ПЕРВЫЕ ДАННЫЕ О ВОЗРАСТЕ И ПЕТРОЛОГИИ ВУЛКАНИТОВ
«ПОДСТИЛАЮЩИХ» ОСНОВАНИЕ БАЙКАЛЬСКОЙ СЕРИИ ПОЗДНЕГО РИФЕЯ
(ЮГ СИБИРСКОГО КРАТОНА)

¹ Д. П. Гладкочуб, ¹ Т. В. Донская, ¹ А. М. Мазукабзов, ¹ А. М. Станевич, ² С. А. Писаревский

¹ Институт земной коры СО РАН, Иркутск, dima@crust.irk.ru

² Университет Западной Австралии, Перт, Австралия, spisarevsky@tsrc.uwa.edu.au
Важными индикаторами стадии деструкции суперконтинентов и раскрытия новых океанических бассейнов являются вулканогенные и осадочные комплексы пассивных континентальных окраин. В пределах южной части Сибирского кратона в качестве образований неопротерозойской пассивной окраины кратона, заложение которой было связано с раскрытием Палеоазиатского океана, рассматриваются нижние горизонты байкальской серии. На ряде участков их распространения (голоустенская свита) присутствуют фрагменты вулканических и вулканогенно-осадочных пород, относимых к хотской (или нуганской) свите [Геологическая карта…, 1964; Маслов, 1983 и др.]. Существует несколько вариантов трактовки контакта вулканитов хотской (нуганской) свиты с отложениями основания байкальской серии. Так, согласно региональной стратиграфической схемы [Решения…, 1978] закреплено несогласное налегание нижней подсвиты голоустенской свиты на науганскую (хотскую) свиту. Однако, в ряде случаев (бассейны рек Малая и Правая Иликта, малая Лена) описано согласное налегание доломитов нижней подсвиты голоустенской свиты на осадочные отложения, относимые к нуганской (хотской) свите (описание контакта см. [Маслов, 1983]). Сближенное и даже частичное совмещение во времени проявления «хотского» вулканизма и осадконакопления байкальского времени допускается также для Северного Прибайкалья (верховья рек Ондоко, Олокит, Чая) [Маслов, 1983]. Стоит заметить, что во всех существующих в настоящее время стратиграфических схемах [Решения…, 1973; Маслов, 1983; Маслов, Кичко, 1985 и др.], возраст вулканогенных и вулканогенно-осадочных отложений хотской (нуганской) свиты рассматривался как среднерифейский или позднепротерозойский [Рябых, Рябых, 1979; Постников, 2001 и др.]. Непосредственно выше этого «хотского» уровня, традиционно, помещались отложения байкальской серии.

С целью изучения и изотопного датирования вулканитов хотской свиты как стартовой точки для отсчета начала эволюции рифейской пассивной окраины Сибирского кратона были проведены исследования в бассейне р. Барлог (правый приток р. Бугульдейка). На рассматриваемой территории отложения хотской свиты залегают на гранитах приморского комплекса. Контакты с породами голоустенской и улунтуйской свит байкальской серии в обнажениях не вскрыты и, согласно Геологической карты масштаба 1:50000 имеют тектонический характер. В разрезе хотской свиты присутствуют темно-зеленые и зеленовато-серые эффузивы, гравелиты, а также маломощные прослои конгломератов. Степень метаморфического преобразования пород не превышает условий зеленосланцевой и нижних степеней эпидот-амфиболитовой фации. Конгломераты представлены редкогалечными разностями, которые вверх по разрезу переходят в гравелиты и песчанистые сланцы. В гальках присутствуют, главным образом, различные по зернистости гранитоиды. Гравелиты сложены кварцем, измененным плагиоклазом и обломками эффузивов. Особенности разреза осадочной пачки хотской свиты свидетельствуют о хаотической природе ее накопления в условиях неспокойного тектонического развития.

Для петролого-геохимического изучения было отобрано более 30 проб вулканитов, относимых к хотской свите. Среди исследованных вулканитов присутствуют измененные порфириты базальтового и андезитобазальтового состава. Главными минералами рассматриваемых пород являются плагиоклаз, эпидот и актинолит, иногда хлорит, в варьирующих пропорциях. Из реликтовых минералов относительной сохранностью обладает лишь плагиоклаз, который в своей основной массе раскислен и перекристаллизован в мелкозернистый соссюритизированный агрегат. Реликты плагиоклаза соответствуют андезину (№№ 32-34). В отдельных образцах угадываются реликты порфировых выделений плагиоклаза. Первичный пироксен в вулканитах не сохранился. Скелетные формы этого минерала выполнены актинолитом, хлоритом и эпидотом. Вулканическое стекло основной массы раскристаллизовано и замещено тонкими игольчатыми выделениями актинолита, землистым агрегатом эпидота, чешуйчатыми образованиями зеленоватого хлорита.

