Источники вещества и закономерности эволюции миоцен-плейстоценового щелочного магматизма северо-восточной части аравийской плиты (данные Sr–Nd–Pb изотопной систематики и K–Ar геохронометрии)
- Авторы: Чугаев А.В.1, Парфенов А.В.1, Лебедев В.А.1, Чернышев И.В.1, Oyan V.2, Özdemir Y.2, Oyan E.2, Гольцман Ю.В.1, Рассохина И.В.1, Гареев Б.И.3, Баталин Г.А.3, Павлидис C.Б.1
-
Учреждения:
- Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) Российской Академии наук
- Van Yüzüncü Yil University
- Казанский Федеральный университет
- Выпуск: Том 69, № 2 (2024)
- Страницы: 3-31
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/0016-7525/article/view/660493
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0016752524020014
- EDN: https://elibrary.ru/KPEOIM
- ID: 660493
Цитировать
Полный текст



Аннотация
Проведено петрографическое, геохимическое, геохронологическое и изотопно-геохимическое изучение базальтов повышенной щелочности из трех ареалов молодого магматизма в пределах северо-восточной части Аравийской плиты (юго-восточная Турция) – Батман, Курталан и Алемдаг. Все изученные вулканиты имеют основной состав при небольших вариациях содержания SiO2 (44.2– 48.3 мас. %). Породы относятся к натровым умеренно-щелочной и щелочной петрохимическим сериям и представлены базальтами, гавайитами, тефритами и базанитами. Полученные K-Ar возрастные данные свидетельствуют о том, что вулканизм в данном регионе развивался на протяжении 5 млн лет с конца миоцена до середины плейстоцена в течение четырех разделенных перерывами импульсов: 5.9– 4.9 (ареал Батман, гавайиты), ~3.0 (плато Алемдаг, I фаза, базальты), 2.0 – 1.9 (плато Алемдаг, II фаза, тефриты) и 1.5 – 1.3 млн лет назад (плато Алемдаг, III фаза, ареал Курталан, базальты). Сопоставление пространственно-временных закономерностей развития магматической активности в изученной части Аравийской плиты и на территории расположенного к западу крупнейшего в регионе базальтового плато Караджадаг свидетельствует о неполной синхронности проявлений магматической активности в разных частях Аравийской плиты в конце миоцена – плейстоцене. Результаты Sr-Nd-Pb изотопно-геохимического изучения показывают, что на разных этапах развития молодого базальтового вулканизма в пределах северной части Аравийской плиты в магмогенерации под этим регионом принимали участие различные мантийные источники. Начальные импульсы магматической активности связаны с плавлением под регионом субконтинентальной литосферной мантии (SCLM); важное значение в петрогенезисе лав имели процессы кристаллизационной дифференциации и коровой ассимиляции (AFC). В последующий период ведущую роль в формировании базальтовых магм повышенной щелочности играл глубинный мантийный источник (PREMA) с менее радиогенным изотопным составом Sr и Pb; генерируемые им расплавы на разных этапах магматизма в разных пропорциях смешивались с веществом SCLM при ограниченном участии в петрогенезисе AFC-процессов. Сделан вывод о том, что миоцен-четвертичный базальтовый вулканизм повышенной щелочности на северо-востоке Аравийской плиты обусловлен воздействием мантийного плюма на ее литосферу. Распространение плюма из Красноморского бассейна в зону обрамления Левантийского и Восточно- Анатолийского трансформных разломов могло произойти на начальной стадии развития рифтогенной обстановки в результате направленных конвективных течений в нижних слоях мантии.
