ИСТОЧНИКИ ГРАНИТОИДНЫХ МАГМ ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ:

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА

 

Геологический институт СО РАН Улан-Удэ, 2013

Цыганков А.А., Посохов В.Ф.

В последние 10-15 лет изучение магматизма Западного Забайкалья, представляющего собой одну из крупнейших на Земле гранитоидную провинцию, фокусировалось на определении абсолютного возраста пород, прежде всего гранитоидов, и, в меньшей мере, сопутствующих базитов.

Итогом этих исследований стало признание того, что основной объем гранитоидов региона, включая известково-щелочные граниты Ангаро-Витимского батолита (АВБ), на долю которых приходится не менее 2/3 от всех плутонических пород среднего (монцонитоиды, сиениты) и кислого (граниты, гранодиориты) состава, сформировался в конце карбона – начале перми, а не в раннем палеозое или протерозое, как считалось ранее.

При этом мнения расходятся в оценке продолжительности позднепалеозойского магматического цикла: по одним данным она составляла 55 – 60 Ма (330 – 275 Ма) [Цыганков и др., 2007; 20010], по другим – не превышала 20 - 22 Ма (303 – 286 Ма) [Ковач и др., 2012], что влечет за собой некоторые различия в интерпретации геодинамики гранитообразования, особенно гранитов АВБ.

Вторым важным достижением в области изучения гранитоидного и в целом, позднепалеозойского магматизма Западного Забайкалья стало изотопно-геохронологическое обоснование синхронности формирования гранитоидов разных геохимических типов, относимых к различным комплексам, что выдвигает на первый план петрологический аспект гранитообразования и, в первую очередь, проблему источников магм.

Особую интригу этой проблеме придает именно факт синхронности формирования пространственно сопряженных разнотипных гранитоидов, что со всей очевидностью указывает на участие разных источников в процессе магмообразования, а также на вероятное участие иных петрогенетических процессов, таких как смешение магм или их дифференциация.

1) AFS и PA граниты и сиениты ранне- и поздне-куналейского комплексов 280 – 273 и 230 – 210Ма соответственно.2) шошонитовая монцонит-сиенит-кварцевосиенитовая с синплутоническими базитами интрузивная серия (нижне-селенгинский комплекс), 285-278 Ма3) переходные, от высококалиевых CA до субщелочных (alkaline) граниты и кварцевые сиениты с синплутоническими базитами (зазинский комплекс), 305 – 285 Ма 4) высококалиевые CA кварцевые монцониты, кварцевые сиениты и габброиды (чивыркуйский комплекс), 305 – 285 Ма5) CA граниты баргузинского Комплекса (Ангаро-Витимский батолит), 330 – 310 Ма.Рифтовые зоны по (Ярмолюк, Кузьмин, 2012; Дорошкевич и др., 2012).

Позднепалеозойские гранитоиды Забайкалья

Общая последовательность позднепалеозойского магматизма Забайкалья и перекрытие во времени пространственно совмещенных,

но разных по составу гранитоидных комплексов.

Li-F граниты Безымянного массива (291.7±3.7 Ма) [Рампилов, Рипп, 2012] Щелочные породы

Сыннырской и Витимской провинции 287 - 306 Ма [Ярмолюк, Коваленко, 2003; Сотникова, 2009; Владыкин, 2009; Дорошкевич и др., 2011; 2012]

U-Pb определенияпо цирконам(бимодальный дайковый пояс и сиенограниты – Rb-Sr)

Баргузинский комплекс (Ангаро-Витимский батолит)

«Коровые» граниты:ксенолиты и останцыкристаллических сланцев и мраморов(ю.в. склон Баргузин-ского хр., рр. Алла, Курумканка)

δО18 , ‰: 8.3-10.9 (Zrn);10.4-14.5 (Qtz);εNd(T): - 5 ÷ - 8 (до -13);Isr (~ 0.707);ТDM-2 (Ma): 1600-1700 , до 2160  (автохтонные  гнейсограниты)

«мантийно-коровые»гранитоиды:

чивыркуйский,зазинский,нижне-селенгинский,ранне-куналейскийкомплексы

Зазинский к-с: εNd(Т): - 6 ÷ - 4, экстремальные значения -10.8 ÷ +2 ; ТDM-2 (Ma): ~1500 (1000 – 1900)