Все проанализированные эффузивы могут быть отнесены к единой базальт-андезитобазальтовой серии. Для пород характерна умеренная глиноземистость, низкие содержания TiО₂ (0,56-0,82%) и K₂O (0,09-0,81%). По петрохимическим характеристикам породы отвечают составам известково-щелочной серии. Согласно классификациям [Meschede, 1986; Pearce, Norry, 1979] вулканиты близки к базальтоидам внутриплитных обстановок растяжения. Индекс дифференцированности вулканитов (Mg#) варьирует от 69 в базальтах до 44 анзезитобазальтах. В породах отмечается отчетливая корреляция концентраций Cr, Ni, Co с величиной Mg#. Однако, содержания высокозарядных (Y, Zr, Nb, Ti) и крупноионных литофильных (Rb, Sr, Ba) элементов не демонстрируют четко выраженной корреляции с индексом дифференцированности, свидетельствуя о том, что многообразие химических составов вулканитов, вероятно, не может быть объяснено простой моделью фракционной кристаллизации. Изученные породы имеют высокие значения отношений Th/Ce (0.07 – 0.13), Th/Ta (2.7 – 16.4), умеренные значения Nb/U (< 22) и Ce/P (<10), высокие содержания Th (до 5,4 г/т) и отрицательные аномалии по Nb-Ta, P и Ti, отчетливо выраженные на мультиэлементных спектрах. Все эти особенности в большей степени типичны для пород континентальной коры [Taylor, McLennan, 1985; Rudnick, Fountain, 1995], нежели для базальтов типа MORB и OIB [Sun, McDonough, 1989]. В пользу комбинации процессов фракционной кристаллизации и коровой контаминации (AFC) как механизма ответственного за формирование геохимических характеристик расплавов свидетельствует отрицательный наклон тренда на диаграмме в координатах SiO₂ – (¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd). О возможной литосферной природе магматического очага (литосферная мантия) свидетельствуют высокие значения La/Nb (2,1-4,7) и La/Ta (до 75,41) модулей, рассчитанные для хотских вулканитов [Thompson, Morrison, 1988].

Авторами работы были проведены геохронологические исследования вулканитов хотской свиты. Работы выполнялись на масс-спектрометре SHRIMP-II в Центре масс-спектрометрии при Университете Кетина (г. Перт, Западная Австралия). В результате исследований было установлено, что возраст пород составляет 273 млн. лет (конкордантное значение по 11 зернам циркона). При этом, из 16 проанализированных зерен не было встречено ни одного захваченного циркона с возрастом типичным для пород фундамента Сибирского кратона (2,5 или 2,0 – 1,85 млрд. лет). Последнее наблюдение особенно интересно в связи с тем, что захваченные цирконы с подобными «сибирскими» возрастами присутствуют практически повсеместно в базитах, сформировавшихся в пределах Сибирского кратона (личные наблюдения авторов по результатам датирования на SHRIMP-II различных по возрасту комплексов интрудирующих Сибирский кратон).

Полученное значение возраста вулканитов позволяет изъять хотскую свиту из разреза мезо- неопротерозоя, а также переосмыслить тектоническую эволюцию южной части Сибирского кратона в позднем палеозое. В решении вопроса об условиях образования вулканитов и объяснения их положения в пределах краевой части кратона просматривается два основных варианта: 1) вулканиты образовались в пределах кратона (практически in situ); 2) вулканиты были образованы в пределах прилегающей складчатой области и в последующем надвинуты на окраину кратона.

