Поперечная структурно-вещественная зональность нижнекембрийской Удино-Витимской островодужной системы (Западное Забайкалье)
- Авторы: Ланцева В.С.1, Гордиенко И.В.1, Минина О.Р.1
-
Учреждения:
- Геологический институт им. Н.Л. Добрецова Сибирского отделения РАН
- Выпуск: № 2 (2025)
- Страницы: 68-87
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/0016-853X/article/view/687437
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0016853X25020044
- EDN: https://elibrary.ru/EGUKSZ
- ID: 687437
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В статье приведены новые петрогеохимические данные по нижнекембрийским вулканитам олдындинской свиты Удино-Витимской островодужной системы. Установлен высокий уровень накопления редкоземельных элементов (РЗЭ), высокая степень дифференциации легкой части спектра, обогащенность крупноионными литофильными элементами, наличие Nb-минимума в исследованных вулканитах, что подтверждает их островодужную природу. Впервые выявлена поперечная структурная зональность вулканитов вкрест простирания Удино-Витимской островодужной системы. Установленная зональность прослежена по степени дифференцированности вулканов, а также по минеральному и химическому составу пород. Рассчитаны глубины залегания ископаемой зоны субдукции. Предполагается, что эта зона находится в районе Еравнинских озер в пределах Еравнинской структуры, что подтверждается крупной гравитационной ступенью северо-восточного простирания.
Полный текст
ВВЕДЕНИЕ
Удино-Витимская островодужная система Западного Забайкалья расположена в южной части Байкальской горной области и протягивается от устья реки Селенги на северо-восток до среднего течения реки Витим на расстоянии ~800 км при ширине от 80–100 до 200 км [8] (рис. 1).
Рис. 1. Современное тектоническое положение Удино-Витимской островодужной системы среди докембрийских и палеозойских структур Забайкалья (по данным [8], с изменениями).
Обозначены вулканотектонические структуры (арабские цифры в кружочках): 1 – Еравнинская; 2 – Олдындинская; 3 – Кыджимитская; 4 – Бейсыханская; 5 – Абагинская; 6 – Мылдылгенская; 7 – Курбино-Онинская; 8 – Джидотойская; 9 – Верхнекондинская.
Показано положение фрагментов геологических вулканотектонических структур (рамка): Еравнинская (красным); Олдындинская (синим); Кыджимитская (белым).
1 – Сибирский кратон; 2–3 – террейны: 2 – докембрийские, 3 – палеозойские; 4 – Удино-Витимская островодужная система; 5 – вулканотектонические структуры; 6 – Джидинская островодужная система; 7 – тектонические разломы с элементами сдвигов
Бóльшую часть этой островодужной системы занимают позднепалеозойские гранитоиды, среди которых находятся участки с сохранившимися вулканогенными и осадочными образованиями, обособленными в виде Еравнинской, Олдындинской, Кыджимитской и др. вулканотектонических структур, объединенных в составе Удино-Витимской островодужной системы, впервые выделенной в начале 2000-х годов [7]. Удино-Витимская островодужная система входит в состав обширной Забайкальской зоны палеозоид, сформировавшейся на позднебайкальском фундаменте и включающей как каледонские, так и тесно связанные с ними герцинские структуры [7].
- В длительном процессе становления Удино-Витимской островодужной системы были выделены следующие этапы [8]:
- – венд (?)‒ранний кембрий;
- – средний ордовик‒силур;
- – средний палеозой;
- – поздний палеозой‒ранний мезозой.
- На протяжении этих этапов последовательно формировались [8, 20]:
- – раннекембрийские центры островодужного (субдукционного) вулканизма;
- – среднеордовикско‒силурийские зоны прибрежно-морского осадконакопления и вулканизма завершающих этапов формирования островной дуги;
- – среднепалеозойская (девон‒раннекаменноугольная) зона наложенных задуговых осадочных прогибов и рифтогенных вулканотектонических структур на активной континентальной окраине;
- – область ареального позднекаменноугольно-пермско-триасового вулканизма и внутриплитного интрузивного магматизма.
- В истории развития Удино-Витимской островодужной системы в венде (?)–раннем кембрии нами реконструированы:
- – Забайкальский океанический бассейн;
- – надсубдукционная Олдындинская островная дуга;
- – преддуговой и задуговой прогибы.
Эти структуры входят в состав Еравнинской зоны Байкало-Витимской складчатой системы, выделенной в центральной части Западного Забайкалья, в строении Еравнинской зоны были выделены комплексы, соответствующие структурным этажам [23, 24]:
- каледонскому (ранний кембрий–средний ордовик);
- варисскому (поздний силур–ранний карбон);
- герцинскому (средний карбон–ранняя пермь).
Эти комплексы отвечали каледонскому, варисскому и герцинскому этапам в развитии Еравнинской зоны. Каледонский комплекс связан с развитием палеоазиатского комплекса, а варисский и герцинский комплексы были связаны с этапами, соответствующими по времени этапам развития Монголо-Охотского океанического бассейна [23, 24].
В нашем исследовании для каледонского этапа развития рассматриваемого региона принята геодинамическая модель [8, 10, 24]. В соответствии с этой моделью в раннем палеозое в пределах южной периферии Сибирского байкальского континента возникла энсиалическая островная дуга, формирование которой происходило в геодинамической связи с Забайкальским океаническим бассейном, существовавшем в венде–раннем палеозое к северу (современные координаты) от энсиалической островной дуги. Эта структура рассматривается как активная континентальная окраина западно-тихоокеанского типа [8, 24]. Каледонский этап развития Удино-Витимской островодужной системы завершился формированием покровно-складчатой структуры в конце ордовика‒начале силура (?) [8, 14, 24].
Геодинамику каледонского этапа развития Удино-Витимской островодужной системы во многом определяло становление олдындинской свиты и озерного (олдындинского) субвулканического комплекса. В настоящее время в составе олдындинской свиты рассматриваются дифференцированные вулканиты, вулканомиктовые и карбонатные породы, ассоциирующие с субвулканическими телами озерного (олдындинского) комплекса [8, 24].
Олдынинская свита мощностью от 250 до 1600 м делится на две подсвиты. Нижняя подсвита представлена биогермными известняками и туфово-тефроидной толщей дацитов и андезитов с прослоями грубых вулканомиктов. Видовой состав археоциат, трилобитов и водорослей в известняках соответствует атдабанскому, ботомскому и отчасти тойонскому ярусам нижнего кембрия [22, 26, 29]. Верхняя подсвита сложена вулканитами андезит-дацит-риолитового ряда, смешанными с вулканомиктами. Известняки здесь практически полностью отсутствуют.
Основной объем олдындинской свиты составляют вулканогенные породы, с которыми связаны колчеданно-полиметаллические руды крупнейшего в России Озерного месторождения [5, 9, 11, 13, 27].
Целью нашей статьи является исследование вулканогенных пород олдынинской свиты Удино-Витимской островодужной системы, определение состава этих пород на основе петрографического исследования с использованием петролого-геохимического анализа и выявление геодинамических обстановок их образования.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В статье приведены полученные данные о петрографическом, петролого-геохимическом составе и условиях образования нижнекембрийских вулканитов олдындинской свиты Удино-Витимской островодужной системы. Описание прозрачных шлифов проводилось с помощью микроскопа Olympus BX51 (Olympus Corporation, Tokyo, Japan).
На основе петрографического исследования были отобраны 30 образцов для анализа петрогенных оксидов и микроэлементов. Анализ образцов проводился в ЦКП “Геоспектр” ГИН СО РАН (г. Улан-Удэ, Республика Бурятия, Россия) (табл. 1).
