Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Эволюция юрского вулканизма Западного Забайкалья

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Эволюция юрского вулканизма Западного Забайкалья"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ БУРЯТСКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

^ л

На правах рукописи

\

КЛИМУК Валентина Степановна

УДК 551.762+552.11+552.313

ЭВОЛЮЦИЯ ЮРСКОГО ВУЛКАНИЗМА ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ

04.00.08 - петрология, вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Улан-Удэ - 1997

Работа выполнена в Бурятском геологическом институте СО РАН

Научный руководитель: член:корреспондент РАН

И.В. Гордиенко

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук

Б.А. Лнтвиновский (БГИ СО РАН, г. Улан-Удэ)

кандидат геолого-минералогических наук Д.П. Гладкочуб (Институт земной коры СО РАН, г. Иркутск)

Ведущая организация: Государственное Федеральное унитарное

предприятие. "Бурятгеоцентр"

Защита диссертации состоится ^октября 1997 г. в_

час, на заседании Специализированного совета К.003.55.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук по специальности "Петрология, вулканология" при Бурятском геологическом институте СО РАН по адресу: 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6-а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бурятского геологического института СО РАН.

Автореферат разослан " ^ " е ^^^ 5/г--Я 1997 г

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат геолого-минералогических наук А.Н. Занвилевич

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. На территории Забайкалья широко и разнообразно проявились мезозойские вулканические процессы, связанные с формированием континентальных тектонических структур. В последние годы все больше исследователей склоняются к тому, что образование континентальных структур Забайкалья в мезозое связано с процессами рифтогенеза.

Ввиду того, что мезозойские рифтогенные структуры в Забайкалье унаследовали древние рифтогенные зоны, наиболее активно развивавшиеся в верхнем палеозое, их изучение позволяет выявить некоторые закономерности эволюции вулканических процессов на изученной территории.

Состав продуктов вулканизма, его геохимическая специфика представляют большой интерес для интерпретации геодинамического развития региона в мезозое.

Несмотря на то, что в последние годы изучению рифтогенного магматизма уделяется большое внимание как в нашей стране, так и за рубежом, некоторые вопросы генезиса рифтогенных структур и связанного с ним магматизма, особенно бимодального вулканизма, остаются дискуссионными. Мезозойский рифтогенный магматизм Забайкалья имеет прямое отношение к этим проблемам. Проведенное нами исследование юрского вулканизма на примере наиболее представительных мезозойских Тугнуйской, Мало-Хамардабан-ской и Эгита-Индолинской вулкано-тектонических структур Западного Забайкалья может явиться определенным вкладом в решение существующих проблем.

Цель исследований состояла в том, чтобы на примере юрских вулкано-тектонических структур Западного Забайкалья выявить общие закономерности эволюции мезозойского вулканизма, его пространственно-временные и геолого-структурные особенности, а также оценить роль и место вулканических процессов, особенно бимодального вулканизма, в истории развития внутриконтиненталь-ных рифтогенных зон.

Задачи исследований:

1. Установить характер проявления юрского вулканизма (повторяемость, изменчивость, объемы, границы юрских вулканических комплексов). Выявить индикаторную роль отдельных вулканических серий и дать им характеристику.

2. Изучить геохимические особенности вулканических пород для реконструкции геодинамической обстановки формирования вулканогенных толщ.

3. На основе крупномасштабного картирования и составления опорных разрезов определить главные этапы образования юрских вулкано-тектонических структур.

4. Выявить черты сходства - различия исследуемых вулканогенных образований с однотипными вулканическими сериями рифто-вых систем других регионов мира с целью установления общих закономерностей формирования бимодальных ассоциаций.

Фактический материал и методика исследований. Основу диссертационной работы составляют результаты многолетних полевых и лабораторных исследований автора, выполненных в 1981-1996 гг. в рамках разработки научных тем лабораторий тектоники и палеовулканологии Бурятского Геологического института СО РАН.

