Особенности позднепалеозойского рифтогенного вулканизма
в обстановке активной континентальной окраины
(Гоби-Тяньшаньская рифтовая зона, Южная Монголия)
1, 1, 2
1Институт геологии рудных месторождений, петрографии и геохимии РАН, Москва, *****@***ru
2Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург
В позднепалеозойское время территория Центрально-Азиатского складчатого пояса служила ареной для масштабного континентального магматизма. Однако характер его проявлений существенно менялся во времени. В раннем и среднем карбоне на южной окраине Северо-Азиатского палеоконтинента происходило формирование обширных вулканических полей пород дифференцированной базальт-андезит-дацит-риолитовой серии и сопряженных с ними интрузивных массивов гранодиорит-гранитового состава. Магматизм этого этапа обусловлен развитием территории в режиме активной континентальной окраины, связанной с субдукцией океанической плиты под складчатое обрамление Сибири. С конца позднего карбона состав и особенности локализации магматических проявлений кардинально изменились. Здесь возникли системы узких широтновытянутых грабенов вложенных в структуры активной континентальной окраины, в которых сосредоточены вулканические породы бимодальной базальт-комендит-пантеллеритовой ассоциации, массивы щелочных гранитов и протяженные дайковые пояса. Такие ассоциации являются типичными для континентальных рифтов, как, например, Восточно-Африканский рифт или Тунисский рифт (о. Пантеллерия), а характер проявлений (грабены и дайковые пояса) определенно фиксирует обстановку растяжения. Это позволило объединить близкие по возрасту грабены и массивы щелочных гранитов в рифтовые зоны Центрально-Азиатской рифтовой системы. Развитие рифтовой системы связывается с перекрытием континентальной литосферой горячей точки мантии [Ярмолюк и др., 2005] или срединно-океанического хребта, положение которого контролировалось горячей точкой и дальнейшим продвижением континента над такой мантийной структурой. Наиболее южной, наиболее ранней и наиболее приближенной к краю палеоконтинента в рифтовой системе Центральной Азии является Гоби-Тяньшаньская рифтовая зона (ГТРЗ) (рис.), которая в современной структуре складчатого пояса совпадает с хребтами Гобийского Тянь-Шаня и трассируется от Центрального Казахстана через Северо-Западный Китай южнее Джунгарского массива в Южную Монголию на расстоянии около 3000 км. Геологические взаимоотношения свидетельствуют о незначительном перерыве во времени между окраинно-континентальным магматизмом и рифтогенным: породы бимодальной ассоциации, как правило, залегают структурно согласно на окраинно-континентальных вулканитах и отделены лишь маломощной пачкой туфогенно-осадочных пород. Палеоботанические данные согласуются с этим и, кроме того, показывают, что на западе ГТРЗ рифтогенный магматизм протекал раньше (поздний карбон - начало ранней перми), чем на востоке (ранняя - начало поздней перми) [Ярмолюк и др., 1981].
Выполненные нами геохронологические исследования подтвердили результаты флористического датирования. Так для щелочных гранитов на западе ГТРЗ установлен U-Pb методом по циркону возраст 318±1 млн. лет (рис.) [Козловский и др., 2005]. В пределах ошибки этому возрасту соответствует наклон Rb-Sr региональной изохроны по валовым пробам вулканитов и даек бимодальной ассоциации 314±5 млн. лет. На востоке ГТРЗ был продатирован Хан-Богдинский многофазный массив щелочных гранитоидов (рис.), для которого по циркону из щелочных гранитов главной интрузивной фазы был установлен возраст 290±1 млн. лет, а из щелочно-гранитных пегматитов 2-ой фазы - 292±1 млн. лет. Этим значениям соответствуют и оценки возраста по Rb-Sr региональным изохронам для интрузивных пород - 287±3 млн. лет, и вулканитов бимодальной ассоциации - 291±4 млн. лет. Таким образом, формирование ГТРЗ растянулось почти на 30 млн. лет с 318 до 290 млн. лет назад.
Время окраинно-континентальных магматических событий было нами определено по тоналитам из хр. Эдеренгийн-Нуру на юго-западе Монголии (рис.), пространственно связанным с выходами вулканитов дифференцированного комплекса. Для этих пород установлен U-Pb методом по циркону возраст 329±1 млн. лет. По трахириолитам из провесов кровли Хан-Богдинского щелочно-гранитного массива (рис.) также установлен возраст 331±1 млн. лет. Геологические и возрастные взаимоотношения между окраинно-континентальным и рифтогенным магматизмом позволили сделать вывод, что в интервале времени 330-318 млн. лет назад произошла геодинамическая перестройка на окраине Северо-Азиатского палеоконтинента, заключающаяся в отмирании зоны субдукции и связанного с ней дифференцированного магматизма и заложении зон внутриконтинентального рифтогенеза с бимодальным и щелочно-гранитным магматизмом.
Специфической чертой магматизма ГТРЗ стало участие на ряду со щелочно-салическими вулканическими и интрузивными породами гранитоидов нормального ряда щелочности, которые по геологическим взаимоотношениям имеют близкий с рифтогенными породами возраст. Так в хр. Тост массив биотитовых гранитов сформировался между двумя актами щелочно-гранитоидного магматизма: с одной стороны, он прорывает крупное тело щелочных гранитов, с другой стороны, его секут многочисленные дайки щелочных гранитов и базитов бимодального дайкового пояса [Козловский и др., 2006]. На западе ГТРЗ крупный широтновытянутый гранодиорит-гранит-плагиогранитный плутон хр. Атас-Богд (рис.) сформировался после окраинно-континентального магматизма и на завершающей стадии был пронизан системой субпараллельных базитовых даек. Возраст этого массива был установлен U-Pb методом по циркону и составил 302±3 млн. лет. На востоке ГТРЗ в районе Хан-Богдинского массива биотитовые граниты (рис.) занимают секущее положение по отношению к окраинно-континентальным структурам и в то же время отмечаются в ксенолитах щелочных гранитов. Для этих гранитов установлено время формирования – 290±1 млн. лет, что в точности соответствует возрасту щелочных гранитов массива. Такие геологические и возрастные взаимоотношения позволяют рассматривать гранитоидов нормального ряда щелочности как результат анатексиса пород континентальной коры под действием тепла рифтогенных базитовых магм. Возникновение таких анатектических гранитоидов не является характерной чертой магматизма в обстановке растяжения. Вероятно, их образование обусловлено условиями сжатия, время от времени проявляющимися в сложной геодинамической обстановке рифтогенеза на окраине континента.