Таблица 1. Содержание окислов (мас.%) и элементов (г/т) в вулканогенных породах Удино-Витимской островодужной системы Западного Забайкалья
Компоненты | Образец | |||||||||
4562-б | 4662/5 | 4571/1 | В-14 | Р-270 | 4656/2 | 4567/3 | Р-306-3 | 4567/4 | 4656 | |
SiO2 | 49.20 | 49.20 | 57.00 | 60.5 | 61.00 | 61.8 | 62.20 | 62.60 | 63.50 | 63.50 |
TiO2 | 0.83 | 0.85 | 1.22 | 0.73 | 0.90 | 0.98 | 0.99 | 0.76 | 0.91 | 0.87 |
Al2O3 | 20.00 | 16.50 | 20.40 | 15.1 | 14.80 | 15.49 | 15.16 | 15.35 | 15.20 | 15.50 |
Fe2O3 | 4.79 | 1.69 | 1.87 | 5.65 | 3.62 | 4.09 | 2.93 | 2.76 | 2.33 | 4.43 |
FeO | 4.09 | 7.36 | 5.24 | 6.73 | 4.66 | 3.61 | 4.67 | 2.65 | 5.34 | 3.22 |
MnO | 0.28 | 0.16 | 0.15 | 0.04 | 0.14 | 0.12 | 0.15 | 0.10 | 0.16 | 0.11 |
MgO | 5.32 | 7.94 | 2.80 | 1.72 | 1.94 | 2.29 | 1.81 | 2.40 | 1.85 | 1.41 |
CaO | 4.00 | 8.00 | 0.87 | 0.24 | 4.40 | 3.82 | 2.65 | 5.10 | 1.82 | 3.81 |
Na2O | 4.58 | 3.45 | 7.52 | 3.67 | 2.70 | 4.05 | 5.36 | 2.50 | 5.81 | 4.21 |
K2O | 1.58 | 0.17 | 1.04 | 1.73 | 3.10 | 0.98 | 1.09 | 2.90 | 0.83 | 1.26 |
P2O5 | 0.07 | 0.09 | 0.18 | 0.13 | 0.14 | 0.17 | 0.16 | 0.20 | 0.16 | 0.14 |
LOI | 5.57 | 3.97 | 2.21 | 3.14 | 1.66 | 1.73 | 1.35 | 2.10 | 1.99 | 1.68 |
Total | 100.31 | 99.38 | 100.50 | 99.38 | 99.10 | 99.11 | 98.53 | 99.41 | 99.90 | 100.14 |
Na2O/K2O | 2.89 | 20.29 | 7.23 | 2.1 | 0.87 | 4.13 | 4.91 | 0.86 | 7 | 3.34 |
Ti | 5597 | 3958 | 8319 | 4376 | 5396 | 5742 | 5578 | 4556 | 6395 | 6896 |
Rb | 34 | 2.224 | 31.153 | 22 | 46.77 | 33 | 12.472 | 121.25 | 11.4 | 35.146 |
Ba | 561 | 257.2 | 376.539 | 1550 | 1022.83 | 267 | 334.596 | 631.06 | 343 | 401.716 |
Sr | 523 | 676.3 | 271.097 | 553.49 | 257.3 | 315 | 231.092 | 184,24 | 243 | 311.679 |
Nb | 2.65 | 1.933 | 9.239 | 10 | 6.5 | 7.1 | 5.745 | 11.46 | 7.6 | 8.102 |
Zr | 65 | 35.99 | 218.807 | 180 | 167.68 | 192 | 124.645 | 243.65 | 205 | 186,.399 |
Y | 16 | 12.63 | 41.711 | 13 | 32.3 | 33 | 23.499 | 42.08 | 32 | 39.876 |
La | 10.0 | 4.47 | 15.906 | 10.59 | 18.63 | 21.0 | 9.607 | 23.75 | 15 | 19.585 |
Ce | 21.0 | 10.52 | 39.775 | 28.65 | 42.85 | 43.0 | 23.159 | 56.28 | 38 | 45.432 |
Pr | 2.63 | 1.42 | 5.488 | 4.51 | 5.48 | 5.7 | 3.039 | 7.27 | 4.77 | 5.896 |
Nd | 11.5 | 6.23 | 24.311 | 20.91 | 23.44 | 25 | 13.504 | 30.96 | 21 | 25.996 |
Sm | 2.73 | 1.62 | 6.249 | 5.84 | 5.4 | 5.9 | 3.347 | 7.23 | 5.1 | 6.11 |
Eu | 0.91 | 0.59 | 1.668 | 1.93 | 1.31 | 1.33 | 0.760 | 1.71 | 0.87 | 1.636 |
Gd | 3.01 | 1.92 | 6.643 | 8.74 | 5.63 | 4.32 | 3.661 | 7.36 | 5.1 | 6.366 |
Tb | 0.52 | 0.27 | 1.082 | 1.55 | 0.96 | 0.82 | 0.587 | 1.22 | 0.96 | 0.967 |
Dy | 3.20 | 1.74 | 7.778 | 6.76 | 6.16 | 6.6 | 4.265 | 7.88 | 6.2 | 7.068 |
Ho | 0.70 | 0.36 | 1.557 | 1.39 | 1.33 | 1.41 | 0.868 | 1.72 | 1.41 | 1.392 |
Er | 2.00 | 1.04 | 4.722 | 3.69 | 3.8 | 4.01 | 2.813 | 4.96 | 4.10 | 4.224 |
Tm | 0.29 | 0.145 | 0.634 | 0.54 | 0.6 | 0.61 | 0.382 | 0.78 | 0.61 | 0.535 |
Yb | 1.90 | 0.978 | 4.472 | 3.4 | 3.88 | 4.14 | 2.765 | 4.94 | 4.13 | 4.09 |
Lu | 0.30 | 0.139 | 0.625 | 0.44 | 0.59 | 0.62 | 0.392 | 0.76 | 0.65 | 0.544 |
Hf | 2.03 | 0.717 | 6.081 | 0.6 | 4.83 | 5.4 | 3.745 | 6.51 | 5.7 | 5.081 |
Ta | 0.17 | 0.098 | 0.345 | 0.96 | 0.42 | 0.44 | 0.233 | 0.73 | 0.47 | 0.212 |
Th | 1.44 | 0.364 | 3.698 | 0.86 | 3.94 | 4.15 | 2.184 | 6.45 | 4.13 | 3.674 |
U | 0.41 | 0.132 | 0.901 | 0.21 | 1.02 | 0.92 | 0.686 | 1.84 | 0.88 | 0.868 |
∑REE+Y | 76.69 | 44.07 | 162.62 | 111.94 | 152.36 | 157.46 | 92.64 | 198.9 | 139.9 | 169.71 |
La/Yb(N) | 3.56 | 3.09 | 2.4 | 2.1 | 3.24 | 3.43 | 2.34 | 3.25 | 2.45 | 3.23 |
Eu/Eu* | 0.24 | 0.26 | 0.2 | 0.21 | 0.18 | 0.19 | 0.16 | 0.18 | 0.13 | 0.2 |
SiO2 | 66.40 | 67.42 | 78.80 | 79.16 | 54.10 | 55.70 | 57.10 | 60.30 | 70.20 | 71.50 |
TiO2 | 0.88 | 0.56 | 0.07 | 0.09 | 0.93 | 0.70 | 0.86 | 1.46 | 0.55 | 0.47 |
Al2O3 | 13.40 | 13.74 | 11.10 | 10.85 | 15.90 | 12.50 | 16.50 | 14.40 | 13.00 | 12.07 |
Fe2O3 | 2.73 | 3.34 | 0.61 | 0.94 | 1.18 | 3.27 | 3.82 | 2.26 | 1.74 | 3.03 |
FeO | 5.11 | 3.45 | 0.51 | 0.17 | 6.37 | 6.51 | 3.22 | 6.76 | 1.92 | 0.33 |
MnO | 0.03 | 0.03 | 0.01 | 0.03 | 0.11 | 0.17 | 0.01 | 0.24 | 0.04 | 0.05 |
MgO | 2.69 | 1.31 | 0.03 | 0.48 | 5.29 | 2.70 | 0.45 | 3.10 | 0.52 | 0.45 |
CaO | 0.40 | 0.55 | 0.08 | 0.25 | 9.45 | 7.10 | 1.37 | 2.36 | 3.28 | 1.37 |
Na2O | 3.00 | 0.73 | 0.48 | 0.76 | 2.88 | 2.40 | 3.20 | 3.50 | 2.12 | 3.20 |
K2O | 2.30 | 6.33 | 7.80 | 6.07 | 2.11 | 0.92 | 3.50 | 1.00 | 2.90 | 3.50 |
P2O5 | 0.20 | 0.09 | 0.03 | 0.02 | 0.14 | 0.17 | 0.10 | 0.16 | 0.12 | 0.10 |
LOI | 3.28 | 1.70 | 0.86 | 0.70 | 1.41 | 6.98 | 2.24 | 4.63 | 3.97 | 2.24 |
Total | 100.42 | 99.30 | 100.35 | 99.52 | 99.87 | 99.10 | 99.13 | 100.17 | 100.36 | 99.13 |
Na2O/K2O | 1.3 | 0.11 | 0.06 | 0.13 | 1.4 | 2.6 | 0,91 | 3.5 | 0.7 | 0.91 |
Ti | 6015 | 3357 | 676 | 540 | 6969 | 4197 | 5156 | 10074 | 3643 | 2818 |
Rb | 43 | 101.55 | 133 | 100.59 | 113 | 37.79 | 72.63 | 23 | 85 | 106.99 |
Ba | 222 | 2716.51 | 1065 | 553.11 | 482 | 176.12 | 366.61 | 290 | 481 | 356.56 |
Sr | 31 | 39.44 | 19 | 25.93 | 225 | 148.49 | 173.2 | 183 | 118 | 67.17 |
Nb | 12.6 | 6.85 | 9.4 | 8.36 | 16 | 16.12 | 23.45 | 12 | 22 | 12.51 |