Автор являлась одним из исполнителей плановой темы "Составление палеовулканологических карт палеозойских и мезозойских вулканических областей Забайкалья и их минерагения" (1981-1988 гг., N гос.регистрации 81049248), материалы которой вошли составной частью в Атлас палеовулканологических карт СССР, а также темы "Тектоника и эволюция земной коры Забайкалья'^ 1986-88 гг.Ы.гос.регистрации 86082852), по которым автором опубликовано ряд работ. Кроме того, в настоящее время продолжаются исследования по теме "Эволюция вулканизма и связанного с ним оруденения в различных геодинамических обстановках" (БюджетЫ гос. регистрации 013466), а начиная с 1993 года, ведутся работы при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проектам (93-05-8299)" Бимодальный вулканизм рифтогенных структур складчатых областей (петрогенезис, геодинамика, рудоносность)" и (96-05-64361) "Природа тектонической, магматической и метаморфической активности в позднем мезозое Забайкалья".

Для характеристики вещественного состава пород было использовано около 300 прозрачных шлифов, определение содержаний пет-рогенных и 12 редких элементов в 100 пробах классическим химическим методом, рентгено-флуоресцентным, атомно-эмиссионным спектральным и методом пламенной фотометрии. Химико-спектральным методом с предварительным обогащением определено содержание РЗЭ в 78 пробах. На рентгеновском микроанализаторе "Камека" М8-46 определен состав 75 породообразующих минералов. Использованы данные изотопного состава Бг в 13 образцах с целью установления их возраста ЯЬ-Бг методом. Аналитические работы выполнены в Бурятском геологическом институте СО РАН под руководством А.А. Цыреновой, Т.Н. Казанцевой, В.Ф. Посохова.

В работе использованы данные определения РЗЭ нейтронно-активационным методом в салической группе пород Мало-

Хамардабанской вулканоструктуры из работы М.Г.Шадаева, а также материалы геолого-съемочных и тематических работ ПГО "Бурятгеология" (В.В. Кошкин, В.Е. Леонов, В.В. Скрипкина, Ю.М. Холод, В.А. Новиков, A.B. Михелис, В.И. Пелепягин, Э.П.Перинова и др.), "Читагеология" (К.К. Анашкина, Ю.П. Пис-' цов и др.), "Сосновгеология" (В.А. Кусов, В.И.Соколов), а также опубликованные работы по различным вопросам юрского вулканизма.

Проведенные исследования включали: геологические маршруты с отбором проб на различные виды анализов, картирование узловых участков, составление литолого-стратиграфических разрезов, построение различных петро- и геохимических диаграмм. Большое значение уделялось палеотектоническим и палеовулканологическим реконструкциям вулкано-тектонических структур. При этом был использован картографический метод, который показал высокую эффективность как для решения общих вопросов палеовулканологии и эволюции вулканической деятельности, так и задач научного прогнозирования и поисков вулканогенных месторождений полезных ископаемых. В соответствии с разработанной легендой составлена "Палеовулканологическая карта юрского периода Забайкалья" (Турунхаев, Климук, 1985 г) масштаба 1:5 ООО ООО и объяснительная записка к ней. Карта представляет собой полную сводку картографических материалов о распространении юрских и меловых вулканогенных образований и связанных с ними полезных ископаемых на территории Забайкалья. Данные карты послужили первоосновой для написания диссертации.

Научная новизна работы. Диссертация представляет собой законченное исследование юрского вулканизма на обширной территории Западного Забайкалья. В ней на современном научном уровне решена задача изучения пространственно-временной и вещественной эволюции юрского вулканизма от этапов зарождения крупных рифтогенных вулкано-тектонических структур с их грабеновыми фациями и слабым, преимущественно щелочно-известковым вулканизмом, до зрелой стадии развития с мощным трахибазальтовым вулканизмом и далее до этапа затухания вулканических процессов и проявления небольших объемов кислых лав и даек различного состава.

На основе выполненных автором исследований и обобщения имеющихся материалов по трем крупным юрским вулкано-тектоническим структурам - Тугнуйской, Эгита-Индолинской и Ма-ло-Хамардабанской, дается характеристика юрского вулканизма Западного Забайкалья.

Впервые с применением современных методов проведено геохимическое изучение вулканитов Тугнуйской и Эгита-Индолинской ВТС.

Выявлены главные этапы эволюции рифтогенных структур, определившие условия формирования бимодальных булканических серий.

Показано, что развитие юрского вулканизма протекало в обстановке внутриконтинентального рифтогенеза.

Защищаемые положения.

