ЭКСПЛОЗИВНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ БАЗИТОВОГО МАГМАТИЗМА В МИРНИНСКОМ
И НАКЫНСКОМ КИМБЕРЛИТОВЫХ ПОЛЯХ ЯКУТИИ И ПРИРОДА
«КАЛИЕВЫХ ПИКРИТОБАЗАЛЬТОВ»
, ,
Институт земной коры СО РАН, Иркутск, *****@
В пределах Вилюйско-Мархинского дайкового пояса базитов, представляющего краевую северо-западную часть проявления обширной базальтовой магмогенерации в области Вилюйского палеорифта, наряду с интрузивной фацией базитов (дайки, силы, хонолиты) находятся эксплозивные продукты – базитовые трубки взрыва в Мирнинском районе, а также тела дезинтегрированных базитов в Накынском районе, отличающиеся по морфологии от типичных базитовых трубок взрыва. Согласно имеющимся данным, эксплозивные проявления в Мирнинском районе являются завершающими в развитии базитового магматизма, но предшествующими по отношению к кимберлитам. Что касается Накынского района, то в нем отдельные проявления флюидно-взрывной дезинтеграции базитов имели место и после становления кимберлитовых трубок [Томшин и др., 1998; Киселев и др., 2002]. Интерес к данным образованиям заключается в определении их вещественной специфики и структурно-тектонической позиции в разломно-дайковой системе Вилюйско-Мархинского пояса, которая, вероятно, во многом может быть близка структурным условиям локализации кимберлитовых тел. При изучении вещественного состава эксплозивных проявлений базитового магматизма в Мирнинском районе базиты в обломочной части брекчий были отнесены к толеит-базальтовой и щелочной оливин-базальтовой петрохимическиим сериям пород [Ротман, Серенко, 1985]. В составе последней серии установлены своеобразные калиевые и ультракалиевые породы – «калиевые оливиновые базальты и пикритобазальты», которые рассматривались как наиболее глубинные среди базальтов (субформация калиевых пикритобазальтов) и предлагались к использованию в качестве индикаторов при поисках кимберлит - и карбонатитсодержащих комплексов. Обоснование первично-магматической природы калиевых пикритобазальтов в основном базировалось на петрохимических данных обломков базитов, в разной степени претерпевших вторичные низкотемпературные изменения. При этом вкрапленники плагиоклаза, псевдоморфно замещенные калишпатом трактовались как субликвидусный санидин в парагенезисе с оливином (+/- пироксен). Полученные нами данные позволяют связывать высококалиевую специализацию и повышенную магнезиальность некоторой части обломков базитов из эксплозивных брекчий и сопряженных с ними мелких интрузивных тел, главным образом с их низкотемпературным метасоматическим преобразованием, сопровождаемых привносом калия, магния и ряда других элементов.
В Мирнинском кимберлитовой поле базитовые трубки взрыва располагаются в пределах главных магистральных разломов и оперяющих их более мелких разрывных нарушений. Отдельные фрагменты разломов подчеркнуты внедрением даек долеритов Вилюйско-Мархинского пояса. В некоторых разломах наблюдается пространственное совмещение базитового и последующего кимберлитового магматизма, что дает основание полагать, что базиты и кимберлиты при своем транзите к поверхности использовали одни и те же магмопроводящие разломы, по крайней мере на уровнях кристаллического фундамента и осадочного чехла. В Мирнинском районе выявлены десятки жерловин, выполненных эксплозивными брекчиями базальтового состава с гидрохимическим цементом, часто интенсивно метасоматизированными, что затрудняет расшифровку их первичной природы. Дезинтегрированная при эксплозии базальтовая составляющая в трубочном пространстве представлена в основном угловатыми обломками ( от первых мм до 10 см и более) гиалобазальтов, микропорфировых долеритов с интерсертальной и микродолеритовой структурой основной массы с вкрапленниками плагиоклаза, клинопироксена, реже – оливина. Ксеногенная часть брекчий состоит из карбонатных и алевропелитовых вмещающих пород. Закалочные фазы базальтовой жидкости определялись как витробазальты, обломки которых в брекчированном субстрате («туфах и кластолавах») имеют размеры от первых миллиметров до первых сантиметров. Порфировые вкрапленники в породах представлены лейстами измененного плагиоклаза размером от 0.3 до 1.5 мм. Стекловатая основная масса полностью девитрифицирована и замещена обычно хлорит-гидрослюдисто-карбонатным агрегатом. По данным в некоторых трубках взрыва вкрапленники оливинсодержащих витробазальтов представлены не только лейстами плагиоклаза, но и порфировыми вкрапленниками ортоклаз-санидина. При этом образование ортоклаз-санидина определялось спецификой исходного расплава, из которого он вместе с плагиоклазом кристаллизовался почти одновременно с оливином [Ротман, 1983, автореферат]. Данное обстоятельство, а также установленная широкая вариабильность в содержании щелочей (особенно калия) в базитах из трубок взрыва Мирнинского района послужили основанием предполагать их разнородность по вещественному составу. Одна часть из них была отнесена к толеитовой серии, а другая часть с повышенной щелочностью ( Ан-10, Ан-27, Ан-446, Ан-Т-10/72 и др.) – к производным щелочной оливин-базальтовой серии (трахибазальтовой формации). Высококалиевые базиты с повышенной магнезиальность были выделены в субформацию калиевых пикритобазальтов [Ротман, Серенко, 1985].
