Типоморфизм цирконов пород Чаркынского вулкано-плутонического пояса как показатель их генезиса

ТИПОМОРФИЗМ ЦИРКОНОВ ПОРОД ЧАРКЫНСКОГО
ВУЛКАНО-ПЛУТОНИЧЕСКОГО ПОЯСА КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ИХ ГЕНЕЗИСА

ИГАБМ СО РАН, Якутск, пр. Ленина, 39, *****@***ru

В докладе изложены первые данные по результатам комплексного исследования типоморфизма цирконов субвулканических и гипабиссальных образований на примере Чаркынского вулкано-плутонического пояса (ЧВПП). ЧВПП прослеживается более чем на 80км вдоль северо-восточного борта Иньяли-Дебинского синклинория (рис. 1) и включает субвулканические и гипабиссальные массивы и изолированные поля вулканитов [Вишневский, 1973, 1986 гг.; Флеров и др., 1979].

Вулканогенные образования установлены в составе хангасской (J2a) свиты, сложенной алевропелитами, покровами палеотипных андезибазальтов и риодацитов, и безымяннинской (J2a–bj), состоящей из перемежающихся покровов андезибазальтов, андезидациов, риодацитов и их кластолав.

Субвулканические и интрузивные образования образуют цепочку выходов вдоль зоны регионального разлома. Они прорывают вулканогенно-осадочную толщу (см. рис. 1) и датируются концом поздней юры – ранним мелом. По составу выделяется две группы массивов [Трунилина и др., 2004].

К первой группе отнесены субвулканические тела и дайки диорит-гранодиоритового (андезит-дацитового) состава (массивы Южно-Хангасский, Наледный). Породы высокоглиноземистые (al/=2,0-3,6), принадлежат к известково-щелочной серии с ведущей ролью калия в сумме щелочей; по соотношениям Rb и Sr соответствуют производным мантийных и мантийно-коровых расплавов и представляют собой дифференциаты базальтоидной магмы. Сочетание петрогеохимических и минералогических особенностей указывает на происхождение материнского расплава в результате контаминации исходного мантийного расплава веществом нижней коры.

Ко второй, более молодой группе отнесены субвулканические массивы и дайки микрогранит - и риолит-порфиров (массивы Северо-Хангасский, Безымянный, «выход 789,0 м»). Породы высокоглиноземистые, принадлежат к известково-щелочной серии с ведущей ролью калия в сумме щелочей; по соотношениям Rb и Sr принадлежат к производным мантийно-коровых и коровых расплавов и представляют собой дифференциаты сиалической магмы; по сочетанию петрогеохимических параметров пород и их минералогических особенностей исходный расплав генерировался в нижней коре при участии тепла и флюидов глубинного происхождения.

По результатам изучения цирконовых популяций автором выделяется также промежуточная группа магматических тел, включающая дацитовые субвулканы Муочуньинской и Онньехской групп и ассоциирующие с ними дайки гранит - и гранодиорит-порфиров.

Для уточнения генезиса пород ЧВПП и выявления возможных типоморфных особенностей цирконов вулкано-плутонических пород был применен метод изучения цирконовых популяций [Pupin, 1980], доказавший свою состоятельность при решении подобных задач; методика работы детально рассмотрена автором ранее [Хабибулина, 2003]. Результаты исследования кристалломорфологии и состава цирконов отражены на рис. 2, 3 и в таблице.