1. В течение юрского периода на территории Западного Забайкалья проявился интенсивный вулканизм, связанный с формированием крупных вулкано-тектонических структур (Тугнуйской, Эгита-Индолинской, Мало-Хамардабанской и др.). Вулканогенные породы этих структур образуют бимодальную трахибазальт-трахит-трахириодацитовую вулканическую серию, являющуюся индикаторной для внутриконтинентальных рифтовых зон.

2. Петрографические и геохимические признаки родства между основными и кислыми образованиями бимодальной серии изученных юрских вулкано-тектонических структур подтверждают генетическое единство процессов магмообразования при формировании этой серии.

3. Юрский бимодальный вулканизм Забайкалья приурочен к структурам, которые определяются как типичные внутриконтине-нтальные рифты.

Практическая ценность работы. В работе впервые приводится представительная геохимическая характеристика вулканогенных пород крупных вулкано-тектонических структур Западного Забайкалья, которая может быть использована при геолого-съемочных и поисковых работах. Выводы о генетической связи кислых и основных вулканических пород в единой бимодальной серии открывают новые возможности для поисков полезных ископаемых (флюорит, цеолиты, редкие земли и др.). Полученные результаты имеют важное значение для выявления особенностей континентального рифтогенеза в геологическом развитии Забайкалья в мезозое, а также при разработке легенды геологических карт масштаба 1:25 ООО и 1:50 000.

Материалы по научно-исследовательской теме "Составление палеовулканологических карт палеозойских и мезозойских вулканических областей Забайкалья и их минерагения" переданы Главной редколлегии и включены в составленный "Атлас палеовулканологических карт СССР".

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались на ежегодных научных сессиях Бурятского

геологического института СО РАН (Улан-Удэ, 1985-95 гг.), на XXV сессии Научного совета по тектонике Сибири и Дальнего Востока (Чита, 1982), на IV Всесоюзном Палеовулканологическом Симпозиуме (Миасс, 1983), на конференции "Геология и полезные ископаемые юга Восточной Сибири'' (Иркутск, 1989), на VIII Всесоюзном палеовулканологическом симпозиуме (Хабаровск, 1989), на XV семинаре "Геохимия магматических пород" (Москва, 1990), на III региональной конференции "Палеовулканизм Сибири" (Томск, 1991), на VII вулканологическом совещании и IX палеовулканологическом симпозиуме (Иркутск, 1992), на совещании "Российский фонд фундаментальных исследований в Сибирском регионе" (Иркутск, 1995).

По теме диссертации опубликовано 12 статей и тезисов докладов.

Объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, Введения и Заключения общим объемом 130 страниц текста, 47 рисунков, 15 таблиц. Список литературы включает 142 наименования.

Работа выполнялась в лабораториях тектоники и палеовулканологии под научным руководством д.г.-м.н. И.В.Гордиенко, которому автор выражает особую благодарность. Большую помощь в процессе работы над диссертацией оказали к.г.- м.н. В.И.Турунхаев, Л.Г.Жамойцина, А.Н.Занвилевич, д.г.-м.н. А.Н.Булгатов. Автор глубоко признателен аналитикам института Т.И. Казанцевой, JI.A. Левантуевой, В.И. Халбаевой, A.A. Цыреновой, Г.Н. Загузину, чертежникам E.H. Бадмацыреновой и М.Ш. Бардиной, а также всем коллегам, принимавшим участие в совместных полевых экспедициях и обработке материалов.

ГЛАВА 1. КРАТКИЙ ОЧЕРК ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИЗУЧЕННОСТИ МЕЗОЗОЙСКОГО ВУЛКАНИЗМА ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ

' В данной главе приводится обзор литературных источников, отражающих историю геологической изученности континентального вулканизма, проявившегося в Западном Забайкалье в мезозое. Значительный вклад в изучение геологии исследуемого периода внесли Н.А.Флоренсов, Е.В.Павловский, М.С.Нагибина, И.В. Лучицкий, А.А.Арсеньев и Е.А.Нечаева, Г.Г.Мартинсон, И.В.Белов, П.И.Налетов, Н.П.Михно.