Полный текст

Об авторах
А. В. Чугаев
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) Российской Академии наук
Email: vassachav@mail.ru
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35
А. В. Парфенов
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) Российской Академии наук
Email: vassachav@mail.ru
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35
В. А. Лебедев
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) Российской Академии наук
Email: vassachav@mail.ru
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35
И. В. Чернышев
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) Российской Академии наук
Email: vassachav@mail.ru
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35
V. Oyan
Van Yüzüncü Yil University
Email: vassachav@mail.ru
Faculty of Engineering, Department of Mining Engineering
Турция, 65080, Van, Zeve CampusY. Özdemir
Van Yüzüncü Yil University
Email: vassachav@mail.ru
Faculty of Engineering, Department of Geological Engineering
Турция, 65080, Van, Zeve CampusE. Oyan
Van Yüzüncü Yil University
Email: vassachav@mail.ru
Faculty of Engineering, Department of Geological Engineering
Турция, 65080, Van, Zeve CampusЮ. В. Гольцман
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) Российской Академии наук
Email: vassachav@mail.ru
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35
И. В. Рассохина
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) Российской Академии наук
Email: vassachav@mail.ru
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35
Б. И. Гареев
Казанский Федеральный университет
Email: vassachav@mail.ru
Россия, 420008, Казань
Г. А. Баталин
Казанский Федеральный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: vassachav@mail.ru
Россия, 420008, Казань
C. Б. Павлидис
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) Российской Академии наук
Email: vassachav@mail.ru
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 35
Список литературы
- Когарко Л. Н. (2006) Щелочной магматизм и обогащенные мантийные резервуары: механизмы возникновения, время появления и глубины формирования. Геохимия. (1), 5–13.
- Когарко Л. Н., Зартман Р. Э. (2011) Новые данные о возрасте Гулинской интрузии и проблема связи щелочного магматизма Маймеча-Котуйской провинции с Сибирским суперплюмом (данные по изотопии U-Th-Pb системы). Геохимия. (5), 462–472.
- Лазаренков В. Г. (2010) Щелочные плюмы континентов и океанов. Геология и геофизика. 51(9), 1240–1248.
- Ларионова Ю. О., Самсонов А. В., Шатагин К. Н., Носова А. А. (2013) Изотопно-геохронологические свидетельства палеопротерозойского возраста золоторудной минерализации в архейских зеленокаменных поясах Карелии (Балтийский щит). Геология рудных месторождений. 55(5), 374–396.
- Рябчиков И. Д., Когарко Л. Н. (2016) Физико-химические параметры материала глубинных мантийных плюмов. Геология и геофизика. 57(5), 874–888.
- Толстихин И. Н., Каменский И. Л., Марти Б. (1999) Идентификация вещества нижнемантийного плюма в девонских щелочно-ультраосновных-карбонатитовых комплексах Кольского п-ова на основании изучения изотопии благородных газов и радиоактивных элементов. Апатиты, КНЦ РАН, 97 с.
- Чернышев И. В., Лебедев В. А., Аракелянц М. М. (2006) K-Ar датирование четвертичных вулканитов: методология и интерпретация результатов. Петрология. 14(1), 69–89.
- Чернышев И. В., Чугаев А. В., Шатагин К. Н. (2007) Высокоточный изотопный анализ Pb методом многоколлекторной ICP-масс-спектрометрии с нормированием по 205Tl/203Tl: оптимизация и калибровка метода для изучения вариаций изотопного состава Pb. Геохимия. (11), 1155–1168.
- Чугаев А. В., Чернышев И. В., Лебедев В. А., Еремина А. В. (2013) Изотопный состав свинца и происхождение четвертичных лав вулкана Эльбрус (Большой Кавказ, Россия): данные высокоточного метода MC–ICP-MS. Петрология. 21(1), 20–33.
- Чугаев А. В., Будяк А. Е., Чернышев И. В., Дубинина Е. О., Гареев Б. И., Шатагин К. Н., Тарасова Ю. И., Горячев Н. А., Скузоватов С. Ю. (2018) Изотопные (Sm-Nd, Pb-Pb и 34S) и геохимические характеристики метаосадочных пород Байкало-Патомского пояса (Северное Забайкалье) и эволюция осадочного бассейна в неопротерозойское время. Петрология. 26(3), 213–244.
- Abdel-Fattah M., Lease N. A. (2012) Petrogenesis of Cenozolc mafic-ultramafic alkaline lavas from the Tigris volcanic field, NE Syria. Geological Magazine. 149(1), 1–18.
- Açlan M., Altun Y. (2018) Syn-collisional I-type Esenkoy Pluton (Eastern Anatolia-Turkey): An indication for collision between Arabian and Eurasian plates. Journal of African Earth Sciences. 142, 1–11.
- Agostini S., Di Giuseppe P., Manetti P., Savaşзın M. Y., Conticelli S. (2022) Geochemical and isotopic (Sr-Nd-Pb) signature of crustal contamination in Na-alkali basaltic magmas of South-East Turkey. Ital. J. Geosci. 141(3), 363–384.
