Триасовый вулканизм запада западно-сибирской плиты



Скачать 100.9 Kb.
Дата07.02.2018
Размер100.9 Kb.

ТРИАСОВЫЙ ВУЛКАНИЗМ ЗАПАДА ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ПЛИТЫ
Иванов К.П.*, Иванов К.С.*, Коротеев В.А.*, Федоров Ю.Н.**


  • Институт геологии и геохимии им.акад.А.Н.Заварицкого УрО РАН, г.Екатеринбург (ivanovuk@igg.uran.ru)

** Уральский государственный горный университет, г.Екатеринбург
Геологическое строение Западно-Сибирской плиты в связи с проблемами ее нефтегазоносности с течением времени изучается все интенсивнее и широко обсуждается в литературе. При анализе особенностей глубинного строения особо выделяется роль триасового рифтогенеза и вулканизма в позднейшей эволюции плиты, причем обычно подчеркиваются большие масштабы вулканизма и широкое площадное развитие вулканогенно-осадочных толщ и отмечается, что по времени и масштабам проявления вулканизма вполне сопоставимы с таковыми трапповой формации Сибирского кратона. Принято считать, что наряду с этими траппами триасовые вулканиты плиты являются таким же главным компонентам обширной Северо-Евразийской континентальной флюд-базальтовой провинции ( CFB-провинции ), поэтому особенности вещественного состава и генезиса вулканитов плиты широко обсуждаются в литературе [Медведев и др., 2003, и др.]. Однако анализ данных в этих работах опирается, как правило, на материалы из центральных и восточных районов плиты, тогда как материалы из ее западных районов, то есть районов Зауралья, практически не использованы. Данные наших исследований позволяют восполнить этот пробел, а результаты анализа этих исследований являются предметом настоящего сообщения - в нем рассматриваются особенности вещественного состава пород туринской вулканогенно-осадочной серии триаса Зауралья, в том числе и прежде всего - особенностей их геохимической специализации. Этот анализ опирается на данные содержания химических элементов в более чем 100 образцах базальтов, полученных классическим силикатным и спектральным методами, причем в 50 с лишним из них данные были повторены (в последние годы) методом ICP-MS.
Пространственное размещение вулканитов рассматриваемого здесь туринского комплекса вполне определенное и закономерное. Они образуют дискретные и сравнительно небольшие по площади (не более n x 1000 км2 ) лавовые поля, которые локализованы в пределах триасовых тектонических депрессий и/или на их простирании. Пространственное положение депрессий и полей контролируется зонами крупных линейных глубинных разломов, имеющих общеуральское простирание. Для разломов тектонические депрессии являются их поверхностным структурным выражением, а вулканиты ─ магматическим. В подобной структурно-тектонической обстановке вулканиты туринского комплекса обнаруживаются на всей территории развития уральских герцинских структур ─ от Убоганской группы впадин в Южном Зауралье до Северо-Сосьвинского грабена и Шеркалинской группы впадин в Нижнем Приобье Северного Зауралья. Положение вулканитов в стратиграфическом разрезе всюду одинаковое и вполне определенное - они сосредоточены в самой нижней части разреза плитного чехла, точнее - в нижней части разреза выполняющего депрессии комплекса нижнемезозойских отложений, где вместе с сопутствующими осадочными образованиями образуют самостоятельную литолого-стратиграфическую единицу, обычно выделяемую в ранге серии . Возраст этой Туринской существенно вулканогенной серии по положению в стратиграфическом разрезе, комплексу органических остатков и радиологическим датировкам определяется как триасовый, дорэтский.
Вопросы фациального, минерало-петрографического и химического состава пород комплекса достаточно детально рассмотрены в предыдущих работах [Иванов,1974, Коротеев и др., 2006 ], поэтому здесь остановимся кратко лишь на главных особенностях этого состава.. Прежде всего следует подчеркнуть, что среди других CFB-комплексов туринский комплекс является одним из наиболее фракционированных. По сравнению с типичными траппами древних платформ базиты комплекса характеризуются заметно пониженными в целом содержаниями MgO, CaO, Al2O3 и повышенными SiO2 и щелочей, а также Fe, Ti, P. По своим петрохимическим особенностям базальты комплекса близки Fe-Ti-P-типу базальтовых лав, в известном смысле промежуточному между толеитовыми и щелочными типами. Однако, по своим основным петрохимическим и минералогическим параметрам они ближе к первым, чем к вторым: несмотря на повышенную щелочность (калиевого типа ) базиты комплекса не содержат в своем составе фельдшпатоидов, столь характерных для щелочных комплексов, но, будучи насыщены кремнеземом, подобно толеитам других CFB нередко содержат в своем составе кислый гранофировый материал (кварц-полевошпаптовый ), ортопироксен и т.