 2010], MORB и Гавайских островов [Stracke, 2012]. Мантийные резервуары (2): DMM (деплетированная MORB мантия), EM I и EM II (обогащенная мантия) и HIMU (мантия с высокими значениями µ=238U/204Pb) по [Hart et al., 1992];

PREMA (3) (умеренно деплетированная преобладающая мантия) по [Zindler, Hart, 1986]. Пунктирными линиями показаны возможные направления взаимодействия вещества модельных источников.

главными мантийными компонентами при формировании щелочно-базальтовых магм плато Хэвэн были источники PREMA и EMI типа [Перепелов и др., 2010].

Глава 4. Минералогия и петрография базальтоидов плато Хэвэн.

В главе детально рассмотрена эволюция составов минеральных парагенезисов базальтоидов плато Хэвэн.

Базальтоиды плато Хэвэн представляют собой мелкопорфировые и редкопорфировые породы. Среди вкрапленников и субфенокристаллов в гавайитах и базанитах преобладают идиоморфные и ксеноморфные обломочные Ol. Во вкрапленниках Ol в отдельных разностях пород наблюдаются включения шпинели (Sp). Значительно более редки вкрапленники и сростки зональных Cpx.

Для трахибазальтов характерен Pl-содержащий парагенезис минералов вкрапленников. В основной массе пород наиболее широким распространением пользуются микролиты полевых шпатов и Cpx с подчиненным количеством Ol и значительным количеством мельчайших зерен титаномагнетита (TiMgt), ильменита (Ilm) и тонкоигольчатых кристаллитов апатита (Ap). В срастании и в интерстициях между микролитами Pl отмечены анортоклазы (Anrt), K-Na полевые шпаты (Kfs), анальцимы, нефелины (Ne) и остаточное стекло (нефелиновые твердые растворы).

Наиболее магнезиальные составы Ol (Fo88-86) определены в центральных зонах редких и крупных резорбированных кристаллов из гавайитов. Такие кристаллы имеют особый химизм (CaO 0.43-0.46 мас.%, NiO 0.14-0.15 мас.%) и рассматриваются как ксеногенные фазы (рис. 7). В процессах кристаллизации Ol выделяются два этапа. Формирование основного объема вкрапленников и субфенокристаллов Ol происходило со слабым увеличением железистости минерала и содержаний CaO и MnO (Fo84-73, Tf0.20-0.41, CaO=0.17-0.39 и NiO=0.06 0.20 мас.%) (рис. 7). В завершении первого этапа кристаллизации происходит изменение направленности эволюции составов. Начинается более интенсивное увеличение железистости оливинов и содержаний в них MnO (рис. 7).

Промежуточные зоны субфенокристаллов и центральные зоны микролитов имеют составы Fo73-65, Tf0.31-0.50, CaO 0.30-0.50 мас.%, а в завершение кристаллизации Ol при формировании краевых зон вкрапленников и субфенокристаллов, а также микролитов их составы принадлежат интервалу Fo70-40, Tf0.37-1.07, CaO 0.31-1.10, Zn 0.07-0.13.

Cpx в базальтоидах представлены салитами и реже авгитами. Первыми кристаллизуются крупные зональные вкрапленники авгитов (Wo39-42, Fs10-13, TiO 0.72-1.06 мас.%, Al2O3 3.60-4.18 мас.%). Их краевые зоны, а также наиболее распространенный тип вкрапленников Cpx представлены салитами Wo44-48, Fs9-13, TiO2 1.33-2.44 мас.%, Al2O3 3.66-5.79 мас.%. При формировании их краевых зон происходит изменение направленности эволюции с интенсивным ростом содержаний Ti, Fe и Al (Wo45-49, Fs11-16, TiO2 1.75-4.86 мас.%, Al2O3 3.70-9. мас.%) (рис. 7). Этот этап продолжается далее с формированием микролитов Cpx - Wo45-49, Fs13-22, TiO2 2.21-4.83 мас.%, Al2O3 2.71-11.10 мас.%. Содержания Na2O от вкрапленников Cpx к их микролитам возрастают в диапазоне 0.43 – 0.89 мас.%.