- Anzellini S., Dewaele A., Mezouar M., Loubeyre P., Morard G. (2013) Melting of iron at Earth's inner core boundary based on fast X-ray diffraction. Science. 340, 464–466.
- Le Bas M. J., Le Maitre R. W., Streckeisen A., Zanettin B. (1986) A chemical classification of volcanic rocks based on the alkali-silica diagram. J. Petrol. 27, 745–750.
- Bettinelli, M., Beone, G. M., Spezia, S., Baffi, C. (2000) Determination of heavy metals in soils and sediments by microwave-assisted digestion and inductively coupled plasma optical emission spectrometry analysis. Analytica Chimica Acta. 424, 289–296.
- Boehler R. (2000) High pressure experiments and the phase diagram of lower mantle and core materials. Rev. Geophys. 38, 221–245.
- Boynton W. V. (1984) Cosmochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. Rare Earth Element Geochemistry. Amsterdam, Elsevier, 63–114.
- Caran Ş., Polat S. (2022) Petrology of Mt. Kıra continental alkali lavas with arc-like signature, Batman, SE Anatolia, Turkey: Evidence for mafic juvenile lower crust assimilated intraplate basalts in the collision- and mantle flow-driven geodynamic setting of Arabian Foreland. Lithos, 416, 106645. doi: 10.1016/j.lithos.2022.106645
- Ekici T., Macpherson C. G., Otlu N. (2012) Polybaric melting of a single mantle source during the Neogene Siverek phase of the Karacadağ Volcanic Complex, SE Turkey. Lithos. 146–147, 152–163.
- Ekici T., Macpherson C. G., Otlu N., Fontignie D. (2014) Foreland Magmatism during the Arabia-Eurasia Collision: Pliocene-Quaternary Activity of the Karacadag Volcanic Complex, SW Turkey. J. Petrology. 55, 1753–1777.
- Ercan T., Fujitani T., Matsuda J-I., Notsu K., Tokel S., Ui T. (1990) Doğu ve Güneydoğu Anadolu Neojen-Kuvaterner volkanitlerine ilişkin yeni jeokimyasal, radyometrik ve izotopik verilerin yorumu. Maden Tetkik ve Arama Dergisi. 110, 143–164.
- Faure G. (2001) Origin of igneous rocks: the isotopic evidence. Berlin, New York: Springer, 496.
- Goldstein S. J., Jacobsen S. B. (1988) Nd and Sr isotopic systematic of river water suspended material: implications for crustal evolution. Earth Planet. Sci. Letters. 87(3), 249–265.
- Hart S. R. (1984) A large-scale isotope anomaly in the Southern Hemisphere mantle. Nature. 309(5971), 753–757.
- Hofmann A. W. (1997) Mantle geochemistry: the message from oceanic volcanism. Nature. 385(16), 219–229.
- Irvine T. M., Baragar W. R. (1971) A guide to the chemical classification of common volcanic rocks. Canadian Journal of Earth Sciences. 8, 523–548.
- Jacobsen S. B., Wasserburg G. J. (1984) Sm-Nd isotopic evolution of chondrites and achondrites. Earth Planet. Sci. Lett. 67(2), 137–150.
- Karaoğlan F., Parlak O., Thöni M., Klötzli U., Koller F. (2016) The temporal evolution of the active margin along the Southeast Anatolian Orogenic Belt (SE Turkey): Evidence from U–Pb, Ar–Ar and fission track chronology. Gondwana Research. 33, 190–208.
- Keskin M. (2003) Magma generation by slab steepening and breakoff beneath a subduction-accretion complex: An alternative model for collision-related volcanism in Eastern Anatolia, Turkey. Geophysical Research Letters. 30, 8046–8050.
- Keskin M., Чугаев А. В., Лебедев В. А., Шарков Е. В., Oyan V., Kavak O. (2012а) Геохронология и природа мантийных источников позднекайнозойского внутриплитного магматизма фронтальной части Аравийской плиты (неовулканическая область Караджадаг, Турция). Сообщение 1. Результаты изотопно-геохронологических исследований. Вулканология и сейсмология. (6), 31–42.
