Мантийные и коровые источники щелочного магматизма Полярной Сибири (Маймеча-Котуйская провинция, массивы Гули ,Кугда))

Когарко Л.Н., Турков В.А., Гуляницкая Е.Ю.

ГЕОХИ РАН, Москва

В истории Земли прослеживается тесная связь щелочного магматизма с континентальными платобазальтами, например с Деканскими траппами (Индия), платобазальтами районов Этендека (Южная Африка), Парана (Бразилия) и Полярная Сибирь (Россия). Высказывались гипотезы о генерации щелочных и толейитовых магм в результате подъема и плавления одних и тех же гигантских мантийных плюмов (Wilson and Patterson, 2001; Bell, 2001). Тем не менее, проблема генетической связи между Сибирскими платобазальтами и ультраосновными-щелочными породами крупнейшей в мире Маймеча-Котуйской провинции до сих пор дискутируется (Egorov, 1976; Zolotukhin and Almukhamedov, 1988; Dalrymple et al., 1995; Arndt et al., 1998).

Сибирские траппы объемом более1.6 x 10⁶ km³ (Zolotukhin and Almukhamedov, 1988) распространены в северной части Сибирской платформы (Полярная Сибирь) и приурочены к границе Тунгусского бассейна (на западе ) и Анабарского щита архейско-протерозойского возраста (на востоке). В центральной части Сибирской трапповой провинции располагается плато Путорана, на котором сосредоточено около 90% всех базальтовых проявлений. Ряд авторов (Sharma et al, (1992) рассматривают базальты плато Путорана в качестве наиболее неконтаминированных представителей Сибирского плюма.

Крупнейшая в мире ультраосновная-щелочная Маймеча-Котуйская провинция занимает площадь около 74300 км² и располагается к северо-востоку от Сибирских платобазальтов. Она включает 32 ультраосновные-щелочные интрузии, крупный объем щелочных лав и даек а также несколько карбонатитовых тел. Обобщение данных по изотопии Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb и Th-Pb систем Сибирских траппов и полученные нами материалы по возрастным характеристикам и изотопии этих систем в Гулинском массиве, массиве Кугда ,дайковой серии (Маймеча-Котуй) дали возможность определить главные исочники крупнейшей в мире вулкано-плутонической провинции Сибирского суперплюма, включающие платобазальты и ультраосновные-щелочные и щелочные породы.

Полученные данные позволяют выделить 6 компонентов в источнике Сибирского суперплюма и щелочных пород.

1-компонент представляет около 90-95 % всего Сибирского плюма и по своим изотопным характеристикам близок к хондртовому источнику (e_Nd - 0 to +2.5, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr - 0.7046 to 0.7052, ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb = 18.3, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb = 15.5, and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb = 38.0). По предположению, (Basu, at al, 1995, Sharma et al, 1992) это материал самого суперплюма. Подобные изотопные величины позволяют предполагать, что материал Сибирского плюма поднимался с огромных глубин из нижней мантии.

2 мантийный материал, обедненный радиогенным стронцием и свинцами и характеризующийся высоким соотношением Nd143/Nd144 (породы Гулинской интрузии). Этот компонент близок к деплетированному источнику типа MORB.

3 и 4 компоненты, по всей вероятности, явились результатом взаимодействия плюма с нижней и верхней континентальной корой.

5 мантийный компонент,обнаруженный в ультраосновных-щелочных породах массива Кугда и дайковой серии, характеризуется меньшей деплетированностью (в отношении резервуара EM-1 и EM-2 по сравнению с Гулинским массивом (Карпенко, Когарко 2005) и близок по своим характеристикам к платобазальтам плато Путорана. Такие изотопные характеристики представляют большой интерес, так как породы массива Кугда значительно ближе по составам к Гулинскому массиву а не к толеитовым базальтам плато Путорана. Необходимо отметить, что ряд пород дайковой серии перекрываются с полем изотопных характеристик Гулинского ультаосновного-щелочного комплекса.

6 компонент представляет собой метасоматический расплав-флюид ,вызвавший значительное обогащение магматического источника редкими литофильными елементами.

Как было показано Вайтом и МакКензи (White and McKenzie 1995) большинство платобазальтов можно рассматривать в рамках модели одноактного плавления материала плюма, поднимающегося из нижней мантии хондритового состава, который контаминируется веществом деплетированной верхней мантии с редкоэлементными изотопными характеристиками компонента MORB. Используя эти подходы к изотопным характеристикам щелочных пород Гулинского массива и интрузии Кугда можно предполагать, что генерация щелочных пород Гулинской интрузии сопровождалась вовлечением около 70% деплетированного материала типа MORB в мантийный источник этих пород, в то время как вклад деплетированного материала в изотопные источники массива Кугда незначителен.

Отсюда можно сделать важный вывод о том, что химический состав щелочных пород и их редкометальная специализация определяются главным образом не характером мантийного субстрата, а составом и объемом метасоматизирующего расплав-флюида. Значительное обогащение щелочами и редкими элементами, в особенности легкими редкими знмлями, пород Гулинской интрузии и интрузии Кугда по всей вероятности является результатом интенсивного метасоматоза мантийного субстрата, в результате которого происходил привнос редких элементов и летучих компонентов в зоны магмаобразования. Этот процесс был настолько быстрым, повидимому несколько миллионов лет, так, что первичная изотопная метка исходного мантийного материала осталась неизмененной.

Рис.1 Положение Сибирских траппов и щелочных пород на диаграмме 143 Nd/144Nd √ 87Sr/86Sr

Список литературы

Карпенко С.Ф., Когарко Л.Н. Изотопные характеристики ультраосновного щелочного магматизма Кугда (Полярная Сибирь)// Тез. докл. Геохимия магматических пород. Труды научной школы "Щелочной магматизм Земли". ГЕОХИ РАН. 2005. С. 62-63.

Sharma, M., Basu A., and Nesterenko G.V. Temporal Sr-, Nd- and Pb-isotopic variations in the Siberian flood basalts: Implications for the plume-source characteristics// Earth Planet. Sci. Lett. 1992. V. 113. P. 365-381.

White R.S., Mc Kenzie D. Mantle plumes and flood basalts// Geophys Research. 1995. V. 100. P. 17543-17585

Wilson, M., and Patterson, R. Intraplate magmatism related to short-wavelength convective instabilities in the upper mantle: Evidence from the Tertiary-Quaternary volcanic province of western and central Europe in Mantle Plumes: Their identification through time// Geological Society of America Special Paper. 2001. 352p.

Zolotukhin V.V., Almukhamedov, A.I. Traps of the Siberian platform In Continental Flood Basalts, Macdougall, J. D. (ed.)// Kluwer Academic Publishers, 1988. P. 273-310.

зеркало на сайте "Все о геологии"