Трапповый магматизм зоны сочленения Тунгусской синеклизы и Анабарской антеклизы

НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2006, №4

ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЯ

УДК 552.31; 552.311

Трапповый магматизм зоны сочленения Тунгусской синеклизы

и Анабарской антеклизы

А.Е. Васильева, М.Д. Томшин, К.М. Константинов

Приведены результаты петрохшшческих и петрографических исследований серии интрузий доле-ритов, располагающихся в долине верхнего течения р. Оленек от его истоков до р.Алакит и относящихся к пермо-триасовым траппам Сибирской платформы. Все изученные тела базитов разделяются на две группы как по структурно-петрографическим признакам, характеру внутрикамерной дифференциации, так и по форме тел. Долериты первой группы соответствуют наиболее распространенным типичным траппам Сибирской платформы. Тогда как силлы второй группы отличаются максимально низкими значениями Fe, Ti и К и повышенными — Si, Al, Са и относятся ко второму петрохимическому типу траппов.

Results of petrochemical and petrographic studies of dolerite intrusions from the valley of the upper Olenek river (from its sources to the Alakit river) are presented. The intrusions are assigned to the Permian-Triassic traps of the Siberian platform. All the basites studied are divided into two groups according to their structural-petrographic features, the character of intrachamber differentiation, and the shape of the bodies. Dolerites of the first group correspond to the most widespread typical traps of the Siberian platform. Sills of the second group are distinguished by the lowest Fe, Ti and К and higher Si, Al and Ca contents, and belong to the second petrochemical type of traps.

Район исследуемых траппов территориально располагается в долине верхнего течения р. Оленек. Он приурочен к северо-восточному борту Тунгусской синеклизы, в области сочленения последней и Анабарской антеклизы. Эта область подчеркнута Алакит-Котуйской зоной разломов, протянувшейся в виде пологой дуги практически на 500 км от р.Моркока до р. Маймеча [1].

Все исследуемые в данном районе траппы по структурно-петрографическим признакам, характеру внутрикамерной дифференциации, форме тел делятся на две группы. Первая из них наиболее распространена. Она представлена практически недифференцированными силлами и дайками. Вторая группа наблюдалась нами лишь в нижнем течении р. Верхняя Томба. В то же время подобные интрузивы описывались ранее [2] юго-западнее, в долинах рр. Могды, Ср. и Нижн. Вилюйканы и Нинимэ. Гипсометрически силлы

ВАСИЛЬЕВА Александра Ефимовна - ст. лаборант ИГАБМ СО РАН; ТОМШИН Михаил Дмитриевич - к.г.-м.н., зав. лаб. Геологического музея ИГАБМ СО РАН; КОНСТАНТИНОВ Константин Михайлович - к.г.-м.н., вед. геофизик АмГРЭ АК «АЛРОСА».

второй группы занимают более низкие стратиграфические уровни и залегают под пластовыми интрузиями первой группы. Прямого взаимоотношения между магматитами обеих групп не наблюдалось. По косвенным данным [3] можно условно говорить о более позднем времени образования дифференцированных интрузий, но также в пределах пермо-триасового тектономагма-тического цикла. Такой же вывод можно сделать и на основании палеомагнитных исследований, которые, по положению магнитных полюсов, подтверждают более молодой возраст интрузий второй группы.

Размещаются рассматриваемые магматиты, в основном, в отложениях силура, реже ордовика и верхнего кембрия, т.е. они образуют в пачке нижнепалеозойских пород многоярусные залежи, приуроченные к межформационным границам.

Геолого-петрографическая характеристика интрузий

Интрузивы первой группы в подавляющем большинстве представлены пластовыми телами, а дайки среди них имеют подчиненное значение.

ТРАППОВЫЙ МАГМАТИЗМ ЗОНЫ СОЧЛЕНЕНИЯ ТУНГУССКОЙ СИНЕКЛИЗЫ

Мощность силлов колеблется от 30 до 150 м и они следятся по водоразделам рек иногда на десятки километров. Дайки ориентированы, главным образом, в северо-западном направлении. Их мощность варьирует от нескольких до 120 м при протяженности тел до 20-30 км. Дайки обычно вертикальные, реже крутонаклонные. Нередко дайки по простиранию переходят в сил-лы, подчеркивая тем самым то, что они являются подводящими каналами для последних. В кров-левых частях отдельных силлов наблюдались ксенолиты вмещающих карбонатных пород. Ксенолиты имеют округлую форму и, нередко, в поперечнике достигают 20 см. Вокруг ксенолитов в долеритах отмечается осветленная кайма.