В качестве аргументов противоречащих первой модели может выступать отсутствие среди проанализированных цирконов захваченных зерен с типичными «сибирскими» возрастами, а также отсутствие в регионе подводящих каналов, вулканических построек и(или) каких-либо областей растяжения (мощный разлом, рифт, грабен) с наличием которых можно было бы связать формирование изученных вулканитов. В то же время, оба этих аргумента могут быть использованы для подкрепления гипотезы об образовании вулканитов в пределах складчатого пояса, располагающегося в настоящее время на расстоянии менее 30 км от места распространения вулканитов. Интересно, что тектонические пакеты, содержащие в своем составе базальты и андезитобазальты близкого к хотским вулканитам химического состава, присутствуют поблизости в районе бухты Цаган-Заба [Рябых, Рябых, 1979]. В этом районе вулканиты и ассоциирующие осадочные толщи (цаган-забинская серия неопределенного возраста) тектонически залегают на раннепалеозойских интрузивных и метаморфических породах Ольхонской коллизионной системы Центрально-Азиатского складчатого пояса. Вероятно, изученные вулканиты хотской свиты и близкие к ним по составу и структурному положению (тектонические пакеты) вулканогенные образования цаган-забинской свиты предварительно могут рассматриваться как своего рода аналоги. Однако для более надежного обоснования этого предположения требуется проведение дальнейших исследований.

Имеющиеся данные позволяют предположить, что вулканические и ассоциирующие с ними вулканогенно-осадочные породы хотской свиты были сформированы 273 млн. лет назад в пределах кратонизировавшегося в раннем палеозое (500–470 млн. лет) [Донская и др., 2001] участка складчатой области прилегающей к кратону. Обстановка растяжения, ответственная за формирование вулканитов, вероятно, была обусловлена рифтогенными процессами протекавшими в тылу позднепалеозойской активной континентальной окраины [Zorin, 1999]. Надвигание фрагментов хотской свиты на краевые части кратона могло иметь место в поздней юре, одновременно с формированием мощных позднеюрских надвигов, широко представленных в пределах южной части Сибирского кратона.

Исследования выполнены при поддержке РФФИ (грант № 04-05-64412), грантов Президента РФ МД-1720.2005.5 и НШ 7417.2006.5, Фонда содействия отечественной науке, Интеграционных программ СО РАН ОНЗ-10.1 и ОНЗ 6.5, а также ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)» № РНП.2.2.1.1.7334.

Список литературы

Геологическая карта СССР масштаба 1:200000. Серия Прибайкальская. Лист N-48-XXXV. М.: Недра, 1964, 95 с.

Донская Т. В., Скляров Е. В., Гладкочуб Д. П. и др. Прибайкальский коллизионный метаморфический пояс // Докл. РАН, 2000, Т. 374, № 1. С. 79-83.

Маслов В. К. О перерывах в осадконакоплении и корреляции разрезов среднего-верхнего рифеяв Западном Прибайкалье // Геология и геофизика, 1983, № 7. С. 30-41.

Маслов В. К., Кичко А. И. Рудная зональность в отложениях среднего- верхнего рифея Западного и Северо-Западного Прибайкалья // Литология и полезные ископаемые, 1985, № 6. С. 83-96.

Постников А. А. История развития Байкало-Вилюйского бассейна в позднем докембрии // Суперконтиненты в геологическом развитии докембрия. Мат. совещ. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2001. С. 208-212.

Решения Всесоюзного стратиграфического совещания по докембрию, палеозою и четвертичной системе Средней Сибири. Новосибирск: СНИИГГиМС. 1983. 215 с.

Рябых А. М., Рябых Э. М. Докембрийские субвулканические структуры в центральной части Западного Прибайкалья // Докембрийские субвулканические структуры Прибайкалья. Н.: Наука, 1979. С. 56-59.

Meschede M. A method of discriminating between different types of mid-ocean ridge basalts and continental tholeiites with the Nb-Zr-Y diagram // Chemical Geology; 1986, 56. Р. 207-218.

Pearce J. A., Norry M. J. Petrogenetic implications of Ti, Zr, Y and Nb variations in volcanic rocks // Contrib. Mineral. Petrol., 1979, 69. Р. 33-47.

Rudnick R. L., Fountain D. M. Nature and composition of the continental crust: a lower crustal perspective // Reviews of Geophysics, 1995, 33. Р. 267-309.

Sun S., McDonough W. F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes // In: Saunders A.D., Norry M.J. (Eds.) Magmatism in the Oceanic Basins. Geol. Soc. London. Spec. Pub., 1989, V. 42. P. 313-345.

Taylor S. R., McLennan S. M. The continental crust: its composition and evolution. Blackwell, Oxford Press. 1985, 312 p.

Thompson R. N., Morrison M. A. Asthenospheric and lower-lithospheric mantle contributions to continental extension magmatism: an example from the British Tertiary Province // Chem. Geol., 1988, 68. P. 1-15.

Zorin, Yu. A. Geodynamics of the western part of the Mongolia-Okhotsk collisional belt, Trans-Baikal region (Russia) and Mongolia // Tectonophysics, 1999, 36. P. 33-56.