- Keskin M., Чугаев А. В., Лебедев В. А., Шарков Е. В., Oyan V., Kavak O. (2012б) Геохронология и природа мантийных источников позднекайнозойского внутриплитного магматизма фронтальной части Аравийской плиты (неовулканическая область Караджадаг, Турция). Сообщение 2. Результаты геохимических и изотопных (Sr-Nd-Pb) исследований. Вулканология и сейсмология. (6), 43–70.
- Lebedev V. A., Chugaev A. V., Unal E., Sharkov E. V., Keskin M. (2016) Late Pleistocene Tendurek volcano (Eastern Anatolia, Turkey). 2. Geochemistry and petrogenesis of the rocks. Petrology. 24(3), 234–270.
- Lustrino M., Keskin M., Mattioli M., Lebedev V. A., Chugaev A. V., Sharkov E. V., Kavak O. (2010) Early activity of the largest Cenozoic shield volcano in the circum-Mediterranean area: Mt. Karacadag, SE Turkey. Eur. J. Mineral. 22, 343–362.
- Le Maitre R. W. (1976) The Chemical Variability of Some Common Igneous Rocks. J. Petrol. 17, 589–598.
- Marty B., Tolstikhin I. N. (1998) CO2 fluxes from mid ocean ridges arcs and plumes. Chem. Geol. 115, 233–248.
- Middlemost E. A.K. (1975) The basalt clan. Earth Sci. Rev. 11, 337–364.
- Mattash M. A., Pinarelli L., Vaselli O., Minissale A., Al-Kadasi M., Shawki M. N., Tassi F. (2013) Continental flood basalts and rifting: geochemistry of Cenozoic Yemen volcanic province. J. Volcanol. Geotherm. Res. 4, 1459–1466.
- Mattash M. A., Pinarelli L., Vaselli O., Minissale A., James-Viera M.C., Al-Kadasi M., Shawki M. N., Tassi F. (2014) Geochemical evolution of southern Red sea and Yemen flood volcanism: evidence for mantle heterogeneity. Arab. J. Geosci. 7, 4831–4850.
- Nosova A. A., Kargin A. V., Sazonova L. V., Dubinina E. O., Chugaev A. V., Lebedeva N. M., Yudin D. S., Larionova Y. O., Abersteiner A., Gareev B. I., Batalin G. A. (2020) Sr-Nd-Pb isotopic systematic and geochronology of ultramafic alkaline magmatism of the southwestern margin of the Siberian Craton: Metasomatism of the sub-continental lithospheric mantle related to subduction and plume events. Lithos. 364–365, 105509.
- Notsu K., Fujitani T., Ui T., Matsuda J., Ercan T. (1995) Geochemical features of collision related volcanic rocks in Central and Eastern Anatolia, Turkey. J. Volcanol. Geotherm. Res. 64, 171–192.
- Okay A. I., Zattin M., Cavazza W. (2010) Apatite fission-track data for the Miocene Arabian-Eurasia collision. Geology. 38, 35–38.
- Oyan, V. Keskin M., Lebedev V. A., Chugaev A. V., Sharkov E. V. (2016) Magmatic evolution of the Early Pliocene Etrüsk stratovolcano, Eastern Anatolia collision zone, Turkey. Lithos. 256–257, 88–108.
- Oyan V., Keskin M., Lebedev V. A., Chugaev A. V., Sharkov E. V., Ünal E. (2017) Petrology and Geochemistry of the Quaternary Mafic Volcanism in the northeast of Lake Van, Eastern Anatolian Collision Zone, Turkey. J. Asian Earth Sci.58, 1701–1728.
- Oyan V. (2018) Ar/Ar dating and petrogenesis of the Early Miocene Taşkapı-Mecitli (Erciş-Van) granitoid, Eastern Anatolia Collisional Zone, Turkey. J. Asian Earth Sci.158, 210–226.
- Oyan E., Oyan V., Özdemir Y., Güleç N. (2023) Origin and Petrogenesis of Magmatism in Collision-Related Environments: Evidence from the Melikler Volcanics on the Kars Plateau-Turkey in the Turkish-Iranian High Plateau. J. Petrol. 64, 1–26.
- Özdemir Y., Güleç N. (2014) Geological and Geochemical evolution of Suphan Stratovolcano Eastern Anatolia, Turkey: Evidence for the lithosphere-asthenosphere interaction on post collisional volcanism. J. Petrol. 55, 37–62.