Особенности развития магматизма и структурное положение вулканогенных формаций мезозоя отражены в ряде работ (Комаров, Хренов, 1963; Киселев,1965, 1967; Салтыковский,1967; Скрипкина, 1966; Турунхаев, 1966; Комаров, 1972 и др.). Крупномасштабные

геологические съемки, проведенные В.И. Пановым, A.C. Киреевым, Ю.М. Холодом, В.М. Афанасьевым, В.А. Новиковым и другими в 1966- 1968 гг. позволили уточнить схему стратиграфии мезозойских отложений и выявить их взаимоотношение с интрузивными образованиями. Стратиграфическое положение мезозойских образований Западного Забайкалья было обосновано В.М.Скобло и H.A.Ляминой (1965, 1967).

Развитие идей тектоники литосферных плит позволило исследователям по-новому интерпретировать существующие представления о мезозойской тектонике и вулканизме Западного Забайкалья и считать, что образование континентальных структур произошло в процессе рифтогенеза( К.Б'.Боголепов, 1968). Зональное распределение мезозойского магматизма в пределах Монголо-Охотского глубинного разлома позволило выделить в Забайкалье калифорнийский (монголо-охотский) и коллизионный тип геодинамических обс-тановок. Мезозойский этап развития вулканизма нашел свое отражение на "Геодинамической карте Забайкалья" масштаба 1:1 ООО ООО (Добрецов, Булгатов, 1991).

Юрский вулканизм Западного Забайкалья изучался с разных позиций (Гордиенко и др., 1989; Жамойцина, 1989,1990; Занвилевич и др., 1988, 1989; Семушин, Гордиенко, 1989; Шадаев, 1989, 1992; Литвиновский и др., 1996).

Ряд работ по мезозойскому и кайнозойскому вулканизму позволил провести сравнительный анализ мезозойских вулканитов и вулканитов современных рифтовых структур, выявить их сходство и различие (Киселев и др.,1979; Таусон и др., 1984; Казимировский, Горегляд, 1989; Казимировский, Дриль, 1991; Антипин, 1992; Рассказов, 1985,1993; Ступак, 1987).

ГЛАВА 2. ТЕКТОНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ПРОДУКТОВ МЕЗОЗОЙСКОГО ВУЛКАНИЗМА В ЗАБАЙКАЛЬЕ

В главе изложены основные черты домезозойской истории геологического развития региона и структурно-геологические особенности размещения мезозойских комплексов Забайкалья. Показано, что важнейшие особенности формирования и развития мезозойских структур в значительной степени определены предшествующими этапами тектонического развития.

В среднем и верхнем палеозое вся эта область в связи с формированием Саяно-Забайкальского и Селенгино-Витимского вулка-но-плутонических поясов рифтогенного типа была охвачена активными тектоно-магматическими процессами (Гордиенко, 1985, 1987).

В истории развития мезозойских структур Забайкалья выделены два этапа: раннемезозойский (конец триаса-начало средней юры) и позднемезозойский (конец средней юры до позднего мела включительно). С первым этапом связано заложение и развитие в Западном Забайкалье континентальных рифтогенных структур. К ним относятся Мало-Хамардабанская, Тугнуйская, Эгита - Индо-линская, Маргинтуйская и ряд более мелких разобщенных впадин, выполненных континентальными грубообломочными отложениями и продуктами вулканизма, преимущественно бимодального типа. С позднемезозойским этапом связано дальнейшее расширение процесса рифтогенного впадинообразования. В это время сформировался ряд таких крупных наложенных впадин и мульд, как Чикой-Хилокская, Кижингино-Кудунская, Зазинская, с преобладанием среди продуктов вулканизма одномодальных трахибазальтовых ассоциаций.

ГЛАВА 3. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЮРСКИХ ВУЛКАНО-ТЕКТОНИЧЕСКИХ СТРУКТУР

В главе приведена детальная характеристика строения вулкано-тектонических структур, выделены этапы формирования вулканизма, показано, что в составе юрских вулканитов четко отмечается два контрастных комплекса пород.

Тугнуйская вулкано-тектоническая структура (ВТС) представляет собой грабенообразную впадину субширотного простирания. Она протягивается более чем на 140 км от междуречья низовьев Чикоя и Хилка на западе до верховий р.Тугнуй на востоке. На севере впадина ограничена горстообразным вытупом хребта Цаган-Дабан, а на юге - крупным поднятием Заганского хребта. История Тугнуйской ВТС связана с развитием зоны Тугнуй-Кондинского глубинного разлома, по которому зафиксированы сдвиговые перемещения со структурами сжатия и растяжения (Булнаев и др., 1975).