Кристаллизация пироксенов заканчивается формированием в интерстициях основной массы редких и мельчайших кристаллитов эгирин-авгитов ( 10-15 мкм) с содержаниями Na2O в диапазоне 1.97-4.95 мас.%.

Сравнение трендов изменения химизма темноцветных минералов показывает (рис. 7), что в процессе кристаллизации гавайитовых расплавов плато Хэвэн формируется более протяженный ряд составов оливинов Fo84-40 и пироксенов Fs9-22 по отношению к базанитам второго этапа. В процессе кристаллизации базанитов формируются значительно более узкие интервалы составов оливинов Fo79-65 и пироксенов Fs12-16, а изменение направления эволюции составов от вкрапленников к микролитам выражено менее отчетливо.

Эволюция составов полевых шпатов при кристаллизации базальтоидных расплавов плато Хэвэн происходит в обычном направлении с увеличением щелочности минералов от центральных к краевым зонам вкрапленников и субфенокристаллов и далее к микролитам в диапазоне от лабрадоров до олигоклазов (An65-19Or1.7-12.0). Среди микролитов и интерстиционных выделений, кроме того, установлено развитие анортоклазов (An25-3 Or15-37) и K-Na полевых шпатов (Ab59-30 Or38-67).

Кристаллизация рудных минералов в базальтоидных магмах плато Хэвэн начинается совместно с Ol Fo84-81. В центральных зонах таких Ol обнаруживаются хромпикотитовые шпинели с содержаниями Cr2O3 25-27, Al2O3 21-26, MgO 9-12 и TiO2 2.8-4.7 мас.%. С оливинами Fo80-77 кристаллизуется шпинель Cr2O3 19-25, Al2O3 16-20, MgO 7-10 и TiO2 5.5-6.9 мас.%, затем с оливинами Fo76-75 – шпинель Cr2O3 12-13, Al2O3 10-11, MgO 7.1-7.4 и TiO2 12.3-12.5 мас.%. Далее в процессе кристаллизации шпинелей в них происходит снижение содержаний Cr, Al, Mg и Рис. 7. Эволюция составов оливинов и клинопироксенов из базальтоидов плато Хэвэн.

Точки составов минералов: 1 – ксеногенные кристаллы, 2 – центральные и промежуточные зоны вкрапленников, центральные зоны субфенокристаллов, 3 – краевые зоны вкрапленников и субфенокристаллов, 4 – микролиты. Границы полей составов минералов:

сплошные линии – этап кристаллизации в условиях литосферной мантии и коры, пунктирные линии – этап кристаллизации в малоглубинных условиях, при излиянии и литификации магм.

На врезках тренды эволюции составов оливинов из гавайитов и базанитов.

рост концентраций Ti. В промежуточных и краевых зонах вкрапленников оливина Fo74-73 формируются Cr-Ti магнетиты - Cr2O3 5.8-6.2, Al2O3 5.0-5.2, MgO 4.5-4.8 и TiO2 21-22 мас.%. Среди микролитов кристаллизуются исключительно TiMgt и Ilm. Для микролитов TiMg характерны повышенные содержания Al2O3 (0.58-4. мас.%), MgO (0.75 3.72 мас.%) и ZnO (0.15-0.21 мас.%), а для микролитов Ilm MnO (0.58-0.82 мас.%) и MgO (1.42 – 3.46 мас.%).

Таким образом, все темноцветные и рудные минералы из базальтоидов плато Хэвэн обнаруживают отчетливое изменение направления эволюции составов при кристаллизации оливинов и клинопироксенов в интервале Fo77-73, Fs11-14, и шпинелей со сменой парагенезиса Fo76-75 - Al-Cr-Mg шпинель на Fo74-73 – CrTiMgt. Это может свидетельствовать о реализации достаточно быстрых изменений условий формирования минеральных парагенезисов на определенном этапе кристаллизации расплавов.