п. С другой стороны, фракционированность состава базитов комплекса проявляется в достаточно сильной вариации в содержании всех химических элементов, хотя и в неодинаковой мере. Из числа главных, петрогенных элементов наиболее характерна и показательна сильная вариабильность MgO ─ от 2,5 - 3,0 до 10 - 11% ( в основном 3-8% ), что может служить указанием на явное фракционирование мафических фаз ( оливин, пироксен ). Для содержания SiO2 отмечается слабая, но четкая отрицательная корреляция с таковым MgO, а для CaO и CaO/Al2O3 такая же положительная, что наряду с отсутствием какой-либо корреляции Al2O3 и MgO может свидетельствовать об отсутствии существенного фракционирования плагиоклаза. Для FeO1 и TiO2 отмечается тренд накопления по мере уменьшения MgO и, соответственно, рост коэффициента фракционирования F=100FeO1 / ( FeO1 + MgO ), но последний связан не только с фракционированием силикатной мафической фазы, но и окиснорудной (магнетит и т.п.).
Не менее вариабильны и содержания микроэлементов. Из числа когерентных элементов показательно низкое содержание таких характерных сидерофилов как Zn, Cu и, особенно, Ni и Cr, но повышенное Ti, V, Sc, причем концентрация первых значительно ниже таковых в хондрите или в мантии (до нескольких десятков раз), тогда как концентрация вторых приближается к мантийной, либо даже несколько выше последней. В поведении и распределении Ni и Cr наблюдается ясная положительная корреляция друг с другом и с Mg, а в случае Ti, V и Sc - отрицательная с магнием, но положительная с железом, что не удивительно, если иметь ввиду степень геохимического сродства и характер поведения их при фракционировании. Наиболее четко и последовательно оба случая корреляции прослеживаются по разрезу Тюменской дифференцированной интрузии, в продуктах местной фракционной кристаллизации. В содержании всех когерентных элементов (кроме Ni и Cr) наблюдается отрицательная корреляция с концентрацией магния. Содержание некогерентных (несовместимых) элементов по сравнению с составом траппов (тем более с хондритовым или мантийным составом) значительно более высокое, в меньшей мере у высокозарядных HFSE (Zr, Nb и др.) и тяжелых РЗЭ и в большей мере у крупноионных литофилов LILE (Rb, Ba и др.) и легких РЗЭ; некоторым исключением может быть несколько более низкое содержание стронция. По сравнению с когерентными элементами несовместимые элементы по своему содержанию менее вариабильны, причем в группе LILE в меньшей мере ( не более 10 раз ), чем HFSE ( до 20 раз ).
На сильно “развитый” характер состава базитов туринского комплекса особенно ясно указывает сравнение с составом примитивных базальтов СОХ, что хорошо видно как при прямом сравнении цифр содержания элементов, так и при построения мультиэлементных диаграмм нормализации (рис.1). В частности, даже наиболее примитивные по составу базальты Тюмени и Сев.Сосьвы содержат Nb= 6,4 - 21; Ta= 0,3 - 1,0 и Nd= 14 -41 г/т против их содержания в MORB ( по разным авторам ) соответственно порядка 2,3 - 3,5; 0,19 - 0,21 и 7 -11 г/т. На диаграмме нормализации по N - MORB, все образцы демонстрируют один и тот же тренд обогащения, степень которого увеличивается в направлении от наименее несовместимых HFSE к наиболее несовместимым LILE (при одновременном увеличении LILE/HFSE), соответственно от 2-3 раз и менее в HFSE-группе элементов до нескольких десятков раз в LILE.