В формировании Тугнуйской рифтогенной структуры большую роль сыграл бимодальный вулканизм, проявившийся главным образом в ранней и средней юре в составе капсальской и ичетуйской толщ. В бимодальной вулканической ассоциации пород более 90% принадлежит базальтоидам и около 10% - кислым членам. В составе ичетуйская свиты доминируют трахибазальты и трахидолериты, меньше развиты трахиандезитобазальты. На разных уровнях разреза среди базальтоидов присутствуют маломощные прослои осадочных отложений. В пределах Тугнуйской ВТС вулканиты ичетуйской свиты занимают около 700 км2, что составляет 30% площади, сложенной юрскими образованиями. Кислые вулканические породы

представлены лавами, спекшимися туфами и туфолавами трахида-цитов и трахириодацитов с невыдержанными по мощности горизонтами кислых стекол. Сюда же отнесены субвулканические тела тра-хириолитов, трахитов и сиенит-порфиров, которые образовались в заключительную стадию формирования бимодальной серии.

Ранне-среднеюрский возраст бимодальной ассоциации обосно-. ван находками фауны как в перекрывающих, так и подстилающих вулканиты осадочных отложениях (Скобло, Лямина, 1965). Радиологический возраст ассоциации, установленный по Rb-Sr изохроне, полученной из валовых проб трахибазальтов и трахириодацитов, составляет 158± 08 млн.лет, при первичном изотопном соотношении стронция 0,7046±2 (Гордиенко и др., 1997), что соответствует границе средней и поздней юры по шкале Г.Д.Афанасьева и С.И.Зыкова (1975). Эти данные хорошо согласуются с результатами К-Аг определений (154±3,7 млн.лет).

Эгита-Индолинская вулкано-тектоническая структура расположена в верховьх р.Уд Li. Она представляет собой грабенообразную депрессию выполненную вулканогенно-осадочными образованиями удинской свиты средне-верхнеюрского возраста.

Формирование ВТС связано с активизацией движений по разломам Джидино-Витимской зоны, сопровождавшихся многоэтапной интенсивной вулканической деятельностью.

Вулканическая серия (удинская свита) представлена трахиба-зальтами, трахиандезитобазальтами, трахитами, трахидацитами и трахириолитами с горизонтами агломератовых, гравийных, псаммитовых и пепловых туфов разного состава. Объемное соотношение основных и кислых вулканогенных пород составляет примерно 1:1. Среди кислых разностей преобладают пирокластические образования. С излившимися породами тесно ассоциируют субвулканические образования - штоки и дайки базальтов, сиенит-порфиров, кварцевых порфиров, микрогранитов. Мощность свиты составляет свыше 2000 м.

Радиологический возраст свиты находится в пределах 155±8 млн.лет (конец средней-начало поздней юры) с первичным отношением 87Sr/86Sr = 0.7056, что совпадает с геохронологической датировкой свиты, основанной на фаунистических находках (Скобло, 1966).

Мало-Хамардабанская вулкано-тектоническая структура также относится к числу наиболее крупных мезозойских структур Западного Забайкалья. Она расположена на левобережье р. Джида-, в среднем ее течении и приурочена к южным и юго-восточным склонам хр. Малый Хамар-Дабан.

Мало-Хамардабанская ВТС выполнена вулканогенными образованиями ичетуйской серии средне-верхнеюрского возраста, состоящей из худогинской и алцакской свит. Мезозойские образования в пределах структуры занимают 90% площади, большинство которой составляют трахибазальты и незначительное количество трахиандезитобазальтов алцакской свиты. Худогинская свита представлена примерно в равных количествах трахибазальтами и трахитами с прослоями терригенных пород. Ее образования слагают обособленное поле площадью около 300 км2 в северо-восточной части структуры.

Субвулканические тела представлены трахидолеритами, сиенит-порфирами, микросиенитами, микрогранитами, комендитами с преобладанием сиенитоидной группы пород.

Радиологический возраст свиты оценивается в 158±4 млн.лет с первичным отношением 87Sr/86Sr 0,7053, что соответствует батскому веку средней юры (Шадаев и др., 1992). Полученные результаты в целом согласуются с K-Ar определениями (151-166 млн.лет), а также возрастом ичетуйской серии Тугнуйской ВТС.