Сложена первая группа интрузивов (как сил-лы, так и дайки) однообразными средне- и мелкозернистыми долеритами и габбро-долеритами с пойкилоофитовой, реже, офитовой структурами. По содержанию оливина долериты относятся в основном к оливиновым разностям (6-10 % оливина), реже, преимущественно в верхних частях пластовых тел - к оливинсодержащим (3-5 % оливина). Максимальные количества оливина (до 17 %) установлены в дайках, где появляются уже троктолитовые габбро-долериты. Изучение вещественного состава интрузивов показало, что даже в силлах мощностью более 100 м явно выраженных процессов кристаллизационной дифференциации .не наблюдается. В то же время установлено незначительное увеличение содержания оливина и титаномагнетита к приподош-венным горизонтам силлов. В отдельных, наиболее мощных телах фиксируется увеличение вверх по разрезу количества плагиоклаза и параллельно - уменьшение клинопироксена. В прикровлевых участках, как правило, выше доля мезостазиса.

Основными породообразующими минералами долеритов интрузий являются плагиоклаз (48-63 %), клинопироксен (25-30 %), оливин (до 17 %) и титаномагнетит (2-6 %). Как в мезостазисе, так и по основным породообразующим минералам развиваются вторичные минералы иддингсит-боулингитовой группы, хлорит, биотит, доля которых достигает 10 %. Редко присутствуют игольчатый апатит и одиночные зерна рутила. Отмечая достаточную стабильность количественного минерального состава в породах, как даек, так и силлов, следует подчеркнуть лишь более высокое содержание оливина и титаномагнетита в целом в долеритах даек.

Плагиоклаз, выполняющий долериты, в основном своем большинстве образует призмы и лейсты лабрадорового состава (АП55.70) и, реже, порфировые таблицы, содержащие, как правило, в центральных частях оплавленные ядра битов-нита (АП72-81). Наиболее представительные анализы плагиоклаза приведены в табл.1 и отражены на гистограмме (рис. 1). Клинопироксен образует близкие к идиоморфным таблитчатые кристаллы авгитового состава (табл. 1, рис. 2).

I ЯП

<50 50

55

60

65 70

75 >75

Рис. 1. Гистограмма состава плагиоклаза в долеритах интрузивов верховья р. Оленек; п составляет 75 замеров.

Условные обозначения: I - первая группа; II - вторая труппа

с I д II

Рис. 2. Диаграмма состава пироксена в долеритах интрузивов верховья р. Оленек.

Условные обозначения: I - первая группа; II - вторая группа

Реже встречаются пижонит (W05_14En44.57Fs37.52) и салит С№о5оЕпз2Р518). Оливин образует изомет-ричные мелкие (0,05-0,2 мм) зерна, формирующие скопления из 3-4 кристаллов размером до 1,5 мм. Состав оливина приведен в табл. 1. Оливин почти всегда замещен боулингит-иддингситом - от узких каемочек по краю зерен до полных псевдоморфоз. Отмечено, что в подошвенных участках преобладает боулингит, а выше по разрезу его сменяет иддингсит, подчеркивая тем самым увеличение в минерале доли железистого минала. Окисно-рудные минералы

ВАСИЛЬЕВА, ТОМШИН, КОНСТАНТИНОВ

долеритов исследуемых объектов представлены титаномагнетитом (табл. 1). Для него типичны ксеноморфные агрегаты, реже, неправильные таблички.

В отличие от вышеохарактеризованных траппов магматиты второй группы пользуются меньшим распространением. Серия обнажений, вскрытых в бортах р.Верхняя Томба на участке в 10 км, принадлежит скорее всего единому телу. Это тело занимает наиболее низкое стратиграфическое положение и залегает под крупной интрузией первой группы. Максимальная мощность силла не более 30 м, хотя полностью его разрез нигде не наблюдался, как и не зафиксированы прикровлевые и приподошвенные его участки. В изученных обнажениях данная интрузия сложена крупно- и среднезернистыми пироксенофировы-ми оливиновыми и оливинсодержащими габбро-долеритами. Преобладающая структура пород

офитовая и пойкилоофитовая. За счет более высокой доли плагиоклаза долериты имеют лейко-кратовый облик. Количество плагиоклаза в основном колеблется в пределах 55-64 %, что практически на 10 % выше, чем в долеритах интрузий первой группы. Кроме плагиоклаза к основным породообразующим минералам относятся клинопироксен (18-30 %), оливин (5-12 %) и титаномагнетит (3-5 %). Доля мезостазиса в габбро-долеритах тела ниже, чем в долеритах интрузий первой группы, и составляет в основном 3-7 % от общего объема породы.