На фоне общего тренда обогащения все более несовместимых элементов показательны две характерные особенности состава. С одной стороны, степень этого обогащения растет по мере увеличения степени щелочности пород, что очевидно связано с повышенной щелочностью исходных магматических расплавов. С другой стороны, столь же очевидно и наличие в этом общем тренде явных и характерных отклонений, как прежде всего в виде постоянного и четкого “дефицита” Nb и Ta и зачастую менее четкого Ti,Hf и Zr, так и заметно преувеличенного обогащения Ba и Cs. Сравнительный анализ данных показывает, что по распределению и уровню концентрации элементов с туринским комплексом хорошо сопоставимы близкие ему территориально и по времени становления такие же базальтоидные комплексы соседних районов плиты, в частности центрально-восточного Сургутско-Уренгойского [Медведев и др., 2003, и др.] и Кузбасса.[Крук и др., 1999 ]. Первый из них по характеру распределения элементов повторяет туринский ( за исключение Sr и Nd ), но заметно беднее по уровню концентрации элементов, особенно группы HFSE. Кузбасский комплекс более близок туринскому в обих указанных отношениях, отличаясь разве лишь несколько более высоким содержанием радиоактивных и щелочных металлов. В то же время трапповый комплекс Ньюарк Аппалачей, почти подобный туринскому по своей структурно-тектонической позиции, заметно отличается от него более низкими концентрациями всех микроэлементов и менее фракционированным составом ( отношение LILE / HFSE около 20 против 50-60 у западно-сибирских); характерно и отсутствие Nb-Ta “дефицита” и обогащения Ba. В принципе близкая предыдущей картина наблюдается в рифте Рио-Гранде, в его наиболее молодых и крупнообъемных Базальтах Сервилета, несколько отличаясь лишь наличием пика обогащения Ba и слабо выраженного Nb-Ta “дефицита”.
Представляется наиболее вероятным, что вариации уровня концентрации элементов и характера их распределения обусловлены прежде всего неоднородностью состава молодой литосферной мантии в очагах плавления, а также относительно небольшими глубиной и степенью этого парциального плавления и проявлениями сопутствующего глубинного фракционирования расплава. Становление туринского комплекса имело место в условиях рифтогенного растяжения относительно молодой континентальной литосферы, сформировавшейся в позднем палеозое в результате процессов субдукции и коллизии, в связи с чем состав рециклированной сублитосферной мантии в известной степени дополнен и обогащен “субдукционным” компонентом. Количественную оценку степени такого обогащения можно дать, используя метод, предложенный Дж.Пирсом [Pearce et.al., 1995 ], теоретически и практически его обосновавшим. В основе решения лежит принцип попарной корреляции элементов по типу Me/Yb - Nb/Yb, где Me - любой оцениваемый элемент, а отношение Nb/Yb (или Ta/Yb) выбраны потому, что эти отношения наиболее характерны для мантийных составов, и не просто мантийных, а плюм-произведенных расплавов. Предпринятые решения в нашем случае показали, что наиболее сильным было дополнительное введение в систему бария ( Ba), оцениваемое в 97,5%. Для других щелочных металлов получаются чуть меньшие величины, тогда как для радиоактивных элементов и свинца величина введения снижается уже до 75%, а в случае легких лантаноидов даже до 50-55%. Но еще гораздо ниже она в ряду средних и тяжелых лантаноидов и в группе HFSE вообще; в частности, для Nd она составляет всего 20-25%, тогда для Zr она практически оказалась вообще нулевой.
Двухкомпонентный состав системы мантийного источника магматических расплавов комплекса можно, таким образом, интерпретировать введением в исходно мантийный состав дополнительного (“субдукционного”) компонента, обусловившего дополнительное избирательное обогащение некоторыми характерными элементами. Источником последних могли быть либо их повышенные концентрации в самой рециклированной, но еще “невыравненной” и неоднородной сублитосферной мантии, либо, что более вероятно, глубинные флюиды, поступавшие из астеносферной мантии как по зоне субдукции (и во время ее ), так и во время и в процессе получения исходных для триасовых вулканитов магматических расплавов. На это ясно указывает весьма высокое содержание легкоподвижных элементов при выском же отношении LILE /HFSE вообще и Ba/Nb, Th/Nb и т.п. в особенности. Представляется, что в целом возрастание LILE от низкощелочных пород к высокощелочным при одновременном возрастании LILE/HFSE, Ba/Nb и т.п. отражают все более высокую роль флюидов и летучих компонентов, коль скоро к ним LILE имеют высокое сродство и ими переносятся, тогда как HFSE переносятся самим расплавом.
Список литературы:

1. Иванов К.П. Триасовая трапповая формация Урала. М., Наука, 1974. 154с.

2. Коротеев В.А., Иванов К.С., Ерохин Ю.В., Федоров Ю.Н. Эволюция триасового базальтового вулканизма Западной Сибири (на примере Северо-Сосьвинского грабена) // Проблемы геологии и минералогии. Сыктывкар: Геопринт, 2006. с.160-175.

2. Крук Н.Н., Плотников А.В., Владимиров А.Г., Кутолин В.А. Геохимия и геодинамические условия формирования траппов Кузбасса // Докл.РАН, 1999, т.369, №6, c.812 - 815.

3. Медведев А.Я., Альмухамедов А.И., Кирда Н.П. Геохимия пермотриасовых вулканитов Западной Сибири // Геология и геофизика, 2003, т.44, № 1-2, с.86 - 100.

4. Dungan M.A., Lindstrom M.M., McMillan N.J. et.al. Open system magmatic evolution of the Taos Plateau volcanic field, northern New Mexico. 1.The petrology and geochemistry of the Servilleta basalt// Journ.. Geophis. Research, 1986, v.91, № B6, p.5999 - 6028.

5. Pegram W.J. Development of continental lithospheric mantle as reflected in the chemistry of the Mesozoic Appalachian Tholeiites, U.S.A.// Earth Planet. Sci. Letters, 1990, 97, №3/4, p.316 - 331.

5. Pearce J.A., Baker P.E., Harvey P.K. and Luff I.W. Geochemical Evidence for Subduction Fluxes, Mantle Melting and Fractional Crystallization Beneath the South Sandwich Island Arc // Journ. Petrol., 1995, v.36, № 4, p.1073 - 1109.



6. Sun S.-s. and McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implication for mantle composition and processes / in: A.D.Saunders and M.J.Norry (Eds.) Magmatism in the Oceanic Basins. Blacrwell,Oxford, 1989, p.313 - 345.
Каталог: uu2006 -> avtors
avtors -> Оcобенности извержения карымского вулкана в 2005 Г
avtors -> Петрофизические особенности магматитов южно-синегорской вулкано-тектонической впадины
avtors -> Особенности кристаллизации магматических камер
avtors -> Происхождение андезитов в результате коровой контаминации ба-зальтовых магм голоценовый вулканический конус горы мохнатень-ка
avtors -> Распределение элемент ов в системе расплав-оливин по экс-периментальным данным
avtors -> Пирокластические образования современных извержений андези-товых вулканов камчатки
avtors -> Тектонические закономерности размещения и геодинамические условия формирования верхнедевонских вулканических формаций припятск
avtors -> Механизм и химизм маргинального вулканизма
avtors -> Палеовулканические исследования в сибири


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©geo.ekonoom.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница