The First Discovery of Archean Dolerite Dikes in the Western Part of the Aldan Shield
- Authors: Erofeeva K.G.1, Larionova U.O.1, Samsonov A.V.1
-
Affiliations:
- Institute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences
- Issue: Vol 32, No 2 (2024)
- Pages: 218-229
- Section: Articles
- URL: https://journals.eco-vector.com/0869-5903/article/view/657791
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869590324020058
- EDN: https://elibrary.ru/DCIFZH
- ID: 657791
Cite item
Full Text
Abstract
In the western part of the Aldan terrane, in the middle reaches of the Tokko river, dolerite dikes have been studied. These dolerite dikes form a swarm of submeridional trend about 1 km wide. In the thickest dike, dolerites have well-preserved primary textural and structural features and mineral composition: plagioclase + pigeonite + augite + titanomagnetite. Dolerites from the chilled margins and inner parts of the dike are homogeneous in composition, correspond to low-Mg tholeiites, have low contents of Ti and other HFSE, with weak enrichments in light REE spectra and small negative Nb anomalies. Sm-Nd isotopic studies of magmatic dolerite minerals from the central part of the dike in isochron coordinates yielded a good linear correlation corresponding to an age of 2510 ± 64 Ma, which probably records the time of crystallization of the basaltic melt. The metadolerites in the shallow dike retain plagioclase-porphyritic structures, but the pyroxenes in them are completely replaced by amphibole and chlorite. Metadolerites are contrasted by low contents of MgO, Cr and Ni and higher contents of TiO2, Fe2O3, P2O5, Nb and all REEs. The differences in the composition of the dikes may be related to the long-term (about 65%) crystallization differentiation of the initial melt and the flow of residual melt from the shallow intermediate magmatic chamber along the opening cracks. Such conditions probably existed in tectonically stable intraplate settings. The age of the studied dolerites of the dike swarm is comparable to that of the anorogenic granites of the Nelyuki Complex (~2.4–2.5 Ga), which are widespread in the western part of Aldan granulite-gneiss Terrane. The data obtained complement the characterization of the intraplate anorogenic magmatism that occurred in the western part of the Aldan Shield in the Late Archean and marked the final consolidation of a large block of Archean crust in the Chara-Olekma granite-greenstone area.
Full Text
ВВЕДЕНИЕ
Рои базитовых даек являются одним из важных источников информации о процессах, происходящих в мантии под континентальной литосферой, а также геологическим инструментом для палеотектонических реконструкций и палеоконтинентальных корреляций (например, Evans, Mitchell, 2011; Ernst et al., 2021, 2023; Johansson et al., 2022; Srivastava et al., 2022). Эти объекты особенно актуальны при решении проблем в раннедокембрийской геологии, в ситуации, когда магматические комплексы существенно эродированы, а дайки представляют сохранные фрагменты магматической системы. Наиболее детальные исследования проведены на Канадском и Фенноскандинавском щитах, где установлены разновозрастные рои базитовых даек, включая палеопротерозойские и архейские, которые широко используются для расшифровки истории рифтогенеза и раскола архейских кратонов (Hölttä et al., 2014; Pehrsson et al., 2016; Davey et al., 2020; Ernst et al., 2021). На Сибирском кратоне в разных его частях до настоящего времени самые древние известные базитовые дайки имеют возраст 1.86 млрд лет, они распространены по всему югу кратона и широко используются для реконструкций и корреляций в рамках суперкратона Колумбия/Нуна (Pisarevsky et al., 2008; Ларин и др., 2012; Donskaya, 2020; Donskaya, Gladkochub, 2021).
РЕГИОНАЛЬНАЯ ГЕОЛОГИЯ
В западной части Алданского щита преобладают мезоархейские тоналит-трондьемит-гранодиоритовые (ТТГ) гнейсы и гранитоиды и супракрустальные породы зеленокаменных поясов, которые образуют Чаро-Олекминскую гранит-зеленокаменную область (ГЗО) (рис. 1а) (Котов, 2003). Эта мезоархейская область служит фундаментом для палеопротерозойских вулканогенно-осадочных толщ удоканского комплекса и рамой для разнообразных по составу интрузивных пород неоархейского и палеопротерозойского возраста. Среди последних резко преобладают гранитоиды нескольких возрастных комплексов (каларский – 2.62 млрд лет, чародоканского – 2.57–2.61 млрд лет, нелюкинский – 2.40–2.52 млрд лет, катугинский – 2.07 млрд лет, ничатский и куандинский – 1.91 млрд лет, кодарский и ханинский – 1.86 млрд лет) (Ларин и др., 2012). Базитовые интрузивы и дайки, описанные в рамках чинейского, куранахского и сулуматского комплексов, имеют резко подчиненное распространение и близкий возраст около 1.87 млрд лет (Попов и др., 2009, 2012; Ковач и др., 2023).
Исследования проведены в центральной части Чаро-Олекминской ГЗО (рис. 1), которая максимально удалена от палеопротерозойских орогенов, и поэтому претерпела минимальную тектоническую и метаморфическую переработку в палеопротерозойское время. Это иллюстрируется уникальной сохранностью практически неметаморфизованных палеопротерозойских красноцветных песчаников, заполняющих Угуйский грабен (рис. 1б) (Ковач и др., 2023), стратиграфические аналоги которых в Кодаро-Удоканском и в Олдонгсинском прогибах метаморфизованы в условиях зеленосланцевой и эпидот-амфиболитовой фаций (Сочава, 1986).
В геологическом строении района исследований преобладают комплексы мигматизированных существенно плагиоклазовых гнейсов олекминского комплекса, интрудированные постмигматитовыми гранитоидами и диоритами чародоканского комплекса (рис. 1б). Базитовый магматизм имеет резко подчиненное распространение. Дайки габбро-долеритового состава сулуматского комплекса, формирующие рой широтного простирания и распространенные в южной части Угуйского грабена и его гранито-гнейсовом обрамлении, имеют возраст 1874 млн лет (Ковач и др., 2023) и отвечают палеопротерозойскому базитовому магматизму, известному и в других частях Чаро-Олекминской ГЗО (Попов и др., 2009, 2012; Ларин и др., 2012). Еще один рой долеритовых даек субмеридионального простирания, выделенный при картировании (Государственная …, 2010), является предметом исследований в настоящей статье.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изучение петрографических особенностей пород и определение состава минералов проводилось методами оптической микроскопии и на сканирующем электронном микроскопе TESCAN MIRA LMS с приставкой для энергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа Ultim Max 65 c интегрированным программным обеспечением AZtecLive Automated (Oxford Instruments) в Центре коллективного пользования Института физики Земли РАН (Москва). Анализ проводился в полированных шлифах, напыленных углеродом (толщина напыления 20 нм) при ускоряющем напряжении 20 кВ и постоянном токе электронного пучка 15 ± 0.05 нА. Рабочее расстояние – 15 мм, время накопления спектра – 60 с. При обработке спектров рентгеновского излучения проводилась оптимизация по спектрам простых соединений и стандартизация по набору эталонов породообразующих минералов. Ошибки измерений составили для концентраций свыше 10 мас. % – до 2 отн. %; 5–10 мас. % – до 5 отн. %; от 1 до 5 мас. % – до 10 отн. %. Химические составы минералов из долеритов приведены в Supplementary21, ESM_1.
Содержание петрогенных элементов определялось на рентгенофлюоресцентном спектрометре последовательного действия PW-2400 (Philips Analytical B. V.) в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН (ИГЕМ РАН, Москва). Анализ проводился в стекловатых дисках, полученных при сплавлении 0.3 г порошка пробы с 3 г тетрабората лития. Потери при прокаливании определялись гравиметрическим методом. Точность анализа составляла 1–5 отн. % для элементов с концентрациями выше 0.5 и до 12 отн. % для элементов с концентрацией ниже 0.5 мас. %. Концентрации редких и редкоземельных элементов определялись методом ICP-MS в лаборатории ядерно-физических и масс-спектральных методов анализа ИПТМ РАН по методике (Карандашев и др., 2007).
Выделение монофракций плагиоклаза и пироксенов проведено в лаборатории Анализа минерального вещества ИГЕМ РАН по стандартной методике с использованием плотностной и магнитной сепараций и последующей ручной доочисткой под бинокуряром.
Рис. 1. (а) Схематическая геологическая карта западной части Алданского щита по (Котов, 2003; Ковач и др., 2023). 1 – фанерозойские гранитоиды; 2 – фанерозойские отложения; 3 – палеопротерозойские гранитоиды кодарского, ханинского, ничатского и каменковского комплексов; 4 – палеопротерозойские бассейны и грабен-синклинали с метаосадочными породами удоканского комплекса: Уг – Угуйский; Олд – Олдонгсинский; Нх – Нижнеханинский; Кд – кодарская зона, Уд – удоканская зона Кодаро-Удоканского бассейна; 5 – палеопротерозойские–неоархейские гранитоиды нелюкинского комплекса; 6 – неоархейские гранитоиды чародоканского комплекса; 7 – раннедокембрийские слабо метаморфизованные осадочные и вулканические породы субганского комплекса; 8 – тоналит-трондьемитовые ортогнейсы оломокитского комплекса и глубоко метаморфизованные осадочные и вулканические породы оломокитской и чарской толщ алданского гранулито-гнейсового мегакомплекса; 9 – тоналит-трондьемитовые ортогнейсы олекминского комплекса; 10 – тоналит-трондьемитовые ортогнейсы западно-алданского комплекса и глубоко метаморфизованные осадочные и вулканические породы чугинской, амедичинской и курумканской толщ алданского гранулито-гнейсового мегакомплекса; 11 – зона сочленения Алданского щита и Джугджуро-Становой складчатой области; 12 – разрывные нарушения. (б) Фрагмент геологической карты Токкинской ветви Токко-Ханинского зеленокаменного пояса по (Государственная …, 2010). Звездочкой показано место отбора образцов долеритов.
Изотопные Sm-Nd исследования минералов и валового состава долерита выполнены в лаборатории изотопной геохимии и геохронологии ИГЕМ РАН. Химическая подготовка вещества для масс-спектрометрических измерений проведена по методике, описанной в (Ларионова и др., 2007). Измерения изотопных отношений проводились на масс-спектрометре Sector 54 (Micromass, Англия) в мультидинамическом режиме с использованием трехленточного источника ионов (Thirlwall, 1991). Итоговая погрешность определения 143Nd/144Nd не превышает ±0.005% (2σ ед.) с учетом воспроизводимости результатов по внутрилабораторному стандарту Nd-ИГЕМ 0.512400 ± ± 11 (2σ ед., N = 24), что соответствует значению 0.511852 в стандарте изотопного состава неодима LaJolla. Погрешность определения 147Sm/144Nd оценивается в ±0.3% (2σ ед.) по результатам измерения стандарта BCR-1.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Долеритовые дайки субмеридионального роя были изучены по левому борту ручья Алаткит, примерно в 3 км от места его впадения в р. Токко (рис. 1б) в серии разрозненных береговых замытых обнажений и скальных обнажений над первой террасой. Вмещающими породами для даек служат мигматизированные полосчатые ТТГ олекминского комплекса, граниты и пегматиты, смятые в систему сложных изоклинальных складок (рис. 2а). Простирание полосчатости и осей изоклинальных складок в целом субмеридиональное, но с локальными вариациями в 30°–40° даже в пределах небольшого обнажения.
Среди гнейсов и гранитоидов на интервале около 1 км установлены три дайки долеритов меридионального (345°–355°) простирания с субвертикальным залеганием.
Восточная дайка-1 (N 57° 57.398′, E 119° 38.065′) вскрыта в скальном обрыве (рис. 2б) и в береговом замытом обнажении, ее мощность составляет около 8 м. Дайка имеет участками прямолинейные, а участками извилистые и ступенчатые контакты с вмещающими гнейсами и гранитоидами (рис. 2в). Образование заливчатых границ, возможно, отражает первичную морфологию контактов даек, а ступенчатые границы, вероятно, образовались при наложенных микросдвигах субширотного простирания, которыми располосована вся дайка (рис. 2г). Магматическая текстурная неоднородность дайки проявлена слабо. Узкая (около 1 см) микрозернистая зона закалки сменяется мелкозернистыми долеритами краевой части дайки, которые далее к центру дайки очень незначительно меняют степень зернистости. Более ярко проявлена вторичная вещественная неоднородность дайки, связанная с ее метасоматической переработкой вдоль системы разноориентированных разломов (рис. 2б, 2г), с которыми сопряжена сульфидная минерализация. В участках сгущения этих трещин долериты приобретают зеленоватый оттенок за счет амфиболизации и содержат тонкую рассеянную сульфидную вкрапленность. Следует отметить, что этой наложенной сульфидной минерализацией, похоже, охвачена вся дайка, на что указывают белесые и желтоватые охристые потеки на ее скальном выходе (рис. 2б).
Западная дайка-2 (N 57° 57.597′, E 119° 37.336′) вскрыта в небольшом скальном обнажении и в замытом береговом выходе у прижима – переката ручья. Дайка имеет переменную мощность от 0.5 до <1 м и выраженную плитчатую отдельность, параллельную контактам дайки (рис. 2д). Породы дайки имеют однородную текстуру и представлены микрозернистым амфиболизированным метадолеритом.
По петрографическим характеристикам изученные дайки представляют пример классических долеритов. В дайке-1 вблизи контакта порода (обр. ДА1-1) с мелко-среднезернистой долеритовой структурой сложена зернами пироксена и плагиоклаза размером до 0.4 мм (рис. 3а, 3б). Субидиоморфные зерна клинопироксена (45 об. %) имеют зональное строение – центральные части зерен представлены пижонитом с магнезиальностью (Mg# = Mg/(Mg+Fe)) 74–76, реже авгитом с Mg# 68–71, с Al2O3 1.21–3.09 мас. % и низкими содержаниями TiO2 0.18–0.49 мас. % и MnO 0.29–0.37 мас. %). Краевые части представлены авгитом с Mg# 38–52, который имеет сопоставимое с центральными частями содержание Al2O3 (1.69–2.72 мас. %), отличается более высокими концентрациями TiO2 и MnO (0.72–0.94 и 0.43–0.58 мас. % соответственно). Переход от центральных частей зерен пироксена к краевым диффузионный. В виде включений в пироксене присутствует плагиоклаз с An41–50. Краевые части пироксена замещаются хлоритом. Плагиоклаз (55 об. %) формирует удлиненные таблитчатые зерна зонального строения (центр – An39–61, край – An29–37). В пироксен-плагиоклазовых интерстициях развит калиевый полевой шпат и кварц. Рудные минералы представлены титаномагнетитом (~5 об. %) и сульфидами.
В центральной части тела средне-крупнозернистый долерит (обр. ДА1-2) сложен зернами пироксена и плагиоклаза (рис. 3в–3д). Пироксен формирует субидиоморфные призматические зерна размером до 2 мм с зональным строением. Центральные части зерен представлены авгитом (Mg# 64–72) и пижонитом (Mg# 67–73); узкие (<0.2 мм) краевые зоны по составу отвечают авгиту (Mg# 40–50), реже пижониту (Mg# 39–43). Вдоль трещин и на границе зерен пироксена развивается хлорит. Плагиоклаз формирует удлиненные таблитчатые зерна. Центральные части плагиоклаза имеют состав An62–44, краевые – An39–27. В пироксен-плагиоклазовых интерстициях развиты гранофировые агрегаты. Рудные минералы представлены титаномагнетитом и сульфидами.
Рис. 2. (а–д) Фотографии геологических обнажений в левом борту руч. Алаткит: (а) – мигматизированные полосчатые ТТГ олекминского комплекса, вмещающие долеритовые дайки; (б–г) – восточная дайка-1 (обр. ДА1): (б) – скальный выход долеритовой дайки-1; (в) – извилистые и ступенчатые контакты долеритовой дайки-1 с вмещающими ТТГ и гранитоидами; (г) – микросдвиги в дайке-1; (д) – западная дайка-2 (обр. ДА2), вскрытая в скальном обнажении.
Рис. 3. Микрофотографии долерита из закалочной (а, б – обр. ДА1-1,) и центральной (в, г – обр. ДА1-2; д – обр. ДА1-4) частей дайки-1 и (е) метадолерита дайки-2. Изображения (а, в, д, е) – в скрещенных николях; (б, г) – в обратноотраженных электронах.
Метадолерит (обр. ДА2-1) из маломощной дайки имеет плагиоклаз-порфировую мелкозернистую гнейсовидную текстуру (рис. 3е) и состоит из амфибола (35–40%), плагиоклаза (35–40%), калиевого полевого шпата (~10%) и кварца (~10%). Плагиоклаз формирует редкие вкрапленники размером до 2 мм и мелкие зерна в основной массе породы. В качестве рудных присутствует титаномагнетит и сульфиды.
Таблица 1. Геохимия долеритов из даек Алаткитского роя
Компоненты | Дайка-1 | Дайка-2 | ||||
ДА1-1 | ДА1-2 | ДА1-3 | ДА1-4 | ДА1-5 | ДА2-1 | |
долерит, закалка | долерит, центр дайки | долерит, центр дайки | долерит, центр дайки | долерит, центр дайки | метадолерит | |
SiO2 | 51.1 | 51.0 | 50.9 | 50.8 | 50.7 | 55.4 |
TiO2 | 1.23 | 1.24 | 1.25 | 1.19 | 1.24 | 2.19 |
Al2O3 | 14.1 | 14.5 | 14.0 | 14.2 | 14.4 | 12.8 |
Fe2O3tot | 14.3 | 14.1 | 14.4 | 14.4 | 14.3 | 16.1 |
MnO | 0.201 | 0.198 | 0.200 | 0.203 | 0.195 | 0.208 |
MgO | 6.01 | 5.85 | 6.01 | 6.01 | 5.78 | 2.03 |
CaO | 9.40 | 9.27 | 9.31 | 9.49 | 9.39 | 5.84 |
Na2O | 2.70 | 2.76 | 2.85 | 2.66 | 2.85 | 2.54 |
K2O | 0.74 | 0.79 | 0.73 | 0.77 | 0.83 | 2.03 |
P2O5 | 0.22 | 0.29 | 0.28 | 0.25 | 0.27 | 0.92 |
S | 0.11 | 0.08 | 0.08 | 0.06 | 0.09 | 0.08 |
П.п.п. | 0.36 | 0.12 | 0.15 | 0.78 | 0.63 | 1.08 |
Сумма | 99.3 | 99.5 | 99.5 | 98.9 | 99.0 | 98.4 |
Li | 11.1 | 6.21 | 6.69 | 9.83 | 13.1 | 41.1 |
Be | 0.602 | 0.654 | 0.708 | 0.692 | 0.796 | 2.20 |
Sc | 42.8 | 41.4 | 40.7 | 45.4 | 33.7 | 25.1 |
V | 333 | 319 | 322 | 286 | 322 | 20.1 |
Cr | 55.1 | 43.4 | 49.2 | 60.6 | 42.3 | 5.14 |
Co | 60.1 | 57.7 | 56.8 | 57.9 | 56.2 | 25.8 |
Ni | 85.5 | 77.2 | 76.0 | 87.1 | 77.0 | < ПО |
Cu | 64.5 | 62.7 | 62.2 | 64.0 | 61.9 | 14.0 |
Zn | 124 | 115 | 121 | 122 | 117 | 170 |
Ga | 19.2 | 19.9 | 18.2 | 24.2 | 18.4 | 24.0 |
Rb | 16.3 | 15.6 | 14.3 | 20.2 | 18.0 | 61.2 |
Sr | 379 | 367 | 350 | 403 | 363 | 268 |
Y | 23.0 | 23.2 | 22.8 | 22.7 | 21.8 | 64.3 |
Zr | 98.5 | 103 | 105 | 91.0 | 103 | 369 |
Nb | 8.21 | 3.93 | 8.57 | 3.73 | 3.87 | 27.8 |
Mo | 0.756 | 0.483 | 0.486 | 0.985 | 0.442 | 2.68 |
Sn | 0.828 | 0.543 | 0.736 | 0.899 | 0.471 | 2.64 |
Cs | 0.572 | 0.383 | 0.372 | 0.469 | 0.448 | 1.64 |
Ba | 353 | 362 | 355 | 399 | 338 | 1048 |
La | 17.2 | 14.1 | 14.7 | 15.6 | 13.6 | 73.7 |
Ce | 40.4 | 31.3 | 28.9 | 35.1 | 29.0 | 159 |
Pr | 4.93 | 3.78 | 3.59 | 4.43 | 3.66 | 17.8 |
Nd | 21.5 | 18.0 | 17.1 | 20.0 | 17.5 | 72.5 |
Sm | 4.72 | 4.22 | 4.06 | 4.44 | 4.12 | 14.5 |
Eu | 1.55 | 1.36 | 1.27 | 1.42 | 1.29 | 3.52 |
Gd | 4.92 | 4.10 | 4.00 | 4.31 | 4.02 | 13.9 |
Tb | 0.745 | 0.624 | 0.609 | 0.703 | 0.595 | 1.99 |
Dy | 4.38 | 3.97 | 3.78 | 4.04 | 3.85 | 11.6 |
Таблица 1. Окончание
Компоненты | Дайка-1 | Дайка-2 | ||||
ДА1-1 | ДА1-2 | ДА1-3 | ДА1-4 | ДА1-5 | ДА2-1 | |
долерит, закалка | долерит, центр дайки | долерит, центр дайки | долерит, центр дайки | долерит, центр дайки | метадолерит | |
Ho | 0.916 | 0.818 | 0.768 | 0.844 | 0.784 | 2.32 |
Er | 2.62 | 2.28 | 2.17 | 2.43 | 2.18 | 6.32 |
Tm | 0.362 | 0.324 | 0.314 | 0.333 | 0.312 | 0.864 |
Yb | 2.39 | 2.01 | 1.93 | 2.24 | 1.92 | 5.56 |
Lu | 0.357 | 0.297 | 0.291 | 0.342 | 0.296 | 0.815 |
Hf | 2.49 | 2.41 | 2.25 | 2.59 | 2.43 | 8.75 |
Ta | 0.275 | 0.369 | 0.294 | 0.258 | 0.323 | 1.61 |
W | 0.124 | 0.087 | 0.088 | 0.359 | 0.072 | 0.860 |
Tl | 0.136 | 0.095 | 0.079 | 0.170 | 0.107 | 0.449 |
Pb | 6.24 | 3.62 | 3.49 | 4.88 | 4.88 | 16.5 |
Th | 1.25 | 1.03 | 0.942 | 1.17 | 0.89 | 12.0 |
U | 0.225 | 0.181 | 0.181 | 0.209 | 0.184 | 2.22 |
Примечание. Содержания породообразующих оксидов приведено в мас. %, микроэлементов – в мкг/т. < ПО – содержание элемента ниже предела обнаружения.
По петрогеохимическим характеристикам пять проб долеритов, отобранных из зоны закалки и центральной части мощной дайки-1, а также из участка со сгущением зонок метасоматической переработки, очень однородны по содержаниям всех элементов (табл. 1, рис. 4). Долериты имеют умеренные содержания MgO, Cr, Ni, TiO2, Al2O3, слабо фракционированные спектры легких и тяжелых РЗЭ без Eu-аномалии и небольшие отрицательные Nb-аномалии (Nb/Nb* = 0.3–0.8) (табл. 1, рис. 4). Долерит из дайки-2 контрастно отличается от долеритов дайки-1 более низкими содержаниями MgO, Al2O3, CaO, Cr и Ni и более высокими TiO2, Fe2O3, P2O5, K2O, Zr, Nb, Y (табл. 1, рис. 4) и всех РЗЭ, в спектре которых появляется заметная отрицательная Eu-аномалия (рис. 4).
Sm-Nd изотопные исследования породообразующих минералов (пироксены и плагиоклаз) и валовой пробы долерита позволили установить изохронный возраст 2510 ± 64 млн лет (СКВО = 1.1), который, вероятно, отвечает времени кристаллизации базальтового расплава, и εNdT = + 0.1 (табл. 2, рис. 5).
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДЫ
Обнаружение архейских долеритовых даек, в которых породообразующие магматические минералы сохранили Sm-Nd изотопно-геохронологические характеристики и позволили провести изотопное датирование, является большой удачей. Эта находка дополняет данные об уникальной сохранности центральной части Чаро-Олекминской ГЗО.
Установленные контрастные различия составов двух разобщенных даек в составе одного роя не могут быть связаны с разной степенью вторичных преобразований, а, скорее, фиксируют различия составов их магматических протолитов. Вариации состава двух даек хорошо объясняются процессом фракционной кристаллизации, если предположить, что исходный расплав по составу отвечал наиболее примитивному долериту из закалочной зоны дайки-1 (обр. ДА1-1), а продукт его кристаллизационной дифференциации – составу метадолерита дайки-2 (обр. ДА2-1).
В долеритах закалочной зоны центральные части пироксена (пижонит, Mg# 74–76) равновесны с валовым составом породы (KD(Fe-Mg)Cpx–liq = = 0.27–0.33). Их кристаллизация происходила в малоглубинных условиях при давлении 0.9–3.6 ± ± 1.4 кбар (Neave, Putirka, 2017). Сопоставимые давления (0.9–3.6 ± 1.4 кбар) были получены для краевых частей пироксена (авгит, Mg# 45–50), равновесных с расплавом, по составу отвечающему метадолериту маломощной дайки (KD(Fe-Mg)Cpx–liq = = 0.24–0.31). Это указывает на возможную кристаллизации расплава в изобарических условиях. Петрологическое моделирование было проведено с использованием программы easyMelts (разработана Einari Suikkanen, доступна по ссылке http://magmasource.caltech.edu) при постоянном давлении 1.5 кбар, кислородном буфере QFM и QFM-1, исходной температуре 1200°С с шагом –5°С (рис. 4; см. Supplementary, ESM_2). Солидусные минеральные ассоциации (пижонит + авгит + плагиоклаз) хорошо согласуются с наблюдаемыми ассоциациями в долеритах. Остаточные расплавы, полученные при ~65% кристаллизационной дифференциации, соответствуют составу метадолерита дайки-2 (рис. 4). Модельные расчеты, не фиксирующие оливин на ликвидусе этих составов, а также низкие концентрации в долеритах MgO, Cr и Ni указывают на глубокую дифференциацию исходных расплавов.
Рис. 4. Моделирование кристаллизационной дифференциации исходного расплава, отвечающего по составу долериту из закалочной зоны дайки-1 (обр. ДА1-1). Заданные параметры моделирования описаны в тексте. На бинарных диаграммах линиями показаны модельные составы остаточных расплавов и их процент, выносками и аббревиатурами показаны фракционирующие минералы. Модельный состав РЗЭ в остаточных расплавах рассчитан с учетом фракционирования ассоциации клинопироксен + плагиоклаз + шпинель (55:43:2). Спектры распределения РЗЭ долеритов нормированы по примитивной мантии (ПМ) по (Wedepohl, Hartmann, 1994).
Таблица 2. Sm-Nd изотопные данные для минералов и долеритов из даек руч. Алаткит
Компоненты | Долерит (обр. ДА1-4) | |||
долерит, валовый состав | плагиоклаз | авгит | пижонит | |
Sm, мкг/г | 4.14 | 0.735 | 2.99 | 1.36 |
Nd, мкг/г | 18.7 | 3.97 | 11.0 | 4.24 |
147Sm/144Nd | 0.1341 | 0.1119 | 0.1649 | 0.1933 |
143Nd/144Nd | 0.511604 | 0.511211 | 0.512101 | 0.512564 |
±2σ | 0.000008 | 0.000012 | 0.000008 | 0.000008 |
ɛNdТ | +0.1 |
Рис. 5. Sm–Nd изохронная диаграмма для породообразующих минералов и валовой пробы долерита из дайки-1.
Внедрение в полого-открывающиеся трещины базальтового расплава разной степени дифференциации предполагает, что питающая камера пребывала какое-то время в стабильных условиях, что обеспечивало дифференциацию магмы. При возобновлении тектонических подвижек открывающиеся трещины заполнялись остаточным расплавом. Такие условия, вероятно, могли быть обеспечены в тектонически стабильной внутриплитной обстановке.
Рис. 6. Тектонические диаграммы (Pearce, Norry, 1979; Pearce et al., 2021) для долеритов из Алаткитского роя. MORB – базальты срединно-океанических хребтов, IAB – базальты островных дуг, WPB – внутриплитые базальты, OIB – базальты океанических островов, CAB – базальты континентальных дуг, OPB – океанические платобазальты.
Вопрос о тектонической позиции изученных долеритовых даек не решается однозначно. С одной стороны, Алаткитский дайковый рой по возрасту сопоставим с распространенными в Западно-Алданской гранулито-гнейсовой области внутриплитными гранитами нелюкинского комплекса, которые имеют ярко выраженные анорогенные характеристики (Сальникова и др., 1997; Ларин и др., 2012), что предполагает внутриплитную природу изученных долеритов. С другой стороны, петротектоническая специфика долеритов указывает на их возможное формирование как во внутриплитных (WPM), так и в островодужных (IAB) обстановках (рис. 6). Однако расположение фигуративных точек составов долеритов в области островодужных обстановок (рис. 6), вероятно, связано с контаминацией расплавов веществом коры (например, Xia, Li, 2019), о чем свидетельствуют низкое содержание Ti, небольшая отрицательная аномалия Nb и близкая к нулю величина ɛNdТ в долеритах.
Таким образом, полученные данные дополняют характеристику внутриплитного анорогенного магматизма, который имел место в западной части Алданского щита в самом конце архея и маркировал итоговую консолидацию крупного блока архейской коры Чаро-Олекминской ГЗО.
Благодарности. Авторы благодарят сотрудников компании ООО “Нерюнгри Металлик” за помощь в проведении экспедиционных работ.
Источники финансирования. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-77-01068, https://rscf.ru/project/23-77-01068/.
About the authors
Kseniia G. Erofeeva
Institute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences
Author for correspondence.
Email: xenin.erofeeva@ya.ru
Russian Federation, Moscow
Ulia O. Larionova
Institute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences
Email: xenin.erofeeva@ya.ru
Russian Federation, Moscow
Aleksandr V. Samsonov
Institute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences
Email: samsonov@igem.ru
Russian Federation, Moscow
References
- Davey S.C., Bleeker W., Kamo S.L. et al. Archean block rotation in Western Karelia: Resolving dyke swarm patterns in metacraton Karelia-Kola for a refined paleogeographic reconstruction of supercraton Superia // Lithos. 2020. V. 368–369. 105553. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105553
- Donskaya T.V. Assembly of the Siberian Craton: constraints from Paleoproterozoic granitoids // Precam. Res. 2020. V. 348. 105869. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2020.105869
- Donskaya T.V., Gladkochub D.P. Post-collisional magmatism of 1.88–1.84 Ga in the southern Siberian Craton: An overview // Precam. Res. 2021. V. 367. 106447. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2021.106447
- Ernst R.E., Dickson A., Bekker A. Environmental Change and Large Igneous Provinces: The Deadly Kiss of LIPs (Geophysical Monograph Series). 1st Edition. 2021. 528 p.
- Ernst R.E., Gladkochub D.P., Söderlund U. et al. Identification of the ca. 720 Ma Irkutsk LIP and its plume centre in southern Siberia: the initiation of Laurentia-Siberia separation // Precam. Res. 2023. V. 394. 107111. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2023.107111
- Evans D.A.D., Mitchell R.N. Assembly and breakup of the core of Paleoproterozoic-Mesoproterozoic supercontinent Nuna // Geology. 2011. V. 39. P. 443–446. https://doi.org/10.1130/G31654.1
- Hölttä P., Heilimo E., Huhma H. et al. The Archaean Karelia and Belomorian Provinces, Fennoscandian Shield // Eds. Y. Dilek, H. Furnes Evolution of Archean crust and early life. Modern approaches in solid Earth sciences, Springer, 2014. V. 7. P. 55–102. https://doi.org/10.1007/978-94-007-7615-9_3
- Johansson Å., Bingen B., Huhma H. et al. A geochronological review of magmatism along the external margin of Columbia and in the Grenville-age orogens forming the core of Rodinia // Precam. Res. 2022. V. 371. 106463. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2021.106463
- Neave D.A., Putirka K.D. A new clinopyroxene-liquid barometer, and implications for magma storage pressures under Icelandic rift zones // Amer. Mineral. 2017. V. 102. P. 777–794. https://doi.org/10.2138/am-2017-5968
- Pearce J.A., Norry M.J. Petrogenetic implications of Ti, Zr, Y and Nb variations in volcanic rocks // Contrib. Mineral. Petrol. 1979. V. 69. P. 33–47.
- Pearce J.A., Ernst R.E., Peate D.W., Rogers C. LIP printing: use of immobile element proxies to characterize Large Igneous Provinces in the geologic record // Lithos. 2021. V. 392–393. P. 106068.
- Pehrsson S.J., Eglington B.M., Evans D.A.D. et al. Metallogeny and its link to orogenic style during the Nuna supercontinent cycle // Eds. Z.X. Li, D.A.D. Evans, J.B. Murphy. Supercontinent Cycles through Earth History. Geol. Soc., London, Spec. Publ. 2016. V. 424. P. 83–94. https://doi.org/10.1144/SP424.5
- Pisarevsky S.A., Natapov L.M., Donskaya T.V. et al. Proterozoic Siberia: A promontory of Rodinia // Precam. Res. 2008. V. 160. P. 66–76. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2007.04.016
- Srivastava R.K., Ernst R.E., Buchan K.L., De Kock M. Large Igneous Provinces and their Plumbing Systems // Geol. Soc. London, Spec. Publ. 2022. V. 518. https://doi.org/10.1144/SP518-2021-167
- Thirlwall M.F. Long-term reproducibility of multicollector Sr and Nd isotope ratio analysis // Chem. Geol. 1991. V. 94. № 2. P. 85–104. https://doi.org/10.1016/0168-9622(91)90002-E
- Wedepohl K.H., Hartmann G. The composition of the primitive upper Earth’s mantle, kimberlites, related rocks and mantle xenoliths // Eds. H.O.A. Meyer, O.H. Leonardos, Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais. 1994. V. 1. P. 486–495.
- Xia L., Li X. Basalt geochemistry as a diagnostic indicator of tectonic setting // Gondwana Res. 2019. V. 65. P. 43–67. https://doi.org/10.1016/j.gr.2018.08.006
Supplementary files