Аналогичная интерпретация природы вкрапленников калиевого полевого шпата была высказана при исследовании базитовой трубки Маар-Сиэнэ [Округин и др., 1988].
Здесь обломки базитов содержат как свежий (что редко), так и в разной степени измененный плагиоклаз, клинопироксен, обычно псевдоморфно замещенный оливин (редко – свежий), ильменит и титаномагнетит. Наряду с плагиоклазом в обломках базитов отмечается вкрапленники санидина, который наряду с клинопироксеном принимается в качестве типоморфного минерала. Санидин присутствует в виде пластинчатых выделений до 0.5-1 мм в длину, в том числе и в виде пойкилитовых вростков в клинопироксене, а иногда и в титаномагнетите. Из проанализированных на микрозонде полевых шпатов, шесть являются типичными калишпатами. Седьмой состав соответствует олигоклазу [Округин и др., 1988, табл. 2]. Санидин, часто наблюдаемый в сростании с клинопироксеном, вслед за рассматривался как продукт субликвидусной кристаллизации обогащенного калием родоначального базальтового расплава. Если упомянутый выше олигоклаз также считать субликвидусной фазой, то в таком случае приходится признавать наличие еще одного расплава с натровой специализацией. Реальность подобного петрогенетического сценария вызывает большие сомнения. Проведенные позднее исследования на микрозонде слабо измененных витрофировых базитов с вкрапленниками клинопироксена, относительно свежего оливина и полевого шпата из трубки Маар-Сиэнэ также показали, что полевой шпат относится к семейству калиевых полевых шпатов (устное сообщение ). Ущаповской по экспрессной методике [Афонина и др., 1979] рентгенометрическое определение калишпата из обломков базитов трубоки Ан-446 позволило отнести его к отожженному санидину [Ротман, 1983], а из трубки Маар-Сиэнэ (коллекция ) – к высокому санидину (?). Однако, в шлифах из данных образцов наблюдаются явные признаки псевдоморфного замещения вкрапленников первичного плагиоклаза калишпатом, гидрослюдами и хлоритом.
По главным петрохимическим параметрам, включающим содержание кремнекислоты, оксидов титана, магния, кальция, а также щелочей (с учетом потерь при прокаливании) слабо измененные обломки трубочных базитов в Мирнинском и Накынском районах в целом соответствуют составам интрузивных долеритов Мирнинского района. В пользу этого свидетельствует, например, сходство составов афанитовых микродолеритов, составляющих основную массу обломков в брекчиях в изученной нами трубки Лиственичная и среднезернистых дотрубочных долеритов (обломочных фрагментов силла, прорванного трубкой). Микродолериты брекчий, также как и интрузивные долериты Мирнинского района относятся к субщелочной серии базальтовых пород, в которых содержание двуокиси калия редко превышает 1.0-1.6 мас. %. Вторичные изменения базитов выражены в уменьшении содержания глинозема и суммарного железа, титана и в повышении содержания окиси магния до 10.57 мас. %.
По сравнению с обломками базитов, химический состав собственно эксплозивных брекчий варьирует в более широких пределах. Это обусловлено количеством примеси ксеногенного материала вмещающих трубки боковых пород, разным объемным соотношением обломочной части породы и цемента, а также варьирующим составом самого цемента от хлорит-гидрослюдисто-карбонатного до преимущественно карбонатного. В отличие от относительно стабильного (регулярного) суммарного содержания щелочей, а также количественных отношений между калием и натрием в слабо измененных обломках базитов из эксплозивных брекчий, в валовых пробах брекчий то и другое меняется в широких пределах. Примером может служить трубка Маар-Сиэнэ [Округин и др., 1988]. Судя по составу эксплозивных брекчий в интервале глубин 110-216 м (скв. 73,25/400), их щелочность значительно меняется. В интервале 110-153 м преобладают составы, в которых при общей повышенной щелочности натрий преобладает над калием (Na2О = 3.52-1.86, К2О=1.10-2.16 мас. %), а в интервале 153-216 м – наоборот, калий над натрием (Na2O = 0.60-1.72, К2О = 2.80-6.76 мас. %). При этом содержание MgO незакономерно изменяется от 9.27 до 14.74 мас. %. Судя по величине потерь при прокаливании (5.07-12.40 мас. %) данные породы претерпели сильное гидротермально-метасоматическое преобразование, сопровождаемое привносом магния и калия и выносом натрия. Эта особенность может быть отнесена к закономерности, которая характерна как для брекчий Мирнинского, так и Накынского районов. Вероятно, она связана с тем, что количественные отношения между содержащимися в них натрием и калием зависят от степени гидротермально-метасоматического преобразования, при котором содержащийся в базитах натрий переходит в подвижное состояние и выносится из породы. Что касается калия, то он, наоборот, привносится в породу. При этом происходит низкотемпературная частичная или полная калишпатизация (низкий санидин, адуляр) вкрапленников плагиоклаза в базитах и образование калишпат-смектитовой ассоциации по витрофировому и интерсертальному матриксу.
Установленное резко неравномерное распределение калия в разрезах трубки в некоторых трубках трубках Мирнинского района, а также в телах базитовых эксплозивных брекчий невыясненной формы в Накынском районе, усложняет решение проблемы источника калия в составе флюидно-гидротермальной ситемы, которая должна быть увязана с проблемой завершающей фазы эволюции базальтовой флюидно-магматической системы и образования самих трубчатых тел. Как показали детальные исследования интрузивных комплексов долеритов Норильского района, внутри долеритовых силлов нормальной щелочности появляются шлиры, линзы и структурно обособленные горизонты пород с повышенным содержанием щелочей [Рябов и др., 2000 , с. 94]. Это объясняется тем, что на конечной стадии магматического процесса имела место флюидно-магматическая дифференциация исходного расплава и появление обособленной флюидизированной фазы расплава с повышенной щелочностью, которое могло отразиться в неравномерном распределения щелочей (в частности, калия) при остывании и раскристаллизации некоторых интрузивных тел долеритов. Аналогичная ситуация также могла иметь место в Мирнинском и Накынском районах. Следует иметь в виду, что теоретически возможное неравномерное распределение щелочей на стадии метамагматического ощелачивания, при становлении интрузивных тел затушевывалось более поздним привносом калия при гипергенезе и его действительный вклад в данном случае оценить практически невозможно. Само по себе наличие санидина в обломках базитов еще не дает основания рассматривать его как субликвидусную высокотемпературную фазу, поскольку промежуточные ортоклаз-санидины являются обычными аутигенными минералами в случае высокой активности в окружающей среде калия. Высокие содержания калия в океанических базальтов связывают с калишпатизацией плагиоклаза. У нас имеются весомые доказательства того, что этот процесс интенсивно протекал именно в местах эксплозивной активности базитового магматизма, которые в структурном отношении были наиболее благоприятны для повышенной миграции калийсодержащих растворов. Последние производили локальное низкотемпратурное метасоматическое преобразование дезинтегрировнных базитов, которое с одной стороны выражалось в калишпатизации плагиоклазов как во вкрапленниках, так и в матриксе, а с другой – в переносе магния из вмещающих доломитизированных известняков в базиты, что повышало их суммарную магнезиальность. Мы полагаем, что именно таким способом происходило образование так называемых «калиевых пикритобазальтов». Важно подчеркнуть, что наиболее калийсодержащими (К20 до 7 мас. %) являются именно те базиты, которые претерпели наибольшее метасоматическое преобразование. При этом из пород происходил вынос натрия (Na2O до 0.5 мас. %). В более крупных обломках базитов наблюдается концентрически-зональный тип изменений. Во внешних, интенсивно преобразованных их частях отмечается увеличение магния и практически полная калишпатизация плагиоклаза, тогда как в центральной части обломков в целом сохранен исходный минеральный состав. Состав новообразованного калишпата стехиометрически отвечает практически чистому ортоклазу, что отличает его от калишпатов магматического генезиса.
Список литературы
, , Диаграмма структурного состояния щелочных полевых шпатов в рентгенометрических координатах и экспрессная методика его определения // Известия АН СССР. Сер. геол., 1979, № 5. С. 73-82.
, , Геодинамика развития кимберлитового и базитового магматизма в области Вилюйского палеорифта // Отечественная геология, 2002, № 4. С. 40-45.
, , и др. Особенности минерального и химического составов пород базитовой трубки взрыва Маар-Сиэнэ (Река Большая Ботуобия) / Топоминералогия и типоморфизм минералов: Сборник научных тудов. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1988. С. 56-65.
Базитовые трубки взрыва Западной Якутии. Автореферат канд. диссертации. Иркутск, 1983, 27 с.
, Петрологические особенности базитов трубок взрыва Западной Якутии / Геология и полезные ископаемые Восточной Сибири. Новосибирск: Наука, 1985. С. 173-183.
, , Магматическик образования Норильского района. Т. 1. Петрология траппов. Новосибирск: Изд-во Нонпарель, 2000, 408 с.
, , и др. Особенности магматических образований Накынского кимберлитового поля Якутской провинции // Геология и геофизика, 1998, № 12. C. .