В рассматриваемом интрузиве основность плагиоклаза более высокая (табл. 1 и рис. 1) и представлен он лабрадоро-битовнитом (Ап62-81)-В большинстве своем лейсты и призмы плагиоклаза имеют «перемятый» вид, по трещинкам развиты вторичные минералы - серицит и хлорит (иногда с биотитом). Редкие широкие таблицы

Таблица 1

Наиболее распространенные составы породообразующих минералов долеритов интрузивов, мас.%

I группа

Компоненты Плагиоклаз Пироксен Оливин Магнетит Ильменит

Ол-123-9 Ол-103-1 Ол-103-1 Ол-113-6 Ол-103-5 Ол-113-8 Ол-ЮЗ-1 Ол-123-4 Ол-109-6 Ол-119-3 Ол-113-1 Ол-120-6

8К>, 65,71 49,07 48,61 50,73 51,02 50,90 35,27 32,72 0,09 0,03 0,04 0,06

ТЮ2 0,02 0,09 0,05 0,25 0,94 0,69 0,01 0,05 5,52 12,89 47,15 49,98

А|.03 21,52 27,57 31,00 0,50 1,30 1,72 0,00 0,04 0,84 2,25 0,21 0,26

РеО 0,75 5,97 0,70 25,57 15,49 10,83 26,03 48,13 86,86 68,97 46,60 48,23

МпО 0,01 0,03 0,02 0,59 0,37 0,08 0,31 0,65 0,33 0,26 0,32 0,49

MgO 0,09 1,35 0,29 18,53 13,04 10,64 36,28 17,54 0,19 0,75 0,83 .1,25

СаО 2,43 11,23 15,39 1,77 17,17 22,96 0,36 0,17 0,16 0,01 0,02 0,01

Иа20 9,56 3,38 2,77 0,07 0,33 0,46 0,10 0,20 0,10 0,04 0,00 0,03

к2о 0,68 1,48 0,10 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,36 0,37 0,30 0,28

Сумма 100,77 100,18 98,93 98,02 99,7 98,28 98,36 99,50 0,00 0,00 0,00 0,00

II группа

Компоненты Плагиоклаз Пироксен Оливин Магнетит Ильменит

Ол-109-13 Ол-109-13 Ол-112-5 0л-109-13 Ол-112-5 Ол-112-6 Ол-109-13 Ол-112-4 Ол-112-5 Ол-112-5 Ол-112-4 Ол-112-4

8Ю2 52,81 51,26 48,84 52,06 51,54 51,24 33,36 34,34 0,25 5,11 0,03 0,02

ТЮ2 0,10 0,06 0,06 0,60 0,64 0,52 0,02 0,03 5,15 5,62 49,87 48,37

А;2О, 30,07 31,36 31,27 1,88 1,29 0,92 0,03 0,00 1,89 1,55 0,26 0,29

РеО 0,80 0,60 0,65 9,64 14,32 23,33 44,97 39,35 82,02 75,08 45,74 47,57

МпО 0,02 0,02 0,01 0,25 0,26 0,56 0,61 0,43 0,36 0,15 0,36 0,49

ЩО 0,19 0,19 0,25 14,64 11,90 17,27 18,88 23,94 0,29 0,55 1,92 1,41

СаО 12,29 13,83 14,85 19,50 18,38 4,24 0,14 0,10 0,30 2,77 0,06 0,02

№20 4,18 2,98 3,23 0,23 0,31 0,09 0,00 0,00 0,03 0,01 0,00 0,00

к2о 0,38 0,27 0,21 0,00 0,00 0,00 0,15 0,20 0,35 0,42 0,27 0,27

Выборка сделана из: плагиоклаз - 75, пироксен - 59, оливин - 41, магнетит - 11, ильменит - 37 анализов.