- Özdemir Y., Mercan Ç., Oyan V., Özdemir A. (2019) Composition, pressure, and temperature of the mantle source region of quaternary nepheline-basanitic lavas in Bitlis Massif, Eastern Anatolia, Turkey: A consequence of melts from Arabian lithospheric mantle. Lithos. 328–329, 115–129.
- Pearce J. A. (1983) Role of the sub-continental lithosphere in magma genesis at active continental margins. Continental Basalts and Mantle Xenoliths. Shiva Press, U.K, 230–249.
- Philip H., Avagyan A., Karakhanian A., Ritz J.-F., Rebai S. (2001) Slip-rates and recurrence intervals of strong earthquakes along the Pambak-Sevan-Sunik Fault (Armenia). Tectonophysics. 2001. 343, 205–232.
- Pik R., Deniel C., Coulon C., Yirgu G., Marty B. (1999) Isotopic and trace element signatures of Ethiopian flood basalts: evidence for plume-lithosphere interactions. Geochim. Cosmochim. Acta. 63, 2263–2279.
- Rehkämper M., Halliday A. M. (1998) Accuracy and long-term reproducibility of Pb isotopic measurements by MC–ICP-MS using an external method for correction of mass discrimination. Int. J. Mass Spec. 181, 123–133. https://doi.org/10.1016/ S1387-3806(98)14170-2
- Rooney T. O., Hanan B. B., Graham D. W. Furman T., Blichert-Toft J., Schilling J. G. (2012) Upper mantle pollution during Afar plume–continental rift interaction. J. Petrol. 53(2), 365–389.
- Steiger R. H., Jäger E. (1977) Subcommission on geochronology: Convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology. Earth Planet. Sci. Lett. 36, 359–362.
- Stern R. J., Ren M., Ali K., Forster H.-J., Al Safarjalani A., Nasir S., Whitehouse M. J., Leybourne M. I., Romer R. L. (2014) Early Carboniferous (~357 Ma) crust beneath northern Arabia: Tales from Tell Thannoun (southern Syria). Earth Planet. Sci. Lett. 393, 83–93.
- Stoeser D. B., Frost C. D. (2006) Nd, Pb, Sr, and O isotopic characterization of Saudi Arabian Shield terranes. Chem. Geol. 226, 163–188.
- Sun S. S., McDonough W.F. (1989) Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Geol. Soc. London. 42, 313–345.
- Tappe S., Steenfelt A., Nielsen T. (2012) Asthenospheric source of Neoproterozoic and Mesozoic kimberlites from the North Atlantic craton, West Greenland: New high-precision U–Pb and Sr–Nd isotope data on perovskite. Chemical Geology. 320–321, 113–127.
- Trieloff M., Kunz J., Clague D. A., Harrison D., Alle`gre C.J. (2000) The nature of pristine noble gases in mantle plumes. Science. 288, 1036–1038.
- Trifonov V. G., Dodonov A. E., Sharkov E. V., Golovin D. I., Chernyshev I. V., Lebedev V. A., Ivanova T. P., Bachmanov D. M., Rukieh M., Ammar O., Minini H., Al Kafri A-M., Ali O. (2011) New data on the Late Cenozoic basaltic volcanism in Syria, applied to its origin. J. Volcanol. Geotherm. Res. 199, 177–192.
- Türkecan A. (2015) Türkiye’nin Senozoyik volkanitleri. MTA yayınları. Ankara. Ankara. 258 p.
- Turner S. P. (2002) On the time–scales of magmatism at island–arc volcanoes. Phil. Trans. R. Soc. 360(1801), 2853–2871.
- Van der Hilst R. D., Widiyantoro S., Engdahl E. R. (1997) Evidence of deep mantle circulation from global tomography. Nature, 386(6625), 578–584.
- Volker F., McCulloch M. T., Altherr R. (1993) Submarine basalts from the Red Sea: new Pb, Sr, and Nd isotopic data. Geophys. Res. Lett. 20, 927–930.
- Yeşilova Ç., Helvacı C. (2012) Stratigraphy and Sedimentology of North of Batman and Siirt, Turkey. TAPG Bulletin. 23(2), 7–49.
- Zindler A., Hart S. (1986) Chemical geodynamics. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. (14), 493–571.
Дополнительные файлы