Zr | 322 | 201.55 | 48 | 64.83 | 159 | 151.36 | 230.14 | 162 | 197 | 235.20 |
Y | 22 | 19.65 | 31 | 25.96 | 28 | 22.65 | 33.24 | 23 | 41 | 32.51 |
La | 21 | 9.24 | 22 | 23.53 | 36 | 19.86 | 32.7 | 40 | 39 | 29.20 |
Ce | 44 | 19.74 | 47 | 50.85 | 71 | 41.13 | 70.27 | 64 | 82 | 63.87 |
Pr | 5.4 | 2.29 | 5.5 | 5.91 | 8.2 | 4.75 | 8.39 | 6.6 | 9.4 | 7.65 |
Nd | 22 | 8.94 | 22 | 22.42 | 32 | 18.77 | 33.69 | 34 | 36 | 30.28 |
Sm | 4.44 | 2.02 | 5.2 | 5.08 | 6.2 | 3.98 | 7.09 | 7 | 7.4 | 6.49 |
Eu | 0.68 | 0.54 | 1.11 | 1.04 | 1.21 | 0.93 | 1.68 | 1.03 | 1.09 | 1.18 |
Gd | 4.00 | 2.32 | 5.1 | 4.54 | 5.4 | 4.14 | 6.69 | 6.3 | 7.1 | 6.12 |
Tb | 0.73 | 0.46 | 0.95 | 0.74 | 0.79 | 0.69 | 1.06 | 1.1 | 1.10 | 0.99 |
Dy | 4.34 | 3.36 | 5.7 | 4.79 | 5.7 | 4.42 | 6.55 | 6.3 | 7.8 | 6.32 |
Ho | 0.97 | 0.76 | 1.24 | 1.01 | 1.13 | 0.93 | 1.38 | 1.3 | 1.61 | 1.36 |
Er | 3.01 | 2.28 | 3.68 | 2.86 | 3.37 | 2.69 | 3.81 | 4.1 | 4.69 | 3.82 |
Tm | 0.45 | 0.36 | 0.52 | 0.44 | 0.47 | 0.43 | 0.58 | 0.67 | 0.70 | 0.60 |
Yb | 3.03 | 2.48 | 3.45 | 2.79 | 3.26 | 2.81 | 3.67 | 6 | 4.65 | 3.87 |
Lu | 0.48 | 0.39 | 0.52 | 0.41 | 0.49 | 0.43 | 0.55 | 0.7 | 0.71 | 0.58 |
Hf | 8.3 | 5.06 | 2.60 | 2.62 | 4.32 | 3.90 | 6.04 | 6.8 | 6.1 | 6.54 |
Ta | 0.72 | 0.59 | 0.68 | 0.64 | 1.18 | 1.23 | 1.66 | 1.48 | 1.83 | 1.01 |
Th | 9.8 | 7.10 | 5.9 | 5.25 | 12.4 | 7.67 | 7.80 | 10.2 | 15 | 8.55 |
U | 2.06 | 1.43 | 1.88 | 1.40 | 3.55 | 2.33 | 2.34 | 2.94 | 3.93 | 1.94 |
∑REE+Y | 136.53 | 74.83 | 154.97 | 152.37 | 203.22 | 128.71 | 211.35 | 202.1 | 239.25 | 194.84 |
La/Yb(N) | 4.68 | 2.52 | 4.31 | 5.69 | 7.46 | 4.78 | 6.02 | 4.51 | 5.67 | 5.09 |
Eu/Eu* | 0.12 | 0.19 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.17 | 0.18 | 0.12 | 0.11 | 0.14 |
SiO2 | 73.05 | 75.79 | 48.00 | 50.20 | 51.00 | 55.50 | 54.80 | 47.10 | 57.20 | 55.70 |
TiO2 | 0.16 | 0.12 | 1.21 | 0.72 | 1.05 | 1.15 | 1.00 | 1.34 | 1.09 | 1.00 |
Al2O3 | 13.92 | 11.80 | 17.40 | 13.90 | 16.20 | 19.05 | 14.70 | 22.30 | 17.00 | 14.70 |
Fe2O3 | 0.98 | 1.95 | 3.72 | 2.03 | 4.73 | 3.37 | 2.62 | 1.61 | 5.02 | 2.31 |
FeO | 1.02 | <0.1 | 5.37 | 8.98 | 6.27 | 4.17 | 5.84 | 5.04 | 2.64 | 6.00 |
MnO | 0.05 | 0.52 | 0.14 | 0.24 | 0.15 | 0.11 | 0.18 | 0.17 | 0.12 | 0.15 |
MgO | 0.80 | 0.20 | 5.79 | 7.50 | 4.50 | 2.29 | 5.18 | 4.49 | 2.79 | 4.43 |
CaO | 1.24 | 1.28 | 7.31 | 9.44 | 7.00 | 5.37 | 8.23 | 10.17 | 3.73 | 8.76 |
Na2O | 2.79 | 4.42 | 3.40 | 2.66 | 3.00 | 5.01 | 3.03 | 3.21 | 4.81 | 2.54 |
K2O | 2.85 | 1.61 | 2.47 | 1.56 | 2.80 | 1.16 | 2.33 | 0.73 | 3.39 | 1.70 |
P2O5 | 0.03 | 0.02 | 0.27 | 0.14 | 0.25 | 0.30 | 0.21 | 0.20 | 0.32 | 0.21 |
LOI | 2.56 | 1.53 | 5.14 | 2.08 | 2.42 | 2.44 | 1.79 | 3.60 | 1.65 | 2.33 |
Total | 99.45 | 99.24 | 100.22 | 99.45 | 99.27 | 99.92 | 99.91 | 99.96 | 99.76 | 99.83 |
Na2O/K2O | 0.97 | 2.74 | 1.4 | 1.7 | 1.1 | 4.3 | 1.3 | 4.4 | 1.41 | 1.49 |
Ti | 956 | 719 | 7154 | 4316 | 6295 | 6894 | 5995 | 8033 | 6535 | 5995 |
Rb | 101.68 | 59.69 | 64 | 53 | 169.48 | 42 | 44.10 | 33.84 | 89.79 | 59.76 |
Ba | 514.92 | 476.81 | 840 | 81 | 234.63 | 239 | 883.52 | 115.29 | 1355.45 | 485.98 |
Sr | 102.52 | 147.30 | 717 | 134 | 223.16 | 395 | 544.80 | 782.13 | 764.10 | 556.65 |
Nb | 11.52 | 9.58 | 3 | 7 | 11.10 | 9 | 9.56 | 4.64 | 13.96 | 9.98 |
Zr | 200.36 | 142.18 | 136 | 81 | 158.09 | 119 | 140.51 | 129.12 | 195.77 | 144.14 |
Y | 35.19 | 28.91 | 20 | 10 | 24.12 | 20 | 23.98 | 21.15 | 28.25 | 26.23 |
La | 35.77 | 32.77 | 19 | 4.2 | 15.00 | 20 | 17.79 | 10.48 | 30.93 | 19.59 |
Ce | 75.65 | 66.42 | 39 | 7.9 | 31.35 | 37.5 | 35.04 | 24.95 | 57.78 | 41.06 |
Pr | 8.71 | 7.50 | 4.9 | – | 3.84 | 3.85 | 4.20 | 3.39 | 6.63 | 4.89 |
Nd | 33.43 | 28.74 | 21.5 | 3.25 | 15.87 | 17.5 | 16.44 | 15.11 | 24.24 | 19.11 |
Sm | 6.83 | 5.68 | 5.0 | 0.96 | 3.86 | 3.9 | 3.83 | 3.98 | 5.14 | 4.32 |
Eu | 1.25 | 1.28 | 1.6 | 0.30 | 1.11 | 1 | 1.09 | 1.31 | 1.02 | 1.30 |
Gd | 6.22 | 5.23 | 5.1 | 0.84 | 4.18 | 5 | 3.91 | 3.90 | 4.86 | 4.35 |
Tb | 0.99 | 0.82 | 0.82 | 0.31 | 0.71 | 0.67 | 0.62 | 0.59 | 0.72 | 0.69 |
Dy | 6.34 | 5.13 | 4.35 | 1.8 | 4.54 | 3.8 | 3.77 | 3.62 | 4.44 | 4.24 |
Ho | 1.35 | 1.10 | 0.84 | 0.47 | 0.98 | 0.86 | 0.80 | 0.74 | 0.93 | 0.88 |
Er | 3.92 | 3.18 | 2.4 | 1.38 | 2.72 | 2.1 | 2.29 | 2.07 | 2.69 | 2.54 |
Tm | 0.61 | 0.51 | – | – | 0.42 | 0 | 0.35 | 0.30 | 0.40 | 0.39 |
Yb | 4.06 | 3.33 | 2.05 | 1.56 | 2.73 | 1.94 | 2.22 | 1.82 | 2.48 | 2.36 |
Lu | 0.62 | 0.50 | 0.31 | 0.30 | 0.41 | 0.3 | 0.34 | 0.27 | 0.40 | 0.37 |
Hf | 5.66 | 4.21 | – | – | 4.08 | 4.40 | 3.55 | 2.87 | 4.74 | 3.49 |
Ta | 0.99 | 0.84 | – | – | 0.80 | 0.81 | 0.67 | 0.31 | 0.78 | 0.68 |
Th | 10.84 | 9.05 | – | – | 5.91 | 6.0 | 5.27 | 0.65 | 8.30 | 5.23 |
U | 3.03 | 2.68 | – | – | 1.95 | 1.70 | 1.33 | 0.26 | 2.27 | 1.67 |
∑REE+Y | 220.94 | 191.1 | 126.87 | 33.27 | 111.84 | 118.42 | 116.67 | 93.68 | 170.91 | 132.32 |
La/Yb(N) | 5.95 | 6.65 | 6.3 | 1.8 | 3.7 | 6.96 | 5.42 | 3.89 | 8.43 | 5.61 |
Eu/Eu* | 0.14 | 0.18 | 0.24 | 0.25 | 0.21 | 0.17 | 0.21 | 0.25 | 0.15 | 0.23 |
Примечание. “‒” – Содержание окислов и элементов не определялось.
