Изотопно-геохимический парадокс составов кислых щелочных пород палеогеновой контрастной формации Амгуэмо-Канчаланского вулканического поля Чукотки

Полин В.Ф.*, Сахно В.Г.*, Максимов С.О.*, Сандимиров И.В.**

*Дальневосточный геологический институт, Владивосток, Россия; **Институт геохимии имени А.П. Виноградова, Иркутск, Россия.

В пределах Амгуэмо-Канчаланского вулканического поля (АКВП) Охотско-Чукотского вулканогенного пояса выделяется сенон-палеогеновая контрастная серия, включающая палеогеновую бимодальную формацию окраинно-континентально-рифтогенного типа (Полин, 1990; Полин, Молл-Столкап, 1999).

Бимодальная формация связана с участками пояса, заложенными на коре с мощным гранитно-метаморфическим слоем (Эскимосский массив). В ее объеме основную роль играют трахибазальты и трахидациты, трахидациандезиты; в меньшей мере развиты трахиандезибазальты, трахиандезиты, трахириолиты, а также пантеллериты, комендиты и щелочные граниты.

Проявления натриевого щелочного кислого вулканоплутонизма в АКВП контролировались субширотными и субмеридиональными структурами растяжения и были практически синхронны с раскрытием структур типа ⌠pull-apart basins■, с объемным базальтовым вулканизмом. Последовательность магматических событий подтверждена возрастными изотопными датировками (Полин, Сахно и др., 2007).

Комендиты и щелочные граниты в АКВП слагают крупные вулканические и плутонические купола по южной периферии Белоувалинского вулканического грабена и на восточном фланге Варэнайского вулкано-тектонического прогиба. Пантеллериты, слагающие субвулканические купола и дайки, встречаются в приразломных прогибах и вулканических грабенах, в пределах реликтов базальтовых вулканов.

Геохимическое сопоставление щелочных кислых пород палеогеновой контрастной формации с породами типовых геодинамических обстановок показало практически полную их аналогию кислым членам внутриплитных бимодальных комплексов [Полин, Молл-Столкап, 1999]. По ряду характеристик они подобны анарогенным гранитам.

Кислые щелочные породы этой формации прежде рассматривались как результат глубокой степени дифференциации трахибазальтовой магмы, либо как производные низкой степени плавления единого с трахибазальтами мантийного источника. Полученные новые изотопно-геохимические характеристики потребовали пересмотреть эту точку зрения и внести коррективы в представления о первоисточниках щелочно-салических расплавов.

Модельный Sm-Nd возраст источников щелочных пород (табл.) достаточно выдержан: T_DM = 481-500 млн лет, T_DM2 = 516-580 млн лет; при этом возраст для одностадийной модели близок к геологическому возрасту пород Эскимосского массива, являющегося комплексом основания структур АКВП. В изотопном отношении щелочные породы отвечают ε_Nd(+) типу, с величинами неодим-неодимового отношения, близкими к умеренно деплетированной мантии. Расчет инициальных стронций-стронциевых отношений (табл.) показал нереально низкие значения в них этого параметра (в пантеллерите и щелочном граните √ близкие к BABI, в комендите и щелочном гранит-порфире √ вдвое меньшие, чем в BABI). По этой причине, взаимораспределение изотопных отношений неодима и стронция установить невозможно. При условном принятии первичных отношений стронция в породах щелочной ассоциации на уровне таковых в древних гранитных породах (~ 0,700-0,702), фигуративные точки их будут близки к нижней границе поля (плюмового?) компонента HIMU и весьма приблизительно соответствовать верхам гиперболы смешения для пород континентальной коры и континентальных толеитовых базальтов (по: Фор, 1989). Исходя из этого, сложно объяснить генезис кислых щелочных пород АКВП как производных от смешения базальтовых расплавов и анатектических коровых выплавок.

Таблица 1.Изотопные характеристики щелочных пород палеогеновой контрастной формации АКВП

Примечание. Образцы: ПН-29-263 √ пантеллерит, О-1408-3 √ щелочной гранит, ПН-201-1515 √ щелочной гранит-порфир, ПН-203-1530 √ комендит. Расчеты эпсилон неодима проведены для деплетированной мантии по методике ИГГД РАН, Санкт-Петербург, в соответствии с данными по абсолютному возрасту кислых щелочных пород: 59-61 млн лет (Полин, Сахно и др., 2007). Инициальные ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr отношения рассчитаны для полученных значений абсолютных калий-аргоновых датировок.

Наблюдаемая картина распределения изотопов неодима и стронция, вероятно, могла иметь место в случае, если Sm/Nd и Rb/Sr в источнике этих пород были изначально малы и значимо не изменялись со времени отделения Nd и Sr от мантийного резервуара. В то же время, Rb/Sr отношение в щелочных кислых расплавах должно было быть изначально высоким, для объяснения высоких измеренных значений ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (табл.). Поскольку последние определяются только аномально низким содержанием стронция, особенно в комендите и щелочном гранит-порфире, важно понять причину, вызывающую исключительную ╚деплетированность╩ пантеллерит-комендитовых серий щелочно-земельными катионами, включая стронций, которая является специфической геохимической особенностью пантеллеритов, комендитов и щелочных гранитов натрового профиля.