Глава 4. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ВУЛКАНОГЕННЫХ ПОРОД

Петрографическая характеристика

Продукты вулканизма в исследованных ВТС представлены преимущественно лавами, среди которых выделяются: трахибазальты, трахидолериты, трахириодациты, трахиты, а также их пирокласти-ческие разновидности. В подчиненном количестве присутствуют трахиандезитобазальты и трахиандезиты.

Основные вулканогенные породы довольно однообразны, но с широкими структурно-текстурными вариациями. Во вкрапленниках, количество которых составляет 5-70%, преобладает плагиоклаз, реже встречаются клинопироксен и оливин. Плагиоклаз представлен зональным андезином, андезин-лабрадором с 42-60% анортита. Клинопироксены отвечают натрийсодержащим субкальциевым авгитам. Оливины относятся к железо-магнезиальным разностям (Fo6i-7i). Базис сложен андезином (Анзв-ад), авгитом и титан-авгитом (ТЮз до 2.8%), титано-магнетитом, апатититом и чешуйками биотита. В слабораскристаллизовнных породах присутствует вулканическое стекло. Широко распространены цеолиты, они выполняют миндалины, образуют линзы и прожилки.

Трахиандезитобазальты и трахиандезиты по особенностям своего минералогического состава и структурно-текстурным признакам практически не отличаются от трахибазальтов и характеризуются

пониженным содержанием темноцветных минералов и практически полным отсутствием оливина. Среди юрских вулканогенных образований эти породы распространены очень ограничено. В Мало-Хамардабанской ВТС на левобережье р.Торей установлены трахиа-ндезитобазальты, обладающие признаками кристаллизации из гибридных расплавов (Шадаев, 1989).

Трахндолернты распространены во всех ВТС. Они преимущественно слагают центральные части потоков и отличаются от трахи-базальтов более свежим обликом и высокой степенью раскристалли-зации минералов. Для них характерна долеритовая либо микроофитовая структура, массивная текстура, а местами шаровая отдельность. Трахидолериты состоят из плагиоклаза (Ан44-бб), оливина (Ноб1-7б) и клинопироксена (субкальциевый авгит, титан-авгит). В акцессорных количествах присутствует апатит.

Салические вулканогенные породы в Тугнуйской и Эгита-Индолинской ВТС представлены трахитами, трахидацитами, тра-хириодацитами, спекшимися туфами, туфолавами и брекчиевыми лавами трахидацитов и трахириодацитов с невыдержанными по мощности горизонтами и линзами кислых стекол (перлитов). В Мало-Хамардабанской ВТС к этой группе пород относятся трахиты, сиенит-порфиры, микросиениты, в подчиненном количестве - микрограниты икомендиты.

Трахиты как субвулканической, так и эффузивной фаций однородны по составу и структуре. Трахиты содержат редкие вкрапленники (3-7%) КПШ, Пл, Би, Амф, среди которых доминирует КПШ состава (АЬ41-57 Ог З8-52 Ап 43-8). Минеральный состав базиса в основном идентичен составу фенокристаллов. Иногда в трахитах присутствует эгирин и щелочной амфибол (рибекит).

Среди акцессорных минералов встречается апатит, циркон и сфен. Трахиты интенсивно подвержены автометасоматическим и постмагматическим изменениям.

Трахидациты, трахириодациты различаются в основном по химическому составу. Минеральный парагенезис и структурно-текстурные особенности для них практически одинаковы. Вкрапленники составляют 15-20%, представлены олигоклазом (Ангз-зо) и КПШ. Присутствует биотит и в небольших количествах встречается магнетит. Базис породы сложен микролейстами КПШ.

Туфолавы и брекчиевые лавы трахидацитов, трахириодацитов представляют собой плотные массивные или флюидальные породы, содержащие от 20 до 60% обломков, среди которых преобладают КПШ, вулканическое стекло, сиениты и сиенит-порфиры. Реже присутствуют кварц и плагиоклаз.

Вулканические стекла с характерной перлитовом структурой и широкой гаммой окраски - от желтой, бурой, коричневой, вишневой до черной. Состав стекол трахидацитовый. По перлитовой отдельности часто развивается мелкочешуйчатый агрегат - монтмориллонит.