ТРАППОВЫЙ МАГМАТИЗМ ЗОНЫ СОЧЛЕНЕНИЯ ТУНГУССКОЙ СИНЕКЛИЗЫ

до 1 см в поперечнике имеют оплавленные границы и зональное погасание. Основное большинство клинопироксена представлено авгитом W03g.44En36.43Fs 15.24, а установленные кристаллы пижонита (W06.9En52.57Fs37.39) редки (табл. 1, рис. 2). Наблюдаются две генерации минерала. Первой соответствуют крупные (до 0,4-0,6 см) округлые таблицы, создающие порфировый облик породы. Эти зерна нередко сдвойникованы, имеют блочное погасание и содержат минимальное количество пойкилитовых включений оливина и плагиоклаза. Их состав менее железистый. Ко второй генерации относится более железистый авгит основной массы. Его ойкокристаллы буквально пронизаны лейсточками плагиоклаза, он чаще хлоритизирован и амфиболизирован. Оливин в породе распределен неравномерно, в основном его количество соответствует 5—6 %. Вместе с этим отмечаются участки, где его доля в два раза выше (10-12 %), при отсутствии пород с промежуточным содержанием минерала. Оливин, как и клинопироксен, образует две группы зерен. К первой относятся крупные (до 1,5 мм) изомет-ричной формы зерна гиалосидерита Ра45.49 (табл. 1). Этот оливин практически не подвержен вторичным изменениям. Во вторую группу объединяются мелкие кристаллы гортнолита Ра57.58, образующие многочисленные скопления, в которых

может находиться до 20 зерен. Гортнолитовый оливин в основном своем большинстве замещен иддингсит-боулингитовым агрегатом. Для тита-номагнетита характерны скелетные формы кристаллов. Он часто образует сыпь вокруг оливина и клинопироксена. Состав минерала приведен в табл. 1.

Минералогическое сравнение пород обеих групп интрузий показало их заметное различие. Габбро-долериты второй группы более лейко-кратовые за счет большего количества плагиоклаза. В них меньше доля темноцветных: оливина, клинопироксена и титаномагнетита. Плагиоклаз имеет более основной, а оливин более железистый состав. Оливин и клинопироксен образуют две кристаллографические группы зерен, при этом составы минералов различаются незначительно.

Петрохимия интрузивов

Все изученные тела базитов являются производными основной магмы толеитового состава (табл. 2). Подтверждая петрографо-минералогичес-кие особенности интрузивов, по содержанию основных породообразующих окислов они также делятся на две группы. Наиболее хорошо это различие видно в концентрациях оксидов титана, железа, алюминия, кальция, калия и фосфора.

Компоненты I группа 11 группа

Силлы Дайки Силлы

Ол-Ю1 Ол-ЮЗ Ол-Ю8 Ол-109 Ол-113 Ол-102 Ол-119 Ол-120 Ол-121 Ол-123 Ол-109 Ол-112

48,40 48,18 47,72 47,90 47,99 47,43 48,32 48,35 48,23 47,92 48,72 48,51

ТЮт 1,16 1,45 1,23 1,19 1,20 1,45 1,36 1,77 1,80 1,37 0,82 0,93

а12о3 15,47 15,40 15,62 15,36 15,74 15,51 14,88 15,32 15,18 15,00 16,59 16,07

ИспО, 3,15 3,57 3,73 3,46 4,65 3,66 4,35 4,79 6,63 3,42 2,54 3,27

РеО 9,04 9,36 9,27 8,59 7,62 9,30 8,74 8,70 7,28 9,77 7,56 7,22

МпО 0,19 0,19 0,19 0,18 0,15 0,20 0,19 0,19 0,18 0,19 0,16 0,16

МяО 8,22 7,19 7,48 8,58 7,69 7,73 8,16 7,31 7,32 7,46 8,11 8,17

СаО 11,00 10,56 10,71 10,33 11,79 10,34 10,20 10,16 10,23 10,54 12,15 12,02

2,25 2,21 2,37 2,38 1,86 2,46 2,39 2,46 2,25 2,43 2,03 2,22

К20 0,52 0,65 0,49 0,74 0,56 0,59 0,60 0,64 0,52 0,76 0,46 0,52

р2о5 0,14 0,18 0,16 0,15 0,37 0,18 0,16 0,18 0,18 0,18 0,09 0,11

Н.О+ 0,71 0,48 0,36 0,44 0,40 0,45 0,17 0,57 0,49 0,49 0,30 0,14

СО, 0,00 0,00 0,14 0,10 0,00 0,07 0,09 0,00 0,00 0,23 0,23 0,12

5 0,01 0,12 0,08 0,15 0,05 0,19 0,14 0,03 0,02 0,11 0,15 0,10

Е 0.04 0,01 0,00 0,02 0,02 0,01 0,02 0,05 0,05 0,02 0,01 0,02

Сумма 100,30 99,54 99,55 99,57 100,06 99,55 99,78 100,44 100,35 99,88 99,90 99,58