Для объяснения этого феномена может быть предложено два механизма. Согласно первому, вынос щелочно-земельных катионов, а также, в меньшей мере, алюминия мог происходить под воздействием высококислотного остаточного магматического флюида (Полин, Молл-Столкап, 1999) из щелочных расплавов на завершающих стадиях их эволюции. Второй механизм подразумевает флюидно-магматическое обогащение кислого расплава силикатами и/или хлоридами щелочей, которые, согласно (Эпельбаум, 1980; и др.), разрушали протокристаллические полевошпатовые ╚мотивы╩ (кальциевые, бариевые и стронциевые ╚полевошпатовые╩ кластеры), обусловливая не только перевод в подвижное состояние и вынос двухвалентных сильных катионов, но и создание менее емкого в отношении алюминия и кальция альбитового минала. Последнее, вероятно, определяет столь характерное для подобных серий возрастание агпаитности системы в ходе ее эволюции.

Кислые щелочные расплавы могли образоваться в очагах субщелочной кислой магмы, сохранившихся от предшествовавшего (кампан - маастрихт) периода становления трахидацит-трахириолит-аляскитовой формации, также принадлежащей контрастной серии (Полин, 1990; и др.). Обогащение их натрием логично объясняется процессами восходящей диффузии при паратексисе и синтексисе кислых и базитовых магм (Добрецов, Добрецов, 1983; Борисов, 2008).

По соотношению изотопов свинца, свинца и неодима точки составов кислых щелочных пород попадают в поле вулканитов Исландии. Наблюдается отсутствие значимой вариабельности составов по изотопам свинца и значимое отклонение их от поля составов надсубдукционных пород. Поскольку изотопы свинца √ чувствительные индикаторы коровой контаминации, наблюдаемая картина, казалось бы, может свидетельствовать о том, что палеогеновые пантеллериты, комендиты и щелочные граниты не являются ни коровыми расплавами, ни продуктами контаминации базальтов значительным количеством корового материала. Однако, учитывая значительность объемов кислых щелочных пород и резкую бимодальность формации в структурах их проявления (отсутствие пород промежуточного между трахибазальтами и пантеллеритами-комендитами состава), трудно объяснить выплавление их из мантийного субстрата либо образование путем дифференциации базальтового расплава. Более реальной представляется генерация щелочно-салических расплавов в результате переплавления ╚ювенильного╩ по изотопным характеристикам корового субстрата.

Полученные изотопные данные позволяют сделать следующие выводы:

1) источник палеогеновых щелочных кислых магм в АКВП √ ювенильная континентальная кора, поставляющая субщелочной кислый материал, преобразуемый в щелочной в ходе взаимодействия базитовой и кислой магм на уровне периферических очагов, в условиях вероятного локального сжатия. Положительные значения ε_Nd(Т) объясняются относительно коротким интервалом времени, прошедшим с момента образования корового источника щелочных пород;

2) поднята важная проблема нарушения изотопных систем на позднемагматической стадии существования кислых щелочных расплавов натрового геохимического профиля, которое необходимо учитывать при интерпретации изотопных отношений, как измеренных, так и инициальных.

Работа выполнена при финансовой поддержке проектов ДВО РАН ╧ 09-1-П14-02 и ╧ 09-1-П16-02.

Литература:

Борисов А.А. Экспериментальное исследование распределения К и Na между смешивающимися жидкостями // Петрология. 2008. Т. 16. ╧ 6. С. 593-605.

Добрецов Г.Л., Добрецов Н.Л. К проблеме генезиса щелочно-салических пород // Геология и геофизика. 1983. ╧ 1. (277) с. 69-73.

Полин В.Ф. Петрология контрастной серии Амгуэмо-Канчаланского вулканического поля Чукотки. Владивосток: ДВО АН СССР. 1990. 228 с.

Полин В.Ф., Молл-Столкап Е.Дж. Петролого-геохимические критерии тектонических условий формирования Чукотского звена Охотско-Чукотского вулканического пояса // Тихоокеанская геология. 1999. Т. 18. ╧ 4. С. 29-47.

Полин В.Ф., Сахно В.Г., Екимова Н.И., Сандимирова Г.П. Пантеллерит √ комендит √ щелочно-гранитная ассоциация палеогеновой бимодальной формации Охотско-Чукотского вулкано-плутонического пояса // ДАН. 2006. Т. 407. ╧ 3. С. 388-393.

Эпельбаум М.Б. Силикатные расплавы с летучими компонентами. М.: Наука, 1980. 254 с.