Популяция цирконов риодацитов Хангасской свиты состоит из двух морфотипов – J2~90% и Q5~10% (см. рис. 2-3, 3, табл.). Кристаллы морфотипа J2 сильно оплавлены и содержат обильные темноцветные и рудные включения. Они почти стерильны в отношении фиксируемых примесей, а по величине ZrO2/HfO2 –это типичные цирконы средних по составу пород [Ляхович, 1973]. Эти особенности позволяют предположить их ксеногенный (реститовый?) характер. Кристаллы морфотипа Q5 – идиоморфные, с немногочисленными включениями, по составу заметно отличаются от вышеописанных – кратно возрастает содержание P2O5, Yb2O3. Величина ZrO2/HfO2 в ядрах (~60,75) близка к таковым показателям у J2 (~53,64), приближаясь к величинам, свойственным цирконам средних по составу пород [Ляхович, 1973]. Ядра затравки цирконов морфотипа Q5, по-видимому, унаследованы магмой риодацитового состава от более ранних этапов развития материнского расплава. Собственный же цирконовый материал риодацитов – лишь фрагментарные внешние оболочки кристаллов морфотипа Q5 с ZrO2/HfO2~48. Отсутствие более низкотемпературных морфотипов цирконов в популяции предполагает последовавшее при T=850-800оC излияние с моментальной кристаллизацией расплава при формировании покрова.

Популяции цирконов вулкано-плутонических пород 1 группы представляют собой типичную популяцию цирконов, кристаллизовавшихся в условиях изначально минимальной щелочности, несколько возрастающей в остаточном расплаве по мере становления на фоне падения температуры (см. рис. 2-1, 3, табл.). Цирконы морфотипа Е, резко выделяющиеся низкими, характерными для цирконов основных по составу пород, содержаниями HfO2 (0.91-1.07-1.04) унаследованы от предыдущих этапов эволюции расплава. Присутствие в породах первой группы оплавленных и резорбированных зерен гроссуляра [Трунилина и др., 2004], обычного минерала метаморфических пород региона (реликтовый минерал субстрата магмогенерации), позволяет предположить именно реститовую его природу. Полное отсутствие низкотемпературных морфотипов в популяциях позволяет предположить быструю кристаллизацию в приповерхностных условиях.

Популяции цирконов вулканоплутонических пород 2 группы – классические популяции коровых гранитоидов [Хабибулина, 2003]. Ядра-затравки цирконов морфотипа Q4-5, Q3 унаследованы от магм основного (ZrO2/HfO2>70) состава и, зачастую только фрагментарно, прикрыты тонкой оболочкой циркона со «средними» величинами ZrO2/HfO2=60-50 [Ляхович, 1973). Продуктами завершающей фазы развития материнского расплава в камерах становления являются только конечные оболочки среднетемпературных кристаллов Q3 и кристаллы средне - и низкотемпературных цирконов морфотипов S12-13, S8 и G1. Аномально высокие («основные») величины ZrO2/HfO2 в ядрах цирконов пород 2 группы указывают на опосредованное участие глубинного вещества при формировании сложнодифференцированных материнских расплавов.

Популяции цирконов вулкано-плутонических пород промежуточной группы (см. рис. 2-2, 3, табл.) представляют собой продукт средних по составу магм, переживших начальный период становления в обстановке камер закрытого типа на фоне медленно растущей щелочности среды кристаллизации. Отсутствие в популяциях низкотемпературных цирконов также предполагает быструю кристаллизацию при снижении температуры ниже 750оС (единичные цирконы S12-13) в приповерхностных условиях или же открытие камер с последующей мгновенной кристаллизацией при потере остаточных расплавов и флюидов. Заметный рост (а не наоборот) величин отношений ZrO2/HfO2 по направлению от наиболее к наименее высокотемпературным морфотипам (E→S11), имеющий место в популяциях, теоретически возможен при повышении температуры расплава в близповерхностной камере становления.

Таким образом, по характеру популяций цирконов и особенностям их составов породы ЧВПП, представляют собой отдельные последовательные дифференциаты развития единого магматического очага, генерированного при участии глубинного, основного по химизму, вещества, что согласуется с выводами петрологов [Трунилина и др., 2004]. На лицо схожесть составов высоко - и среднетемпературных морфотипов цирконов всех трех групп плутонических пород по высоким величинам ZrO2/HfO2 отношений и относительно повышенным содержаниям Р и Yb с составом цирконов морфотипа Q5 покрова риодацитов хангасской свиты. Это обстоятельство дает автору основание предполагать если не единый долгоживущий (периодически возобновляемый) источник для расплавов, сформировавших эффузивные вмещающие толщи и для расплавов сформировавших тела вулкано-плутонического пояса, то какую-то более сложную родственную связь.