4.2. Геохимическая характеристика

В данном разделе рассматриваются петрогеохимические особенности вулканогенных пород в изученных вулканоструктурах. Проанализировано распределения Li,Rb,Ba,Sr,Ni, Co,Cr,V,Zr, РЗЭ; проведено сопоставление составов однотипных породных групп.

Согласно существующим классификациям вулканогенные образования принадлежат к калиево-натриевой субщелочной серии. Главной их петрохимической особенностью является бимодальность. Их составы на классификационных диаграммах БЮз-ЫагО+КлО и SiC>2-К2О четко разделяются на две обособленные группы. Первая группа пород (базитовая) во всех ВТС представлена в основном трахиба-зальтами и трахидолеритами с содержанием SiCh в интервале 47-53 масс.% и суммой щелочей, варьирующей от 5,5 до - 8,3 масс.%. При этом максимальной щелочностью (8,3%) обладают основные породы Эгита-Индолинской ВТС.

Базальтоиды представлены высокоглиноземистыми (аГ>1), ме-зо-лейкократовыми (f=14-19) разновидностями. В Тугнуйской и Эгита-Индолинской ВТС в основном Ну-нормативные породы с содержанием Ну от 3 до 6% (по CIPW). Значительно реже отмечаются Q- и Ne- нормативные разновидности. В Мало-Хамардабанской ВТС широко представлены Q-нормативные, реже Ol-нормативные и исключительно редко отмечаются Ne-нормативные базальтоиды.

Вторую группу пород (салическую) составляют образования с широкими вариациями Si02 - от 56 до 73 масс.% и суммарным содержанием щелочей 8,4 - 11,4 масс%.

В Тугнуйской ВТС в эту группу пород входят трахиты, трахири-одациты и трахидациты в основном 'субвулканической фации. В Ма-ло-Хамардабанской ВТС салические образования более разнообразны и включают субвулканические породы субщелочного ряда (трахиты, сиенит-порфиры, микросиениты и микрограносиениты), а также щелочные образования (микрограниты и комендиты). Группу кислых вулканитов Эгита-Индолинской ВТС составляют трахиты, трахидациты и трахирио.

Следует отметить близость составов однотипных пород во всех рассматриваемых структурах. Устанавливается очень близкий уровень концентраций и характер поведения элементов как в базитовых, так и салических образованиях из разных ВТС.

В основных вулканитах накопление Rb четко коррелируется с увеличением К2О. В кислых породах увеличивается как содержание К, так и содержание Rb. Однако при близких концентрациях К вариации Rb значительные. Распределение Rb и Sr показывает обратную линейную зависимость между этими элементами. Индикаторное отношение Rb/Sr варьирует в трахибазальтах от 0,01 до 0,05, что указывает на кристаллизацию базитов из мантийных расплавов. В мантийных магмах Rb/Sr «0,02-0,28 (Frey et al, 1978).

Величина отношения в базальтоидах Ni/Co<3, низкая магнези-альность (mg=38-53) свидетельствуют о высокой степени фракционирования основных магм. Главным механизмом, обусловившим формирование различных базитовых магм, было, вероятно, фракционирование клинопироксена и оливина (обеднение расплава MgO) из высокоглиноземистой, близкой к щелочной базитовой магмы. О кристаллизации базальтоидов из дифференцированных расплавов свидетельствуют также значения коэффициентов фракционирования (Кф = Fe/Fe+Mg, ат.%), величина которых варьирует от 0,40 до 0,70. Свидетельством того, что базальтоиды рассматриваемых вулканоструктур относятся к продуктам малоглубинной дифференциации мантийных магм в промежуточном очаге, являются высокие коэффициенты окисленности железа в породе Fe203/(Fe203+Fe0)= 0,68-0,78.

В базальтоидах изученных вулканоструктур наблюдаются широкие вариации в суммарных содержаниях РЗЭ, обусловленные, в основном, различными концентрациями легких РЗЭ. Степень обогащения легкими лантаноидами (24,6 - 44,2) резко превышает La/Yb отношения в мантии (1,5) и могут указывать на высокую степень фракционирования первичных базальтовых расплавов (Балашов, 1976). Графики распределения нормированных концентраций РЗЭ в базальтоидах Тугнуйской ВТС обнаруживают отрицательную евро-пиевую аномалию. Рассчитанная величина отношения Eu/Eu* <1, где Eu*=0,5(Sm+Gd), свидетельствует о наличии европиевого минимума в базальтоидах всех рассматриваемых вулканоструктур.