δО18 , ‰: 5.2-7.8 (Zrn), 4.3-5.9 (Ttn), 8.5-11.7 (Qtz)

Isr : ~ 0.706-0.707

Чивыркуйский к-с:

εNd(Т): - 7 ÷ - 3, ТDM-2 (Ma): 2000-1500

δО18 , ‰: 4.5 (Zrn), 5-8 (Ttn), 8-10 (Qtz)

Isr : ~ 0.706

Нижне-селенгин-ский к-с:

εNd(Т): - 6.7 ÷ - 3.5, ТDM-2 (Ma): 1400-1350

δО18 , ‰: 5.8-6.5 (Zrn), 3.5-6 (Ttn), 6.3-7.5 (Qtz)Isr : ~ 0.7052-0.7075

Улекчинский массив кварцевых сиенитов и лейкогранитов (300 Ма), Юго-Западное Забайкалье(зазинский комплекс, 305 – 285 Ма)

Улек

чин

«Смешанные (мантийно-коровые)» гранитоиды

чивыркуйского, зазинского, нижне-

селенгинского комплексов

Бурга

сски

й мас

сив

287

Ма

Бургасский кварцево сиенитовый массив(чивыркуйский комплекс, 305 -285 Ма)

Помимо мафических включений гранитоиды смешанного

(мантийно-корового) типа сопровождаются

комбинированными дайками и синплутоническими базитовыми

интрузиями (подтверждено изотопным датированием гранитоидов и базитов)

Шалутнский плутон(зазинский к-с)

Усть-Хилокский плутон (нижне-селенгинский комплекс)

Брянский массив(1600 км2), щелочно-полевошпатовые сиениты и щелочные граниты, 278 Ма;

δО18 : 6.2 – 8.6 ‰ (Qtz);εNd(T): - 5 ÷ - 1;Isr (~ 0.705);ТDM-2 (Ma): 1350-1300

Ранне-куналейскийкомплекс:

Хоринская вулканоплутоническаяАссоциация:щелочные кварцевые сиениты и граниты, щелочные риолиты и трахибазальты; 278 Ма

δО18 : 6.0 – 8.1 ‰ (Qtz);εNd(T): - 5 ÷ - 1;Isr (~ 0.705);ТDM-2 (Ma): 1350-1300

Ранне-куналейский комплекс

Barguzin 1700-1600 (2160)Chivyrkui 2000-1500Zaza 1500 (1000-1900)Low-Selenga 1400-1350Early-Kunalei 1350-1300Late-Kunalei 900-800

Suite TDM-2 (Ma)

Условия образования гранитоидов могут быть

разными !

Баргузинский комплекс (Ангаро-Витимский батолит)Известково-щелочные граниты Авто- и аллохтонная фации. Коровые ксенолиты (метаморфические породы не выше амфиболитовой фации). Коровая изотопия. Детритовые цирконы. Мафические включения или ассоциирующие базиты неизвестны.

ПЛАВЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ КОРЫ

Вариации состава обуслов-лены разной степенью сегрегации расплава (количеством реститово-го материала)

Чивыркуйский комплексвысококалиевые известково-щелочные кварцевые монцониты, кварцевые сиениты и габброиды

Максимально широкий «набор» петрографических разновидностей (от субщелочных габбро до кварцевых сиенитов), типоморфные - монцонитоидыМафические включения Габброидные дифференциаты в сложных (габбро-монцонитоидных) плутонахСмешанные (мантийно-коровые) изотопные характеристики

Прямое плавление соответствующих протолитовВнутрикамерная дифференциациямафических магмСмешение магм и последующаядифференциация гибридныхрасплавов

Геохимическое моделирование: смешение магмЧивыркуйский комплекс

Масс-балансовые расчеты Масс-балансовые расчеты выполнены с использованиемвыполнены с использованиемпрограмм: программ: Igpet,Igpet, Newpet, GPPNewpet, GPP..

Коэффициенты разделения-Коэффициенты разделения-по литературным данным.по литературным данным.