По составам тонкокристаллического и стекловатого базиса основной массы базальтоидов установлено, что в процессе кристаллизации щелочно-базальтовых магм плато Хэвэн в гавайитовых и базанитовых расплавах остаточный расплав мог приобретать фонотефритовый (NeN 22-7 %), а в трахибазальтовых расплавах трахиандезибазальтовый или муджиеритовый составы (NeN 10-0 %). Эти данные, наряду с установленным развитием в основной массе базальтоидов плато Хэвэн нефелинов и нефелиновых твердых растворов, указывают на возможность достижения в процессе кристаллизации щелочных базитовых магм кремний недосыщенных составов остаточных расплавов и на их потенциальную продуктивность в формировании дифференцированного ряда щелочных пород.

Наиболее представительные составы нефелинов (Ne) имеют характеристики Ne81-80 Ks5-6. В целом среди щелочных алюмосиликатов из интерстиций преобладают водосодержащие разности, представляющие собой твердые растворы в широком диапазоне составов. Общими для них являются высокая натриевая щелочность (Na2O от 11 до 16 мас.%).

Установлено, что снижение концентраций Na2O в направлении возрастания LOI для базальтоидов, имеющих признаки вторичных изменений (рис. 3Б), обусловлено разрушением в основной массе пород щелочных алюмосиликатов и «нефелинового» стекла с выносом Na и формированием низкотемпературных вторичных водосодержащих минералов – цеолитов и анальцима.

Глава 5. Процессы формирования, эволюции и кристаллизации щелочно-базальтовых магм плато Хэвэн.

Глава является результирующей с изложением данных об условиях происхождения и кристаллизации базальтоидных магм плато Хэвэн и содержит описание модели магматического развития структуры. С использованием эмпирических геотермометров и геобарометров определены PT условия формирования и начальных этапов кристаллизации базальтоидных расплавов плато Хэвэн [Putirka, 2008]. Кристаллизация вкрапленников и субфенокристаллов оливинов Fo84-73 в базальтоидных магмах плато Хэвэн происходила в целом в широком интервале температур ~1280-1135 oC и в условиях давлений равновесия «оливин-расплав» ~16-10 кбар. Для первого этапа развития магматической системы плато Хэвэн максимальные температуры кристаллизации и давления равновесия «Fo84-80-расплав» установлены для магнезиальных гавайитов (Т~1280 1200 оС, Р~16-13 кбар). Далее в направлении к умеренно магнезиальным гавайитам и трахибазальтам этого этапа максимальные температуры кристаллизации оливинов и давления равновесия «Fo84-80-расплав» закономерно снижаются (~1250-1190 оС, ~14-12 кбар и ~1220-1185 оС, ~12-10 кбар, соответственно). Кристаллизация оливинов Fo79-73 в базанитах происходила при более высоких температурах и в условиях более высоких давлений равновесия (~1245-1150 оС, ~16-14 кбар) в сравнении с условиями формирования оливинов этого ряда составов в гавайитах (~1195-1145 оС, ~14-12 кбар) и трахибазальтах раннего этапа развития вулканического плато Хэвэн (~1160-1135 оС, ~11-10 кбар).

Кристаллизация редких и наиболее крупных зональных вкрапленников Cpx (Wo39 o 42 Fs10-13) происходила в гавайитовых магмах при температурах ~1260-1230 C и давлениях ~13-11 кбар. Основной объем вкрапленников и субфенокристаллов Cpx (Wo45-48, Fs9-13) был сформирован в гавайитах при T~1220-1170 oC и P~12-8 кбар.

Кристаллизация вкрапленников Cpx (Wo45-47 Fs12-14) в базанитах начинается при несколько более низких параметрах T~1175-1150 oC и P~10-7 кбар.