Исследование минерального состава пород выполнялось электронно-зондовым методом на растровом сканирующем электронном микроскопе LEO-1430VP (Carl Zeiss, Germany) с системой энергодисперсионного микроанализа INCA Energy 350 (Oxford Instruments, Great Britain) ЦКП «Спектр» ГИН СО РАН (г.Улан-Удэ, Республика Бурятия, Россия) (аналитики Е.А. Хромова, Е.В. Ходырева).
Определение основных петрогенных оксидов проводилось химико-спектральными методами анализа в ЦКП «Геоспектр» ГИН СО РАН (г. Улан-Удэ, Республика Бурятия, Россия) (аналитики А.А. Цыренова, Л.В. Митрофанова, Б.Б. Лыгденова, Г.И. Булдаева, И.В. Боржонова).
Определение редких элементов (Rb, Ba, Sr, Nb, Zr и Y) выполнено рентгенофлуоресцентным методом анализа на кристалл-дифракционном волновом спектрометре ARL Perform’X (Thermo Fisher Scientific, Waltham, USA) в ЦКП Изотопно-геохимических исследований ИГХ СО РАН (г. Иркутск, Россия) (аналитики Б.Ж. Жалсараев, Р.Ж. Ринчинова).
Содержание редкоземельных элементов в пробах определено методом ICP AES на Optima 2000 DV (PerkinElmer, Wellesley, USA) в ЦКП Изотопно-геохимических исследований ИГХ СО РАН (г. Иркутск, Россия) (аналитики Т.И. Казанцева, Л.А. Левантуева).
Определение содержаний редких и редкоземельных элементов в 24 пробах было выполнено методом ICP-MS в ЦКП Изотопно-геохимических исследований ИГХ СО РАН (г. Иркутск, Россия) (аналитик О.В. Зарубина). Классификация вулканитов олдындинской свиты проводилась с использованием диаграммы Nb/Y – Zr/TiO2 [37] и TAS-диаграммы SiO2 – Na2O+K2O.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ УДИНО-ВИТИМСКОЙ ОСТРОВОДУЖНОЙ СИСТЕМЫ
Еравнинская вулканотектоническая структура
Еравнинская вулканотектоническая структура (далее по тексту – Еравнинская структура) расположена в пределах хребта Байсыхан и восточной части хребта Улан-Бургасы (Кыджимит‒Заза-Холойское междуречье). В ее строение входят [8, 18, 19, 24] (рис. 2):
- – олдындинская свита (Є1);
- – озерный (олдындинский) субвулканический комплекс (Є1);
- – исташинская (D3f1) свита;
- – химгильдинская (D3fm2) свита;
- – магматические комплексы верхнего палеозоя.
Также в Еравнинскую структуру входят толщи, выделенные из состава олдындинской свиты [8, 18, 19, 24] (см. рис. 2):
- – озернинская (D1‒D3f1);
- – ульзутуйская (D3fm–С1t);
- – кыджимитская (C1v);
- – сурхэбтинская (С2-3).
В разрезе Еравнинской структуры нами определено соотношение пород в нижнепалеозойских отложениях:
- – 60% – вулканические породы;
- – 18% – туффиты;
- – ~0% – карбонатные отложения (в основном рифогенные известняки);
- – <5% – терригенные (в основном вулканомиктовые) породы.
В Еравнинской структуре развиты преимущественно [15] породы риолитового, дацитового, андезит-дацитового составов, лавово-пирокластические образования андезитового состава.
Рис. 2. Схема геологического строения фрагмента Еравнинской вулканотектонической структуры (по данным [11]).
1 – четвертичные отложения; 2 – меловые отложения впадин; 3 – юрская удинская свита; 4–5 – позднепермский бичурский комплекс: 4 – гранит-граносиениты, 5 – габброиды; 6 – позднепермская тамирская свита; 7 – девонско‒каменноугольные химгильдинская и исташинская свиты, нерасчлененные; 8 – нижнекембрийская олдындинская свита; 9 – разрывные нарушения; 10 – место отбора проб из магматических пород (изотопный возраст пород, млн лет)
В бассейне р. Ульзутуй в составе олдындинской свиты преобладают лавовые, пирокластические и субвулканические фации в ассоциации с нижнекембрийскими биогермными археоциатово-водорослевыми известняками. На водоразделе р. Ульзутуй–руч. Известковый олдындинская свита сложена дацитами, андезитами и археоциатовыми известняками, в подчиненном количестве присутствуют туфы.
Для вулканитов получены следующие возрастные датировки U‒Pb методом по цирконам (здесь и далее) [8, 15, 24]:
- – 532 ± 11 млн лет (андезидацит);
- – 529 ± 3 млн лет (риолит).
На водоразделе рек р. Ульзутуй – р. Сурхебт разрез сложен преимущественно вулканитами андезит-дацит-риолитового ряда и вулканомиктами. Риолиты имеют возраст 516.7 ± 4.4 млн лет [8, 15, 24]. Возраст карбонатных пород по многочисленным находкам фауны археоциат, трилобитов и водорослей соответствует атдабанскому, ботомскому и отчасти тойонскому векам раннего кембрия [6, 22, 29].
Новые данные, полученные по археоциатам и крибрициатам из биогермных известняков свиты, ограничивают время их накопления позднеатдабанским–ботомским веками раннего кембрия [25, 26]. Нижнепалеозойская олдындинская свита с несогласием перекрывается озернинской толщей нижнего (эмский ярус)–верхнего (нижнефранский подъярус) девона или, возможно, тектонически совмещена с отложениями позднего палеозоя [18, 24].
Олдындинская вулканотектоническая структура
Олдындинская вулканотектоническая структура (далее по тексту – Олдындинская структура) расположена на правобережье среднего течения р. Кыджимит, правого притока р. Витим, и занимает площадь около 100 км2 (рис. 3).
Рис. 3. Геологическая карта-схема Олдындинской вулканотектонической структуры в междуречье рек р. Левая Олдында ‒ р. Химгильда (по данным [15, 17, 18]).
1 – четвертичные отложения; 2–6 – химгильдинская свита (D3–С1hm): 2 – полимиктовые песчаники, 3 – полимиктовые гравийные песчаники, прослои кварцевых гравелитов, 4 – кварцевые песчаники, 5 – линзы полимиктовых конгломератов, 6 – тонкое ритмичное переслаивание мелкозернистых песчаников, алевролитов, глинисто-кремнистых сланцев с прослоями известковистых алевролитов; 7 –переслаивание туфоалевролитов, туфопесчаников, туффитов, глинисто-карбонатных сланцев в ульзутуйской толще (D3–С1ul); 8–11 – кыджимитская толща (D3–С1kd): 8 – туфопесчаники, туфоалевролиты с прослоями и линзами карбонатных песчаников, туфогравелитов, конглобрекчий, 9 – розоватые детритовые алевритистые известняки, 10–11 – вулканиты (D-C1): 10 – псефитовые кластолавы кислого состава, 11 – конгло-брекчии; 12–19 – олдындинская свита (€1ol): 12 – фельзиты, 13 – линзы мраморизованных известняков с археоциатами, 14 – риолиты, 15 – андезиты, 16 – туфы кислого состава, 17 – туфы смешанного состава, 18 – туфы среднего состава, 19 – агломератовые туфы кислого состава; 20 – порфировидные крупнозеристые граниты витимканского комплекса (PZ3v); 21 – мелкозернистые граниты, граносиениты бичурского комплекса (P2b); 22 – габбро (PZ1 at); 23 – зона рассланцевания пород; 24 – тектонические нарушения: а – надвиг, б – достоверные разломы, в – предполагаемые разломы; 25 – место отбора проб для изотопного исследования; 26 – элементы залегания; 27 – высотные отметки (м); 28 – место находок органических остатков; 29 – раннекембрийские (€1) археоциаты; 30–35 – позднепалеозойские (PZ2) органические остатки: 30 – миоспоры, 31 – мшанки, 32 – водоросли, 33 – тентакулиты, 34 – строматопороидеи, 35 – конодонты Polygnatus sp.
Вулканогенные образования с линзами рифогенных известняков, содержащих фауну археоциат, являются стратотипом олдындинской свиты нижнего кембрия [3].
В состав вулканитов входят:
- – 50% – лавы и туфы андезитов (доминируют);
- – 40% – риолиты и дациты с горизонтами игнимбритов, агломератовых туфов и туфобрекчий;
- – 10% – базальты.
Известняки образуют линзовидные тела среди вулканогенных пород. Общая мощность вулканогенных пород составляет >2000 м. В трех пробах из кислых вулканитов, расположенных по право- и левобережью р. Левая Олдында, получены конкордантные значения возраста [8, 16]:
- – 534 ± 6 млн лет;
- – 532 ± 10 млн лет;
- – 529.8 ± 3.6 млн лет.
В состав раннегерцинского комплекса здесь входят ульзутуйская (D3fm–С1t) и кыджимитская (C1v) толщи, химгильдинская (D3fm2) свита [19, 20]. Крылья Олдындинской структуры сложены вулканогенными породами среднего и основного составов (андезитами, андезибазальтами, базальтами и их туфами) с редкими линзами рифогенных известняков. Центральная часть структуры образована преимущественно вулканитами кислого состава (дациты, риодациты и риолиты). На риолитах с конгломератами в основании залегает ульзутуйская толща [16].
Кыджимитская вулканотектоническая структура
Кыджимитская вулканотектоническая структура (далее по тексту – Кыджимитская структура) расположена в бассейне ручьев Сосновский и Хортяк (левобережье р. Кыджимит) (рис. 4).
Рис. 4. Карта-схема геологического строения водораздела между ручьями руч. Эпидотовый‒руч. Александровский левого берега р. Кыджимит (по данным [15, 17]).
1 – четвертичные отложения (Q); 2 – кыджимитская толща (C1vkd); 3 – озернинская толща (D1-2oz); 4 – олдындинская свита (Є1ol); 5 – базальты; 6 – тефротурбидиты (переслаивание туфоалевролитов, туфопесчаников, туфоаргиллитов, туффитов, детритовых известняков), дациты, риолиты, базальты и андезибазальты и их туфы; 7 – дациты, риолиты; 8 – андезибазальты; 9 – песчаники с прослоями конгломератов и гравелитов; 10 – переслаивание известковистых песчаников, алевролитов с прослоями алевритистых и биогермных известняков; 11 – переслаивание кремнисто-углистых аргиллитов, алевролитов, известняков; 12 – тела габброидов, дайки долеритов, сиенито-долеритов; 13 – граниты, лейкограниты, граносиениты бичурского комплекса(gxP2b3); 14 – граносиениты и гранодиориты кыджимитского комплекса (gО2kd); 15 – тектонические нарушения: а ‒ надвиги, б – достоверные, в ‒ предполагаемые; 16 – тектоническое налегание; 17 – элементы залегания; 18 – место отбора проб и абсолютный возраст (млн лет); 19 – высотные отметки (м); 20 – места находок органических остатков; 21 – мшанки; 22 – споры; 23 – водоросли; 24 – тентакулиты; 25 – кораллы; 26 – археоциаты; 27 – конодонты Polygnatus sp.
В кыджимитском разрезе тектонически совмещены вещественные комплексы:
- – вулканогенный нижнекембрийский (олдындинская свита);
- – вулканогенно-терригенный девонско‒нижнекаменноугольный (озернинская и кыджимитская толщи).
Олдындинская свита здесь сложена базальтами, андезибазальтами и андезитовыми порфиритами с прослоями дацитов, кислыми туфами и туффитами. Возраст пород составляет [16, 18, 24]:
- – дациты – 530.8 ± 2.6 млн лет, СКВО = 0.0036 (левобережье руч. Сосновский, в.о.1485.8 м);
- – андезидациты – 513.0 ± 3.8 млн лет, СКВО = 0 (правобережье руч. Хортяк).
Особенностью разреза свиты является незначительное распространение известняков, слагающих единичные маломощные линзы.
ПЕТРОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВУЛКАНОГЕННЫХ ПОРОД ОЛДЫНДИНСКОЙ СВИТЫ
В изученных нами Еравнинской, Олдындинской и Кыджимитской вулканотектонических структурах нижнекембрийские вулканогенные породы олдындинской свиты представлены дифференцированной серией базальт-андезит-дацит-риолитового состава с разным объемом отдельных разновидностей пород и состава вулканитов [15] (рис. 5, а, б; см. табл. 1).
Точки состава пород Еравнинской и Олдындинской структур на диаграмме SiO2‒Na2O+K2O находятся в полях базальтов, андезибазальтов, андезитов, дацитов и риолитов (см. рис. 5, а).
Рис. 5. Классификационные диаграммы (а) SiO2‒Na2O+K2O и (б) Nb/Y‒Zr/TiO2 для вулканитов олдындинской свиты (по данным [37]).
1–3 – вулканиты вулканотектонической системы: 1 – Еравнинская, 2 – Олдындинская, 3 – Кыджимитская
Фигуративные точки Кыджимитской структуры находятся в полях трахибазальтов, трахиандезибазальтов, трахиандезитов.
На диаграмме Nb/Y‒Zr/TiO2 (см. рис. 5, б) точки состава пород Еравнинской и Олдындинской структур также попадают в поля пород нормальной щелочности, при этом фигуративные точки Кыджимитской структуры находятся в полях субщелочных базальтов, щелочных базальтов, а также трахиандезитов.
Нами установлено, что все вулканогенные породы олдындинской свиты низкотитанистые, и поперек простирания структуры намечается вещественная зональность, выражающаяся в изменении петрографических свойств и увеличении суммы щелочей и калиевости.
По характеру распределения микроэлементов вулканогенные породы нижнекембрийской олдындинской свиты относятся к островодужным образованиям с характерными минимумами в концентрации таких высокозарядных элементов, как Ta и Nb и максимумами содержания флюид-мобильных элементов, таких как Ba, Sr, Pb (рис. 6).
Рис. 6. График распределения содержаний микроэлементов в базальтах, нормированных к примитивной мантии (по данным [36]).
Распределение E-MORB и OIB (по данным [35]).
1–2 – вулканотектоническая структура: 1 – Еравнинская, 2 – Кыджимитская; 3–4 – зона Курило-Камчатской островной дуги: 3 – фронтальная (по [12]), 4 – тыловая (по [28])
Содержание микроэлементов в породах Кыджимитской структуры значительно выше, чем в породах Еравнинской структуры. Распределение микроэлементов в базальтах Еравнинской структуры почти совпадает с полем распределения микроэлементов в базальтах фронтальной зоны Курило-Камчатской островной дуги, тогда как диапазон распределения микроэлементов Кыджимитской структуры совпадает с полем тыловой зоны Курило-Камчатской островной дуги [12, 28].
При анализе распределения редкоземельных элементов, нормированных к хондриту, мы обратили внимание на то, что в базальтах Еравнинской структуры отмечается истощение тяжелых РЗЭ, в то время как для лав Кыджимитской структуры отмечен рост концентраций всех РЗЭ (рис. 7).
Рис. 7. Спектры распределения нормированных к хондриту содержаний редкоземельных элементов в базальтах (по данным [36]).
1–2 – вулканотектоническая структура: 1 – Еравнинская, 2 – Кыджимитская; 3–4 – зона Курило-Камчатской островной дуги: 3 – фронтальная (по [12]), 4 – тыловая (по [28])
Распределение РЗЭ в базальтах Еравнинской структуры совпадает с полем распределения РЗЭ в базальтах фронтальной зоны Курило-Камчатской островной дуги, а также с распределением РЗЭ характерных для E-MORB.
Распределение РЗЭ в базальтах Кыджимитской структуры совпадает с полем тыловой зоны Курило-Камчатской островной дуги и тяготеет к спектру распределения РЗЭ, типичных для OIB.
На классификационной диаграмме Nb/Y‒Zr/Y точки составов базальтов и андезибазальтов раннекембрийской олдындинской свиты сосредоточены в поле островодужных базальтов [31] (рис. 8, а).
Рис. 8. Классификационная диаграмма (а) Nb/Y‒Zr/Y (по [31]) и (б) дискриминационная диаграмма Th/Yb‒Nb/Yb (по [33]) для базальтов нижнекембрийской олдындинской свиты.
Обозначено: ARC – островодужные базальты; N‒MORB – нормальные базальты океанического хребта; OIB – базальты океанических островов; PM – примитивная мантия; DM – неглубокая обедненная мантия; DEP – глубоко истощенная мантия; EN – обогащенный компонент; REC – переработанный компонент; EMORB – обогащенные базальты океанического хребта.
1–3 – вулканиты вулканотектонической системы: 1 – Еравнинская, 2 – Олдындинская, 3 – Кыджимитская
На дискриминационной диаграмме Th/Yb‒Nb/Yb фигуративные точки базальтов олдындинской свиты лежат в поле континентальных дуг [33] (см. рис. 8, б).
На дискриминационных диаграммах Hf‒Th‒Nb и Hf‒Th‒Ta точки составов основных пород Еравнинской, Олдындинской и Кыджимитской вулканотектонических структур располагаются в поле островодужных базальтов (рис. 9, а, б).
Рис. 9. Дискриминационные Hf‒Th‒Nb и Hf‒Th‒Ta диаграммы для базальтов.
Распределение N-MORB, E-MORB, OIB и островодужных базальтов (по [38]).
I ‒ N‒MORB; II – E-MORB; III – OIB; IV – островодужные базальты.
1–3 – вулканиты вулканотектонических структур: 1 – Еравнинская, 2 – Олдындинская, 3 – Кыджимитская
Проведенный геохимический анализ полученных данных указывает на формирование вулканитов олдындинской свиты в надсубдукционных (островодужных) условиях.
Для генетического обоснования выявленной вещественной зональности нижнекембрийского вулканизма Удино-Витимской структуры мы сравнили ее строение с Курило-Камчатской островной дугой и другими структурами территорий, прилегающих к территории Забайкалья.
В пределах Курило-Камчатской островной дуги поперечная зональность вулканизма (вкрест дуги) обоснована и детально охарактеризована по степени дифференцированности вулканов, химическому и минеральному составу слагающих их лав и составу включений, привнесеных лавами [1, 2, 4].
С использованием этих характеристик профиль поперечной зональности нижнекембрийского вулканизма олдындинской свиты был проведен поперек ее простирания с юго-востока на северо-запад, т.е. от фронтальной зоны Еравнинской структуры через промежуточную зону Олдындинской структуры к тыловой зоне Кыджимитской структуры (рис. 10).
Рис. 10. Схема поперечной зональности Удино-Витимской островодужной системы.
Обозначено: ВТС – вулканотектоническая структура.
Показано (линии) зоны Удино-Витимской островной дуги:
А‒А′ – фронтальная (низко-калиевые породы);
Б‒Б′ – промежуточная (умеренно-калиевые породы);
В‒В′ – тыловая (высоко-калиевые породы).
1 – олдындинская свита, 2 – вулканотектонические структуры, 3 – предполагаемая зона субдукции, 4 – профиль поперечной зональности
Зональность по степени дифференцированности вулканов. Состав нижнекембрийских вулканитов Удино-Витимской островодужной системы значительно варьирует от базальтов (47–51% SiO2) до риолитов (70–75% SiO2). Нами был определен состав пород:
- – 30–35% – андезиты (наиболее распространенные породы);
- – 20% – дациты;
- – 25% – риолиты;
- – 10% – базальты;
- – 15% – андезибазальты.
Наиболее распространены сильнодифференцированные базальт (андезибазальт)-андезит-дацит-риолитовые ассоциации пород.
В Еравнинской структуре лавы фронтальной зоны юго-восточной части Удино-Витимской островной дуги дифференцированы значительнее, чем в ее тыловой части, что, по кремнеземистости, выражается в бо`льшей частоте встречаемости каждого типа пород.
В Кыджимитской структуре в тыловой зоне северо-западной части Удино-Витимской островной дуги преобладают слабо- (базальт-андезибазальтовой) и умеренно-дифференцированные (базальт-андезибазальт-андезитовой) ассоциации пород. Сильно-дифференцированная (базальт (андезибазальт)-андезит-дацит) ассоциация пород в тыловой зоне дуги встречается крайне редко.
Таким образом, в распределении ассоциаций вулканитов по кремнекислотности устанавливается поперечная зональность, выраженная в более широком проявлении глубоко дифференцированных ассоциаций пород во фронтальной зоне Удино-Витимской островной дуги.
Минералогическая зональность. Содержание вкрапленников в вулканитах колеблется от 5–10% до 20–30%, однако преобладают умереннопорфировые разности с 15–20% вкрапленников. Основные различия в минеральных ассоциациях и в составе минералов лав проявляются в следующем:
- – в базальтах фронтальной зоны отмечается пироксен-плагиоклазовый парагенезис минералов вкрапленников;
- – в базальтах тыловой зоны наблюдается пироксен-амфибол-плагиоклазовый парагенезис;
- – для андезитов и андезидацитов фронтальной зоны характерен пироксен-плагиоклазовый парагенезис, а для аналогичных лав тыловой зоны – плагиоклаз-амфибол-биотитовый.
Плагиоклазы лав фронтальной зоны с более высокими концентрациями Fe, чем плагиоклазы лав тыловой зоны, в одних и тех же разновидностях пород.
Геохимическая зональность. В близких по кремнеземистости лавах Удино-Витимской островодужной системы наблюдаются существенные вариации щелочности и железистости. По общему содержанию щелочей среди изученных вулканических пород выделяются лавы нормального и субщелочного рядов [34].
Вулканические породы нормального щелочного ряда распространены во фронтальной и промежуточной зонах дуги. Вулканические породы субщелочного ряда определены только в тыловой зоне.
По содержанию K2O нами установлено:
- – во фронтальной зоне Удино-Витимской островной дуги распространены лавы низкокалиевой (преобладают) и умереннокалиевой серий;
- – в промежуточной зоне находятся лавы умеренно- и высококалиевой серий;
- – в тыловой зоне находятся лавы высоко- и весьма высококалиевой серий.
Мы рассматриваем полученный химический состав пород в качестве доказательства наличия в регионе поперечной зональности. В сравнении с более мафическими разностями в кислых дацит-риолитовых сериях поперечная зональность по сумме щелочей проявлена слабо.
От фронта к тылу Удино-Витимской островной дуги во всех типах вулканитов по кремнекислотности четко возрастают средние концентрации не только калия, но и таких некогерентных и редких элементов, как Rb, Sr, U, Th, La, Ce (вместе со всей суммой легких лантоноидов), Nb, Zr, Hf, а также величины отношений Rb/Sr, La/Yb, Sr/Ce, Th/U, Zr/Y, La/Nb, Fe2O3/(FeO+Fe2O3).
Таким образом, поперечная вещественная зональность раннекембрийского вулканизма олдындинской свиты в немалой степени сопоставляется с подобной геохимической зональностью современной Курило-Камчатской островной дуги (рис. 11, а).
Рис. 11. Вариационная диаграмма (а) средних содержаний K2O относительно SiO2 в раннекембрийских вулканитах (по данным [32]) и (б) график корреляции содержаний K2O при SiO2=55% в вулканитах вулканотектонических структур с глубиной залегания зоны субдукции (по данным [32]).
1–3 – вулканотектонические структуры: 1 – Еравнинская, 2 – Олдындинская, 3 – Кыджимитская; 4 – лавы вулканов Курило-Камчатской островной дуги (по [28])
Используя метод расчета по [32], мы определили глубину и угол погружения Удино-Витимской островной дуги (см. рис. 11, б).
Проведенное нами определение глубины залегания зон субдукции показало, что области плавления субдуцирующей Западно-Забайкальской океанической плиты во фронтальной части Удино-Витимской островодужной системы, в которой находится Еравнинская вулканотектоническая структура, погружены на глубину 100 км. В тыловой части Удино-Витимской островодужной системы очаги плавления океанической плиты резко погружены под окраину Сибирского континента в районе Олдындинской вулканотектонической структуры до глубины 180 км и до глубины 250 км в районе Кыджимитской вулканотектонический структуры.
Наличие крупной гравитационной ступени северо-восточного простирания косвенно подтверждает предполагаемое положение зоны субдукции Удино-Витимской островодужной системы в районе Еравнинских озер в Западном Забайкалье.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
По проведенным нами исследованиям образцов пород получены новые результаты по характеристике вулканитов, слагающих основной объем олдындинской свиты. В изученных Еравнинской, Олдындинской и Кыджимитской вулканотектонических структурах Удино-Витимской островодужной системы олдындинская свита входит в состав нижнепалеозойского комплекса и во многом определяет геодинамику каледонского этапа ее развития.
В результате петролого-геохимического изучения вулканогенных пород установлено, что они представлены дифференцированной серией базальт-андезит-дацит-риолитового состава с разным объемом отдельных разновидностей пород и их составов в разных вулканотектонических структурах.
В Еравнинской и Олдындинской структурах преобладают базальты, андезибазальты, андезиты, дациты и риолиты нормальной щелочности, а в Кыджимитской структуре – субщелочные базальты, щелочные базальты, трахиандезибазальты, трахиандезиты. Все вулканогенные породы олдындинской свиты низкотитанистые и высокоглиноземистые. Их петрографический состав и суммы щелочей, а также калиевость изменяются поперек простирания структур.
Содержание микроэлементов в породах Кыджимитской структуры значительно выше, чем в породах Еравнинской структуры, их распределение в базальтах Еравнинской и Кыджимитской структур отвечает разным зонам островной дуги – фронтальной зоне в Еравнинской и тыловой зоне в Кыджимитской структурах. На дискриминационных диаграммах Nb/Y‒Zr/Y, Hf‒Th‒Nb и Hf‒Th‒Ta точки составов пород Еравнинской, Олдындинской и Кыджимитской вулканотектонических структур располагаются в поле островодужных базальтов. Полученные геохимические данные свидетельствуют о том, что формирование вулканитов олдындинской свиты происходило в надсубдукционных (островодужных) условиях.
По степени дифференцированности вулканитов, химическому и минеральному составу проведено обоснование поперечной структурной зональности нижнекембрийского вулканизма олдындинской свиты Удино-Витимской островодужной системы. Профиль поперечной зональности проведен вкрест простирания структур с юго-востока на северо-запад – от фронтальной зоны Еравнинской структуры через промежуточную зону Олдындинской структуры к тыловой зоне Кыджимитской структуры.
В распределении ассоциаций вулканитов по кремне-кислотности поперечная зональность выражается в более широком проявлении глубоко дифференцированных ассоциаций пород во фронтальной зоне Удино-Витимской островной дуги. Минералогическая зональность проявляется в различиях минеральных ассоциаций в составе минералов лав:
- – пироксен-плагиоклазовый парагенезис минералов вкрапленников (в базальтах фронтальной зоны);
- – пироксен-амфибол-плагиоклазовый парагенезис (в базальтах тыловой зоны);
- – пироксен-плагиоклазовый парагенезис (в андезитах и андезидацитах фронтальной зоны);
- – плагиоклаз-амфибол-биотитовый парагенезис (в тыловой зоне).
Геохимическая зональность наблюдается по существенным вариациям щелочности и железистости близких по кремнеземистости лав.
Вулканические породы нормального щелочного ряда распространены во фронтальной и промежуточной зонах Удино-Витимской островной дуги. Вулканические породы субщелочного ряда определены только в ее тыловой зоне. В зонах Удино-Витимской островной дуги распространены лавы следующих серий:
- – низкокалиевая (преобладает) и умереннокалиевая (во фронтальной зоне);
- – умеренно- и высоко-калиевая (в промежуточной зоне);
- – высоко- и весьма высоко-калиевая (в тыловой зоне).
От фронтальной к тыловой части островной дуги во всех типах вулканитов возрастают средние концентрации не только калия, но и таких некогерентных и редких элементов:
- – Rb, Sr, U, Th, La, Ce (вместе со всей суммой легких лантоноидов);
- – Nb, Zr, Hf;
- – Rb/Sr, La/Yb, Sr/Ce, Th/U, Zr/Y, La/Nb, Fe2O3/(FeO+Fe2O3) – величины отношений.
Установлено, что поперечная структурная зональность нижнекембрийской Удино-Витимской островной дуги сопоставима с подобной геохимической зональностью современной Курило-Камчатской островной дуги.
Проведенные исследования позволили определить глубину залегания зоны субдукции Удино-Витимской островодужной системы, которая погружена на 100 км во фронтальной части дуги в районе Еравнинской вулканотектонической структуры. В тыловой части Удино-Витимской островодужной системы очаги плавления океанической плиты были резко погружены под окраину Сибирского палео-континента в районе Олдындинской вулканотектонической структуры до глубины 180 км. В районе Кыджимитской вулканотектонический структуры очаги плавления океанической плиты были погружены под окраину Сибирского палео-континента до глубины 250 км.
ВЫВОДЫ
В результате проведенных геокартировочных и петрогеохимических исследований авторы пришли к следующим выводам.
- Установлено, что для большинства изученных вулканитов нижнекембрийской олдындинской свиты характерны свойства, проявляющиеся в типичных вулканитах островных дуг:
- – высокий уровень накопления РЗЭ,
- – высокая степень дифференциации легкой части спектра,
- – обогащенность крупноионными литофильными элементами, наличие Nb-минимума.
- Выявлена поперечная вещественная зональность кембрийских вулканитов с юго-востока на северо-запад (в современных координатах) вкрест простирания Удино-Витимской островодужной системы Западного Забайкалья, которая прослеживается по степени дифференцированности вулканов, а также по минеральному и химическому составу пород, соответствует зональности, проявленной в типичных островных дугах.
Таким образом, формирование кембрийского вулканизма Удино-Витимской структуры проявилось в островодужных условиях.
- Рассчитана глубина залегания, составляющая от 100 до 250 км в зоне субдукции, которая находится в районе Еравнинских озер в Западном Забайкалье и косвенно подтверждается крупной гравитационной ступенью северо-восточного простирания.
БЛАГОДАРНОСТИ
Авторы выражают искреннюю признательность рецензенту А. А. Третьякову (ГИН РАН, г. Москва, Россия) и анонимным рецензентам за полезные комментарии, которые позволили улучшить статью, и редактору М.Н. Шуплецовой (ГИН РАН, г. Москва, Россия) за тщательное редактирование.
ФИНАНСИРОВАНИЕ
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского Научного Фонда № 22-27-20141.
СЛЕДОВАНИЕ НОРМАМ НАУЧНОЙ ЭТИКИ
Авторы заявляют, что не имеют конфликта интересов.
Об авторах
В. С. Ланцева
Геологический институт им. Н.Л. Добрецова Сибирского отделения РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: valery_fox@list.ru
Россия, д. 6а, ул. Сахьяновой, 670047 Улан-Удэ
И. В. Гордиенко
Геологический институт им. Н.Л. Добрецова Сибирского отделения РАН
Email: valery_fox@list.ru
Россия, д. 6а, ул. Сахьяновой, 670047 Улан-Удэ
О. Р. Минина
Геологический институт им. Н.Л. Добрецова Сибирского отделения РАН
Email: valery_fox@list.ru
Россия, д. 6а, ул. Сахьяновой, 670047 Улан-Удэ
Список литературы
- Авдейко Г.П., Антонов А.Ю., Волынец О.Н. Подводный вулканизм и зональность Курильской островной дуги. – Под ред. Ю.М. Пущаровского – М.: Наука, 1992. 528 с.
- Антонов А.Ю. Геохимия и петрология мезо‒кайнозойских магматических образований и мантийный диапиризм. – Новосибирск: Гео, 2008. 250 с.
- Беличенко В.Г., Комаров Ю.В., Мусин Ю.Б., Хренов П.М., Чернов Ю.А. Геолого-петрографический очерк южной окраины Витимского плоскогорья. – М.: АН СССР, 1962. 168 с.
- Богатиков О.А., Цветков А.А. Магматическая эволюция островных дуг. – М.: Наука, 1988. 248 с.
- Васильев И.Л. Геология Еравнинского рудного поля. – Под ред. С. А. Гурулева – Новосибирск: Наука, 1977. 126 с.
- Ветлужских Л.И. Трилобиты и биостратиграфия кембрийских отложений Саяно-Байкальской горной области. – Автореф. дис. … к.г.-м.н. – Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2011. 17 с.
- Гордиенко И.В., Миронов А.Г. Геодинамическая и металлогенческая эволюция Забайкалья в позднем рифее-палеозое // Отечественная геология. 2008. № 3. С. 46-57.
- Гордиенко И.В., Булгатов А.Н., Руженцев С.В., Минина О.Р., Климук В.С., Ветлужских Л.И., Некрасов Г.Е., Ласточкин Н.И., Ситникова В.С., Метелкин Д.В., Гонегер Т.А., Лепехина Е.Н. История развития Удино-Витимской островодужной системы Забайкальского сектора Палеоазиатского океана в позднем палеозое // Геология и геофизика. 2010. № 5. С. 589-614.
- Гордиенко И.В., Нефедьев М.А. Курбино-Ераснинский рудный район Западного Забайкалья: геолого-геофизическое строение, типы рудных месторождений, прогнозная оценка и перспективы освоения // Геология рудных месторождений. 2015. № 2. С. 114-124.
- Гордиенко И.В. Неопротерозой-палеозойский магматизм и геодинамика Центрально-Азиатского складчатого пояса. – Под ред. В.В. Ярмолюка – Новосибирск: СО РАН, 2023. 345 с.
- Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200 000. – 2-ое изд.‒ Серия Баргузино-Витимская. – Лист N-49-XXVIII (Гунда). – Объяснительная записка. – Отв. ред. И.Н. Тихомиров – СПб: ВСЕГЕИ, 2016. 208 с.
- Гриб Е.Н., Леонов В.Л., Перепелов А.Б. Поперечная геохимическая зональность на примере Карымского вулканического центра // Вулканология и сейсмология. 2012. № 5. С. 25–40.
- Дистанов Э.Г., Ковалев Д.Р., Тарасова Р.С. Геологическое строение и генезис Озерного свинцово-цинкового колчеданного месторождения (Западное Забайкалье) // Геология рудных месторождений. 1972. Т. 14. № 2. С. 3-22.
- Зорин Ю.А., Скляров Е.В., Беличенко В.Г., Мазукабзов А.М. Механизм развития системы островная дуга-задуговой бассейн и геодинамика Саяно-Байкальской складчатой области в позднем рифее‒раннем палеозое // Геология и геофизика. 2009. Т. 50. № 3. С. 209-226.
- Ланцева В.С. Вулканизм Удино-Витимской зоны каледонид Западного Забайкалья (состав, возраст, геодинамические условия формирования). – Автореф. дис. … к.г.-м.н. – Улан-Удэ: ГИН СО РАН, 2014. 19 с.
- Минина О.Р., Ветлужских Л.И., Ланцева В.С. Стратиграфия и вулканизм нижнего и среднего палеозоя Байкальской горной области // Отечественная геология. 2013. № 3. С. 38-46.
- Минина О.Р. Ранние герциниды Байкало-Витимской складчатой системы (состав, строение, геодинамическая эволюция). – Автореф. дис. … д.г.-м.н. – Улан-Удэ: ГИН СО РАН, 2014. 36 с.
- Минина О.Р., Доронина Н.А., Некрасов Г.Е., Ветлужских Л.И., Ланцева В.С., Аристов В.А., Наугольных С.В., Куриленко А.В., Ходырева Е.В. Ранние герциниды Байкало-Витимской складчатой системы (Западное Забайкалье) // Геотектоника. 2016. Т. 50. № 3. С. 63-84.
- Минина О.Р., Гордиенко И.В., Дамдинов Б.Б., Ташлыков В.С., Гонегер Т.А., Скрипников М.С., Ланцева В.С., Хубанов В.Б., Кислов Е.В. Новые данные о возрасте рудовмещающих отложений Озерного полиметаллического месторождения // Литология и полезные ископаемые. 2023. № 3. С. 1-16.
- Минина О.Р., Ланцева В.С., Соболев И.Д., Викентьев И.В. Состав, возраст и обстановки седиментации рудовмещающей еравнинской серии Удино-Витимской зоны (Западное Забайкалье) // Литология и полезные ископаемые. 2024. № 1. С. 34-55.
- Нефедьев М.А. Объемная модель и оценка перспектив Озернинского рудного узла по геофизическим данным (Западное Забайкалье). – Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2009. 184 с.
- Постников А.А., Журавлева И.Т., Терлеев А.А. Стратиграфия кембрийских отложений Озернинского рудного узла (Западное Забайкалье) // Геология и геофизика. 1997. № 3. Т. 38. С. 608-619.
- Руженцев С.В., Минина О.Р., Аристов В.А., Голионко Б.Г., Ларионов А.Н., Лыхин Д.А., Некрасов Г.Е. Геодинамика Еравнинской зоны (Удино-Витимская складчатая система Забайкалья): геологические и геохронологические данные // ДАН. 2010. Т. 434. № 3. С. 361–364.
- Руженцев С.В., Минина О.Р., Некрасов Г.Е., Аристов В.А., Голионко Б.Г., Доронина Н.А., Лыхин Д.А. Байкало-Витимская складчатая система: строение и геодинамическая эволюция // Геотектоника. 2012. № 2. С. 3-28.
- Скрипников М.С., Ветлужских Л.И. Новые находки археоциат из олдындинской свиты (Западное Забайкалье) // Вестн. Пермского университета. Сер. Геол. 2021. Т. 20. № 1. С. 1-10.
- Скрипников М.С. Археоциаты, крибрициаты, C-, Sr-изотопные характеристики и биостратиграфия известняков нижнекембрийской олдындинской свиты (Западное Забайкалье). – Автореф. дис. … к.г.-м.н. – Улан-Удэ: ГИН СО РАН, 2023. 21 с.
- Тарасова Р.С., Близнюк М.В., Бабкин И.Н. О формационном типе и генезисе Озерного свинцово-цинкового колчеданного месторождения. – В кн.: Геология и генезис эндогенных рудных формаций Сибири. – М.: Наука, 1972. вып. 143.
- Чащин А.А., Мартынов Ю.А. Петрология пород вулканов Горелый и Мутновский (Южная Камчатка). – Под ред. В.Г. Сахно – Владивосток: Дальнаука, 2011. 270 с.
- Язмир М.М., Далматов Б.А., Язмир И.К. Атлас фауны и флоры палеозоя и мезозоя Бурятской АССР. – Палеозой. – М.: Недра, 1975. 184 с.
- Ярмолюк В.В., Иванов В.Г., Коваленко В.И. Источники внутриплитного магматизма Западного Забайкалья в позднем мезозое-кайнозое (на основе геохимических и изотопно-геохимических данных) // Петрология. 1998. Т. 6. № 2. С. 115-138.
- Condie K.C. High field strength element ratios in Archean basalts: a window to evolving sources of mantle plumes? // Lithos. 2005. Vol. 79. P. 491-504. doi: 10.1016/j.lithos.2004.09.014
- Dickinson W., Hatherton T. Andesitic volcanism and seismicity around the Pacific // Science. 1967. Vol. 157. No. 3790. P. 801-803.
- Pearce J.A. Geochemical fingerprinting of oceanic basalts with applications to ophiolite classification and the search for Archean oceanic crust // Lithos. 2008. Vol. 100. P. 14–48. doi: 10.1016/j.lithos.2007.06.016
- Peccerillo A., Taylor S.R. Geochemistry of Eocene calc-alcaline volcanic rocks from the Kastamonu area, Northern Turkey // Contrib. Miner. Petrol. 1976. Vol. 58. No. 1. P. 63–81.
- Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes // Geol. Soc. London, Spec. Publ. 1989. Vol. 42. P. 313-345.
- Taylor S.R., McLennan S.M. The Continental Crust: Its Composition and Evolution. – Ed. by A. Hallam, (Blackwell, Oxford, GB. 1985), 312 pp.
- Winchester J.A., Floyd P.A. Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation products using immobile elements // Chem. Geol. 1977. Vol. 20. P. 325–343.
- Wood D.A. The application of a Th-Hf-Ta diagram to problems of tectonomagmatic classification and to establishing the nature of crustal contamination of basaltic lavas of the British Tertiary volcanic province // Earth Planet. Sci. Lett. 1980. V. 50. P. 11-30.
Дополнительные файлы