Зазинский комплекспереходные, от высококалиевых известково-щелочных до субщелочных (alkaline), граниты и кварцевые сиениты с синплутоническими базитами и комбинированными дайками

Субэвтектические лейкограниты с подчиненными кварцевыми сиенитами (ранние фазы отдельных плутонов). Мафические включения и редкие коровые ксенолиты. Синплутонические базитовые интрузии и комбинированные дайки. Максимально широкие вариации изотопных характеристик: от типично «коровых» до смешан- ных или с преобладанием «мантийной компоненты».

Выплавление гранитной эвтектики (коровые или смешанные протолиты);Дифференциция гибридных расплавов

Геохимическое моделирование: фракционная кристаллизацияЗазинский комплекс

Qtz-Qtz-монцонитмонцонит (чивыркуйского типа)

Зазинский гранит (остаточный расплав

66 wt. %)

Pl40 - 24.1%Amhp - 2.4%Bt - 5.2%

фракционирующие минералы

Fe-Ti - 1.8%Ap - 0.4%

Нижне-селенгинский комплексшошонитовая монцонит-сиенит-кварцевосиенитовая с синплутоническими базитами интрузивная серия

Высокая калиевая щелочность.Типоморфные разности – монцониты и кварцевые монцониты, при вариациях от шошонитовых габро до субщелочных гранитов.Синплутонические базитовые интрузии и комбинированные дайки.Смешанные (мантийно-коровые) изотопные характеристики.

Смешение мантийных и коровых магмПлавление мафических коровых протолитовДифференциация калиевыхмафических магм

Стадия I Стадия II

Comp-onentswt.%

Исходная ДочерняяComp-onents wt.%

Исходная ДочерняяМонцогаббро Монцонит Монцонит Сиенит

СреднееНаблю-даемый

Расчет-ный

СреднееНаблю-даемый

Расче-ный

n (n = 4) (n=2) n (n = 2) (n=1)

SiO2 50.59 57.09 57.1 SiO2 57.09 61.23 61.07

TiO2 1.5 1.12 0.9 TiO2 1.12 1.17 1.16

Al2O3 17.85 19.83 19.87 Al2O3 19.83 17.41 18FeO* 9.71 5.24 5.3 FeO* 5.24 4.74 4.74MnO 0.15 0.09 -0.24 MnO 0.09 0.11 0.1MgO 4.92 1.49 1.57 MgO 1.49 1.07 0.56CaO 7.2 3.52 3.37 CaO 3.52 2 1.58

Na2O 4.13 4.79 4.8 Na2O 4.79 5.34 4.72

K2O 2.31 4.93 4.71 K2O 4.93 5.67 6.04

P2O5 0.62 0.88 1.09 P2O5 0.88 0.26 0.82

Геохимическое моделирование: фракционная кристаллизация(Усть-Хилокский массив, нижне-селенгинский комплекс)

Сумма квадратов отклонений, R = 0.282 Сумма квадратов отклонений, R =1.65

МонцогабброМонцогаббро

Монцонит (остаточный расплав

35 wt. %)

Pl40 - 31.8%Amhp - 23.9%Bt - 4.8%

фракционирующие минералы

Fe-Ti - 4.1%Ap - 0.4%

Стадия I

МонцонитМонцонит

Сиенит (остаточный расплав

67.5 wt. %)

Pl40 - 27.7%Bt - 9.6%

фракционирующие минералы

Fe-Ti - 0.5%Ap - 0.9%

Стадия II

Таким образом, изотопные и геологические данные, дополненные результатами масс-балансовых расчетов,

позволяют сделать следующие выводы.

Среди позднепалеозойских гранитоидов Западного Забайкалья по условиям образования можно выделить три типа: • «коровые» граниты (баргузинский комплекс) – доминируют по объему и связаны с плавлением протерозойских метатерригенных протолитов; • «смешанные (мантийно-коровые)» гранитоиды – наиболее вариативны по составу, образуются за счет смешения коровых салических и мантийных мафических магм, дифференциации мантийных или гибридных расплавов; • щелочные гранитоиды - предполагается плавлением нижнекоровых мафических или смешанных протолитов, однако в целом вопрос остается открытым.

•Эволюция магматизма во времени заключается в смене корового гранитообразования мантийно-коровым при прогрессивном нарастании доли мантийной составляющей.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