Анализ направленности и порядка кристаллизации магм плато Хэвэн показывает, что начало кристаллизации базальтоидных расплавов связано с образованием хромпикотитовой шпинели и магнезиальных Ol Fo84-82. в условиях достижения исходными расплавами относительно низкобарической области литосферной мантии. С началом кристаллизации Ol в результате процессов фильтрации становится возможным изменение состава магм, обусловленное задержкой подъема кристаллического компонента и более высокой подвижностью расплава. Начало формирования Ol-Cpx парагенезиса может быть сопоставлено с подъемом расплавов на менее глубинный уровень и, судя по установленным PT параметрам кристаллизации Cpx, происходило, вероятно, на уровне нижней коры. Дальнейшая совместная кристаллизация Ol, Sp, Cpx продолжается в менее глубинных коровых условиях. Примечательно наличие в процессе кристаллизации магм этапа «резкой» смены направленности изменения химизма Ol и Cpx (рис. 7). Это согласуется с уменьшением размерности кристаллического компонента и снижением в этом направлении давлений и температур кристаллизации, а также PT условий равновесия минералов с расплавами. Очевидно, что кристаллизация расплавов на заключительном этапе происходила в малоглубинной магматической системе с увеличением скорости подъема магм и далее при их излиянии и литификации с образованием интерстиционного парагенезиса щелочных алюмосиликатов.

Рассчитанные составы исходных расплавов обладают повышенной магнезиальностью (Mg# ~ 0.72) и по классификационным характеристикам могут быть отнесены к базанитам, гавайитам и щелочным оливиновым базальтам.

Установлено, что PT условия формирования гавайитовых магм раннего этапа вулканического развития плато Хэвэн для безводной системы отвечают диапазону значений P~22-17 кбар и Т~1415-1370 oC. Трахибазальтовые расплавы этого этапа образовались при несколько более низких значениях P~17-15 кбар и T~1375- o C. Базанитовые расплавы второго этапа, напротив, формируются при более высоких параметрах P~25-23 кбар и T~1435-1425 оС.

Общая оценка степени плавления перидотитового мантийного субстрата при формировании магм плато Хэвэн выполнена на основе редкоэлементного моделирования процесса плавления Sp и Grt содержащих лерцолитов с использованием коэффициентов распределения «минерал-расплав» для системы «перидотит-расплав». Положение точек составов базальтоидов плато Хэвэн в координатах La/Sc-Sr/Sc, Sm/Yb-La/Yb и Dy/Yb-Sr/Y (рис. 8) дают основание предполагать, что гавайитовые магмы плато Хэвэн могли образоваться в перидотитовой мантии (Ol 65%, Opx 14-16%, Cpx 11-16% Grt 3-6%, Sp 2%) в условиях ~1-2% степени ее частичного плавления. При этом базанитовые магмы плато Хэвэн формировались при степени плавления ~ 0.5-1% в условиях более высокого содержании в мантии Grt составляющей (7-9%). Эти выводы соответствуют установленным общим закономерностям эволюции составов базальтоидов плато Хэвэн, а именно увеличению концентраций в них многих некогерентных литофильных элементов в направлении от трахибазальтов и Рис. 8. Условия формирования гавайитовых магм плато Хэвэн и других исследованных вулканических ареалов ЮБВО на диаграмме Sr/Y-Dy/Yb (г/т).

Точки составов гавайитов: 1 – плато Хэвэн, 2 – плато Агуйтын-нуруу, 3 – плато Тумусун, 4 – Дархатская котловина. Для расчетов условий формирования магм использованы модельные составы лерцолитов LRZ I, LRZ II, состав лерцолитового включения из базанитов плато Тумусун и коэффициенты распределения «минерал-расплав» по [Salters, 1996;

Suhr et al., 1998;

Adam, Green, 2006;

Elkins et al., 2008].

гавайитов раннего этапа к базанитам заключительного этапа. В отличие от магмообразующего мантийного субстрата плато Хэвэн и Агуйтын-нуруу, источники гавайитовых расплавов плато Тумусун и Дархатской котловины характеризуются меньшими содержаниями Grt компонента (2-3%).

Источники и условия формирования исходных базальтоидных магм плато Хэвэн могут быть реконструированы и согласованы с известными моделями строения литосферы южного фланга БРЗ. Предполагается, что в результате подъема мантийного плюма базальтоидные расплавы плато Хэвэн формировались в условиях астеносферной мантии, а также в области Grt фации глубинности и Sp Grt фазового перехода литосферной мантии. Этот вывод согласуется с диапазоном значений PT параметров формирования магм, установленных на основе расчетов эмпирических геотермобарометров, и соответствует реконструкциям строения литосферы в регионе. В условиях безводной и водосодержащей системы расчетные давления и температуры плавления при формировании магм плато Хэвэн сближаются с кривой солидуса сухого перидотита (рис. 9). Выполненные по этим данным определения глубин образования магм показывают, что гавайитовые расплавы раннего этапа формировались на уровне глубин ~ 65-50 км, а трахибазальтовые являются наименее глубинными – 50-40 км. Базанитовые расплавы образуются на глубинах 75-65 км (рис. 9).

Результаты геофизических и петрологических исследований показывают, что мощность континентальной коры на юго-западном фланге БРЗ составляет 45 Рис. 9. PT условия формирования и кристаллизации базальтоидных магм плато Хэвэн.

1 – PT параметры формирования: 1 - гавайитовых, 2 - базанитовых и 3 – трахибазальтовых магм плато Хэвэн для водосодержащей системы;

4-6 – то же, для «сухой»

системы;

7 – PT параметры равновесия «оливин-расплав» для вкрапленников Ol из базальтоидов плато Хэвэн для водосодержащей системы по [Putirka, 2008];

8 – уровни максимальных PT параметров равновесия «минерал-расплав» для Ol и Cpx;

9 – направления кристаллизации вкрапленников Ol. Геотерма литосферной мантии ЮБВО и граница раздела Sp Grt фазового перехода для Восточного Саяна (ВС) по [Litasov, Taniguchi, 2002]. Фации глубинности литосферной мантии: GrtPr – гранатового и SpPr – шпинелевого перидотита.

Кривые солидуса «сухого» перидотита по [Hirschmann et al., 2000] и «сухого» Grt пироксенита по [Kogiso et al., 2003]. Кривая типичной континентальной геотермы по [McKenzie et al., 2005].

Л и А – предполагаемая область раздела литосферной (Л) и астеносферной (А) мантии под плато Хэвэн в раннем неогене. К (кора) и М (мантия) – предполагаемое положение раздела Мохо в раннем неогене. Расчет глубины формирования магм выполнен на основе установленных величин давлений, средних величин мощности коры для южного фланга БРЗ в 45 км по [Zorin et al., 2002] и оценок плотности коры 2.9 г/см3 и мантии 3.3 г/см3.

50 км [Zorin et al., 2002;

Мордвинова, Артемьев, 2010], граница раздела литосферной и астеносферной мантии в неогене проходила на глубинах ~70- км, а область Sp-Grt фазового перехода располагалась на глубине ~55-65 км [Litasov, Taniguchi, 2002]. Согласно проведенным расчетам, зона магмогенерации под плато Хэвэн в раннем неогене была разогрета примерно на ~200 oC в сравнении с обычным термическим состоянием литосферной мантии сопредельных районов ЮБВО и модельной континентальной геотермой (рис. 9).

В этом случае термальный граничный слой между литосферной и астеносферной мантией мог располагаться выше, на уровне глубинности около 60 км.

Предполагается, что базальтоидные магмы плато Хэвэн образовались в процессе плюм-литосферного взаимодействия. Главными компонентами плюма являлось вещество источников PREMA и EMI. При этом вслед за [Stracke, 2012] следует заключить, что вещество плюма было неоднородно на уровне его фазового состава – кристаллического и «подвижного» флюидно-магматического компонентов, близких к составам источников PREMA и EMI. Вариации вещественного состава и повышенные содержания в породах Ba, K, Pb и Sr указывают на возможность участия в процессах магмообразования рециклированного корового вещества. Эти выводы согласуются с результатами исследований магматических ареалов ЮХВО [Саватенков и др., 2010] и некоторых других районов ЮБВО [Наумов и др., 2003;

Naumov et al., 2006].

На раннем этапе магматического развития плато Хэвэн при достижении плюма области раздела литосферной и астеносферной мантии происходило «утонение» литосферы и формирование в условиях высоких потенциальных температур и относительно высоких степеней плавления значительных объемов гавайитовых и в завершение этапа трахибазальтовых магм. На втором этапе магматического развития структуры плато Хэвэн в результате снижения активности плюма происходили уменьшение степени его воздействия на литосферу и ее локальная компенсационная тектоническая деструкция.

Вулканическая активность этого заключительного этапа формирования лавового плато Хэвэн связана с заглублением уровня магмообразования и редкими излияниями малых объемов базанитовых магм. Их обогащенный характер, повышенные концентрации в базанитах TiO2, P2O5, Be, HFSE, LREE, Th и U определяется уменьшением степени плавления Grt-содержащей астеносферной мантии на фоне снижения потенциальных мантийных температур.

Следует заключить, что проявление различных по составам гавайитовых, трахибазальтовых и базанитовых расплавов в последовательном развитии локализованной вулканической системы плато Хэвэн определяется вариациями фазового состава магмообразующего мантийного субстрата, степени его плавления и изменениями условий формирования мантийных магм, связанных с прогрессивной и регрессивной динамикой плюма.

Заключение.

В результате проведённых петролого-геохимических исследований вулканического плато Хэвэн установлено, что его формирование происходило в Южно-Байкальской вулканической области на ранне-среднемиоценовом временном интервале. Показано, что происхождение базальтоидных магм этой структуры связано с процессами плавления Grt-содержащей мантии на глубинах 75-40 км в условиях низких степеней плавления. Полученные геохимические данные по вулканическим ареалам плато Хэвэн, плато Тумусун, плато Агуйтын нуруу и Дархатской котловины демонстрируют микроэлементные вариации в составах базальтоидных магм в пределах различных литосферных блоков.

Особенности составов базальтоидов плато Хэвэн заключены в относительном обогащении LREE, Ba, Sr, Pb, U и обеднении HREE, Y и Sc в сравнении с гавайитами плато Тумусун и Дархатской котловины. Эти различия, наряду с глубиной магмообразования и степенью плавления мантийного субстрата указывают на неоднородность и значительную роль фазового минерального состава мантии в происхождении и эволюции вулканизма ЮБВО и согласуются с представлениями о реализации в этой области в неогене процессов плюм литосферного взаимодействия. Полученные данные, наряду с другими, могут позволить проследить динамику плюмового магмогенеза в позднекайнозойской истории геодинамического развития региона. Для выполнения этой задачи необходимо усиление изотопных исследований, проведение изучения мантийных ксеногенных включений, привлечение данных по распределению редких элементов в минералах и данных экспериментальных исследований по расплавным включениям.

Список публикаций по теме диссертации Cтатьи:

1. Перепелов А.Б., Цыпукова С.С., Демонтерова Е.И., Павлова Л.А., Травин А.В., Бат-Улзий Д. Первые минералого-геохимические и изотопно-геохронологические данные по неогеновому щелочно-базальтовому вулканизму плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (Северная Монголия) // ДАН. - 2010. - Т. - 434. - № 2. - С. 232-237.

2. Tsypukova S.S., Perepelov A.B., Demonterova E.I., Pavlova L.A., Travin A.V., Puzankov M.Yu. Origin and evolution of Neogene alkali-basaltic magmas in the southwestern flank of the Baikal rift system (Heven lava plateau, northern Mongolia) // Russian Geology and Geophysics. - 2014. - V. 55. - № 2. - P 190-215.

3. Цыпукова С.С., Бат-Улзий Д., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И., Павлова Л.А.

Результаты новых минералого-геохимических и изотопно-геохронологических исследований неогенового вулканизма Северной Монголии: плато Хэвэн // Mongolian Geoscientist. - 2010. - V. 36. - P. 50-53.

4. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И., Павлова Л.А., Травин А.В., Бат-Улзий Д. Вулканическое плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (Северная Монголия) // Mongolian Geoscientist. - 2011. - V. 37. - № 4. - P. 89-101.

Тезисы докладов:

1. Perepelov A.B., Tsypukova S.S. Late-Cenozoic hawaiite volcanism of Kamchatka and Baikal Area – indicator of the composition and mantle metasomatism in the setting of convergent lithosphere plates and plume-lithosphere interaction // 2nd Taiwan-Russia Joint Symposium on Factors of cyclic and catastrophic changes of the lithosphere, volcanism, orogeny and cosmic events. Program and

Abstract

volume. Institute of Earth Sciences, Academia Sinica, Taipei, Taiwan. - 2011. - P. 18-19.

2. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Павлова Л.А., Демонтерова Е.И. Неогеновый щелочно-базальтовый вулканизм Северной Монголии: плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг // Вулканизм и геодинамика. IV Всероссийский симпозиум по вулканологии и палеовулканологии. Материалы симпозиума. 22-27 сентября 2009 г. Петропавловск Камчатский. - 2009. - Т. 2. - С. 542-547.

3. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Павлова Л.А., Демонтерова Е.И., Митичкин М.А., Пузанков М.Ю., Перепелова А.А. Новые геолого-геоморфологические и минералого-геохимические данные о неогеновом щелочно-базальтовом вулканизме плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (Северная Монголия) // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту).

Материалы научного совещания. Иркутск. - 2009. - Вып. 7. - Т. 2. - С. 138-140.

4. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И., Павлова Л.А.

Вулканическое плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (Северная Монголия): минералогия, геохимия, петрология // Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований. Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Геонауки». Иркутск. - 2010. - Вып. 10. - С. 141-145.

5. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Павлова Л.А. Щелочно-базальтовый вулканизм плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (Северная Монголия): проблемы типизации и минералого-геохимические особенности пород // Магматизм и метаморфизм в истории Земли. Тезисы докладов XI Всероссийского петрографического совещания.

Екатеринбург. - 2010. - Т. 2. - С. 318-319.

6. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Щербаков Ю.Д. Гавайиты океанических островов, активных континентальных окраин и внутриконтинентальных рифтовых зон (Гавайи, Камчатка, Северная Монголия) // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Материалы научного совещания. Иркутск. - 2010. - Вып. 8. - Т. 2. - С. 148-151.

7. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И., Павлова Л.А., Травин А.В.

Происхождение и эволюция гавайитовых магм вулканического плато Хэвэн (Северная Монголия) // Новые горизонты в изучении процессов магмо- и рудообразования.

Материалы научной конференции. ИГЕМ РАН. Москва. - 2010. - С. 171-172.

8. Цыпукова С.С., Демонтерова Е.И., Перепелов А.Б. Неогеновые вулканические плато Хэвэн и Тумусун юго-западного фланга БРЗ: минералого-геохимические особенности базальтоидов как следствие условий магмообразования и гетерогенности литосферной мантии // Вулканизм и геодинамика. Материалы V Всероссийского симпозиума по вулканологии и палеовулканологии. Екатеринбург. - 2011. - С. 393-395.

9. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И. Неогеновые вулканические плато Агуйтын-Нуру, Хэвэн и Тумусун юго-западного фланга Байкальской рифтовой зоны // Материалы Всероссийского совещания «Современные проблемы геохимии», посвященного 95-летию со дня рождения академика Л.В. Таусона. Иркутск. - 2012. - Т.

2. - С. 182-185.

10. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И. Неогеновый вулканизм Хамар-Дабанского и Джидинского литосферных блоков (юго-западный фланг Байкальской рифтовой зоны): геохимия, минералогия и эволюция магм // Геодинамика, рудные месторождения и глубинное строение литосферы. Материалы Всероссийской конференции с международным участием. ХV Чтения памяти академика А.Н.

Заварицкого. Екатеринбург. - 2012. - С. 272-274.

11. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И., Канакин С.В., Одгэрэл Д.

Неогеновый щелочно-базальтовый вулканизм Дархатской впадины (Северная Монголия): новые геолого-геохимические данные // Материалы Второго Всероссийского симпозиума с международным участием и молодежной научной школы «Континентальный рифтогенез, сопутствующие процессы». Иркутск. - 2013. - Т. 2. - С.

159-163.

12. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И., Иванов А.В., Травин А.В.

Новые данные по геохимии и геохронологии щелочно-базальтового вулканизма южного фланга Байкальской рифтовой зоны // Материалы IV Всероссийской научно практической конференции «Геодинамика и минерагения Северо-Восточной Азии».

Улан-Удэ. - 2013. - С. 398-401.

Подписано к печати 26.02.2014 г.

Формат 60*84/16. Объем 1,4 п.л. Тираж 120 экз. Заказ № 637.

Издательство Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН.

664033 г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 1.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.