п 2 6 6 7 11 6 6 10 6 9 6 6

Таблица 2

Средние химические составы базитов верхнего течения р.Оленек, мас.%

ВАСИЛЬЕВА, ТОМШИН, КОНСТАНТИНОВ

Долериты первой группы по своим петрохи-мическим параметрам соответствуют типичным наиболее распространенным траппам Сибирской платформы. Тогда как силлы второй группы выполнены менее титанистым и менее железистым расплавом. Большая лейкократовость габбро-долеритов, выполняющих последние, более высокий процент плагиоклаза в их составе отражают и более высокие количества А1203 и СаО. Отмеченное неоднородное по разрезу тел содержание оливина отразилось в нестабильном поведении интервал колебаний количеств

которого от 6,04 до 10,10 %. В базитах данной группы меньше всего фосфора (0,07-0,14 %).

Сравнение петрохимических показателей ба-зитов р. Оленек с данными по траппам других территорий Тунгусской синеклизы показало, что первая выделенная группа соответствует траппам первого петрохимического типа [4], а вторая - второму. Полученные результаты подтверждают выдвинутый тезис [4] о том, что базитовая магма, формирующая интрузии, принадлежащие различным фазам становления траппов Тунгусской синеклизы, имеет свои геохимические нюансы, свойственные данному петрохимическому типу траппов. Эти геохимические особенности не зависят от объема внедрившегося расплава, размаха дифференцированных процессов и положения интрузивов относительно магмоконтро-лирующих структур.

На основании изложенного выше материала можно говорить о том, что основная масса бази-тового расплава, формировавшего интрузивы первой группы, поступала по расколам Алакит-Котуйской системы разломов. Часть из этих разломов оказалась залеченными дайками, которые, в свою очередь, были подводящими каналами для силлов.

Становление тел второй группы, отнесенных к дифференцированным пластовым интрузиям, по-видимому, следует связывать с активизацией магматической деятельности Вилюйско-Котуйской системой глубинных разломов, находящейся территориально юго-западнее. Последняя и, в частности, Ахтарандинский глубинный разлом, контролировала внедрение крупных (до 500 м мощностью) дифференцированных пластовых тел, таких как Эрбейэкская или Аламд-жахская интрузии. Можно предполагать, что ба-

зитовая магма, поступавшая в пределах северозападной части Ахтарандинского разлома, сле-дящейся в междуречье Оленек и Мойеро, по межформационным плоскостям могла уходить в северо-восточном направлении и формировать на значительном удалении от магмоподводящего канала пластовые залежи, но уже незначительной (до 30 м) мощности. К последним, по-видимому, относится интрузив, расположенный в нижнем течении р. Верхн. Томба. Хорошая раскристаллизация пород при незначительной мощности интрузии, наличие двух генераций основных породообразующих минералов говорят о том, что магматический расплав до его прихода в современную камеру претерпел кристаллизационную дифференциацию. В процессе длительного перемещения магмы могло произойти расчленение ранее обособившегося горизонта (?) оливиновых габбро-долеритов. По этой причине в современном положении в разрезах интрузива наблюдаются участки с высокими концентрациями оливина на фоне пород с рядовым содержанием минерала, без переходных зон. О длительном перемещении частично раскристал-лизованного расплава свидетельствуют «перемятые» кристаллы плагиоклаза, двойникование и блочное погасание для клинопироксена.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ. Грант 06-05-96031 р_восток_а.

Литература

1. Горнштейн Д.К., Мокшанцев КБ., Петров А.Ф. Разломы восточной части Сибирской платформы // Разломная тектоника территории Якутской АССР. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1976. -С. 10-63.

2. Виленский A.M. Петрология интрузивных траппов севера Сибирской платформы. - М.: Наука, 1967. - 272 с.

3. Мащак М.С., Панкратов A.A., Пономаренко А.И. Дифференцированная интрузия Велингна // Геология и петрология интрузивных траппов Сибирской платформы. - М.: Наука, 1966. -С.227-259.

4. Томшин М.Д., Копылова А.Г., Тян O.A. Пет-рохимическое разнообразие траппов восточной периферии Тунгусской синеклизы // Геология и геофизика. - 2005. - Т.46, №1. - С. 72-82.