Среди рифтогенных пород ГТРЗ наибольшее число по составу отвечают базальтоидам (базальтам, трахибазальтам, андезибазальтам и трахиандезибазальтам) и щелочным риолитам, среди которых по соотношению глинозема и железа выделяются комендиты (FeOобщ 1.5–5.7 %, Al2O3 10.5–15.4 %) и пантеллериты (FeOобщ 5.2–7.5 %, Al2O3 9.1–10.2 %). В ограниченном количестве в рифтогенных ассоциациях наблюдаются андезиты – породы не типичные для континентальных рифтов, и трахиты. Для всех рифтогенных пород характерны отрицательные аномалии Nb, Ta и положительные K и Pb. Эти аномалии отличают рифтогенные породы ГТРЗ от других проявлений рифтогенного магматизма и свидетельствуют об участии в источнике пород бимодальной ассоциации метасоматизированной мантии. Наиболее вероятно, такая метасоматизированная мантия являлась реликтом мантийного клина, сформированного в результате раннекаменноугольной субдукции океанической плиты под край Северо-Азиатского палеоконтинента. В средне-позднекаменноугольное время породы метасоматизированного мантийного клина вовлекались в процессы рифтогенеза, вызванного перекрытием краем палеоконтинента мантийного плюма.
Геохимические взаимоотношения базальтоидов и андезитов ГТРЗ свидетельствуют о том, что последние не являются дифференциатами первых [Козловский и др., 2006]. При переходе от базальтоидов к андезитам не наблюдается увеличения содержаний несовместимых микроэлементов, как это должно было бы быть при кристаллизационной дифференциации. Андезиты по сравнению с базальтоидами имеют отличные отношения несовместимых элементов, в частности, боле низкие Nb/U, более высокие Th/Ta и др. Такое смещение составов наиболее вероятно связано с контаминацией рифтогенных базальтоидов кислыми породами континентальной коры или анатектическими выплавками из них. Последний вариант более вероятен, поскольку анатектические гранитоиды своим возникновением обязаны рифтогенным базитовым магмам, которые частично могли ассимилировать коровые расплавы при подъеме.
В генезисе кислых пород бимодальных ассоциаций ГТРЗ также значительную роль играли анатектические коровые выплавки. Для всех щелочно-салических пород бимодальных ассоциаций фиксируются линейные положительные корреляции между несовместимыми элементами, типичные для продуктов кристаллизационной дифференциации. Исключение составляет Th, содержания которого в комендитах и некоторых щелочных гранитах отклоняются от линейного тренда, образованного составами пантеллеритов, в сторону более высоких значений, типичных для анатектических гранитоидов или кислых пород континентальной коры. Соответствующие отклонения фиксируются и для отношений несовместимых элементов с Th (Nb/Th, Th/Y и др.) которые в трахитах и пантеллеритах приблизительно постоянны, а в комендитах и щелочных гранитах выше (Th/Y) или ниже (Nb/Th). Составы таких пород удовлетворяют модели AFC, т. е. фракционной кристаллизации трахитового расплава с ассимиляцией кислых пород континентальной коры или анатектических выплавок из нее. В генезисе пантеллеритов роль контаминации была незначительна.
Таким образом, сложная геодинамическая обстановка, сложившаяся в позднем палеозое на южной окраине Северо-Азиатского палеоконтинента, сочетающая условия сжатия и окраинно-континентальный магматизм с условиями растяжения и рифтогенным бимодальным магматизмом отразилась на составе продуктов рифтогенного магматизма. В таких условиях возникли необычные для зон рифтогенеза массивы гранитоидов нормального ряда щелочности, связанные с анатектическим плавлением пород континентальной коры под действием тепла рифтогенных магм.
Параллельное существование мантийных расплавов (и их дифференциатов) с коровыми не могло проходить без частичного их смешения. Результатом такого смешения стали андезиты и комендиты.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект ), проекта «Ведущие научные школы», Программы фундаментальных исследований ОНЗ РАН № 10.
Список литературы
М, , Источники базальтоидного магматизма в условиях рифтогенеза на активной континентальной окраине (на примере бимодальной ассоциации хребтов Ноён и тост позднепалеозойской Гоби-Тяньшаньской рифтовой зоны, Южная Монголия) // Петрология, 2006, № 4 (в печати).
, , и др. Возраст бимодального и щелочно-гранитного магматизма Гоби-Тяньшаньской рифтовой зоны, хребет Тост, Южная Монголия // Петрология, 2005, Т. 12, № 2. С. 218-224.
, , и др. Возраст комендит-щелочногранитных ассоциаций Южной Монголии // Изв. АН СССР. Сер. геол., 1981, № 9. С. 40–48.
, , и др. Позднепалеозойская – раннемезозойская рифтовая система Центральной Азии: состав и источники магматизма, закономерности формирования и геодинамика / «Проблемы тектоники Центральной Азии». М.: ГЕОС, 2005. С. 197–236.