Список литературы

Редкие элементы в акцессорных минералах гранитоидов. М.: Недра, 1973, 275с.

, , Состав магматических пород Чаркынского вулкано-плутонического пояса и его геодинамическая позиция //Тихоокеанская геология, 2003, Т.22, №6. С. 127-136.

, , Оловянно-вольфрамовое оруденение и магматизм Восточной Якутии. М.: Наука, 1979, 275с.

Типология и состав цирконов гранитоидов Верхояно-Колымских мезозоид (петрогенетическме аспекты). Якутск: Сахаполиграфиздат, 2003, 147 с.

Pupin J. P. Zircon and granite petrology // Contrib. to Miner. and Petrol., 1980, V. 73. P. 207-220.

Рис. 1. Тектоническая схема бассейна р. Чаркы (по , 1986 г.).

ИД – Иньяли-Дебинский синклинорий: Чаркы-Индигирская складчато-надвиговая система, 1 – зоны линейных складок (нижняя, средняя юра); 2 – брахиподобных, реже линейных складок (средняя, верхняя юра); 3 – чешуйчатых структур и складок пластического волочения (фронтальная часть); Чаркы-Иньялинская корневая система, 4 – зона узких линейных изоклинальных складок (нижняя, средняя юра); 5 – позднеюрский вулканический комплекс (а – эффузивно-осадочные фации; б – субвулканические и жерловые фации, тела и дайки); 6 – раннемеловые гранитоиды; 7 – зона развития брахиподобных и линейных складок верхнетриасовых терригенных отложений (ЧЭ – Чибагалах-Эрикитский антиклинорий); 8 – зона складчато-блоковых структур ордовик-каменноугольных терригенно-карбонатных отложений (Ч – Чималгинский антиклинорий); 9 – кайнозойские наложенные впадины (ВЧ – Верхне-Чаркынская, НЧ – Нижне-Чаркынская); разрывные нарушения: 10 – долгоживущие разломы, 11 – взбросы и надвиги, 12 – сдвиги, 13 – оси антиклиналей, 14 – оси синклиналей. Массивы Чаркынского вулкано-плутонического пояса: 1 – Северный Хангасский, 2 – Южный Хангасский, 3 – выход высоты 789,0 м, 4 – Безымянный, 5 – Горбы, 6 – Наледный, 7 – Муочуньинская группа, 8 – Онньохская группа, 9 – Мямундинский.

Рис. 2. Усредненные статистические диаграммы цирконовых популяций Чаркынского вулкано-плутонического пояса для пород: 1) – первой, 1-2) – промежуточной, 2) – второй группы, 3) – риодацитов хангасской свиты.

Рис. 3. Главные тренды эволюции цирконовых популяций (Pupin, 1980).

Тренды популяций цирконов из гранитоидов: 1-3 – коровых и преимущественно коровых источников; 4(а, b, c) – известково-щелочных и 5 – субщелочных серий гибридных мантийно-коровых источников; 6 – щелочных и 7 – толеитовых серий мантийных или существенно мантийных источников. Mu – предел распространения цирконовых популяций из мусковитовых гранитов (I. T<450), Ch – область распространения цирконовых популяций чарнокитоидов. I. A. – индекс агпаитности, I. T. – индекс температуры.

Поля расположения популяций цирконов пород Чаркынского вулкано-плутонического пояса: 1-й группы – а) дацитов и б) андезидацитовых порфиров Южно-Хангасского, в)плагиогранитов Наледного; промежуточной группы – г)дацитов из подошвы, д) порфировых дацитов, е) крупнопорфировых дацитов, ж) гранит-порфиров Онньеха, з) гранодиорит-порфиров Муочуньи; 2-й группы – и) микрогранитов выхода 789,0м, к) микрогранитов Безымянного, л) андезидацитов и м) кварцевых диоритовых порфиритов Северо-Хангасского; н) риодацитов хангасской свиты.