Салические члены бимодальной серии юрских вулканоструктур обогащены легкими лантаноидами по сравнению с их базито-выми составляющими. В кислых породах Мало-Хамардабанской ВТС La/Yb отношения значительно превышают величину этого параметра в кислых разновидностях Тугнуйской и Эгита-Индолинской ВТС и соответственно равны 46,2 - 39,9 - 34,8.

Из анализа вещественного состава вулканитов следует:

1. Наиболее распространенными среди вулканогенных пород являются базальтоиды. Присутствие в базальтоидах авгита и титан-авгита, выполнение калишпатом интерстиционных промежутков

между породообразующими минералами, появление калишпатовых оторочек вокруг зерен плагиоклазов, наличие биотита свидетельствует о повышенной щелочности основных расплавов, из которых кристаллизовались базальтоиды.

2. Данные о близкой геохимической специфике базальтоидов, а также салических образований свидетельствует о несомненном геохимическом родстве однотипных породных групп юрских вулканос-труктур независимо от времени их формирования.

3. Распределение РЗЭ в основных и кислых породах исследуемых ВТС характеризуется обогащением их легкими лантаноидами относительно тяжелых, что, как известно, является геохимической особенностью субщелочных и щелочных пород (Балашов, 1976).

4. Накопление легких лантаноидов коррелируется с увеличением кремнекислотности.

5. Появление четко выраженного европиевого минимума в салических образованиях, а также его наличие в базальтоидах, особенно Тугнуйской ВТС, позволяет предположить, что фракционирование плагиоклаза играло важную роль при формировании пород серии.

ГЛАВА 5. ЭВОЛЮЦИЯ ЮРСКОГО ВУЛКАНИЗМА

ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ И ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ

Проблемам рифтогенного магматизма отводится важная роль в современных геологических исследованиях в разных странах мира. Это определено тем, что с формированием рифтов связаны глубокие преобразования литосферы и мантии Земли (Милановский, 1976; Ле Пишон и др., 1977; Зоненшайн и др., 1976; Грачев, 1977; Добрецов, 1981; Хаин, 1983; Богатиков и др., 1984; Сорохтин, Ушаков, 1991 и др.).

Учеными нашей страны проблемы бимодального вулканизма рифтогенных структур разрабатываются в основном на примере палеозойских и мезозойских активных континентальных окраин Центрально-Азиатского и Монголо-Охотского складчатых поясов (Богатиков и др., 1984; Занвилевич и др., 1985; Кузьмин, 1985; Гор-диенко, 1987; Зоненшайн и др., 1990; Коваленко и др., 1986; Ярмо-люк, Коваленко, 1991 и др.). По целому ряду параметров они сопоставляются с современными активными континентальными окраинами Северной и Южной Америк (калифорнийской и андийской).

Бимодальная специфика рифтогенного магматизма обусловлена общим геодинамическим режимом развития рифтов, где ведущим

динамическим фактором является растяжение и наличие глубинной термальной аномалии (Логачев, 1975, 1977; Континентальные рифты, 1981; Казьмин, 1985, 1992).

Все вышеизложенные проблемы имеют прямое отношение к мезозойскому рифтогенному магматизму Забайкалья. Чтобы лучше понять эволюцию юрского вулканизма в конкретном районе Забайкалья, рассмотрим эти процессы в региональном плане, в частности, в пределах Монголо-Охотского пояса.

Многочисленные исследования, проведенные в Забайкалье, показали, что мезозойские рифтогенные структуры являются новообразованными, наложенными на различные по возрасту и составу более древние породы фундамента. Забайкалье с его широким проявлением мезозойского магматизма образует западную часть Монголо-Охотского складчатого пояса, который в свою очередь является ответвлением Тихоокеанского пояса. Как установлено в последние годы, развитие Монголо-Охотского пояса в мезозое было связано с геодинамической обстановкой калифорнийского (монголо-охотского) типа и происходило в два этапа (Зоненшайн и др., 1975, 1976, 1990; Парфенов, 1984; Коваленко, Ярмолюк,1990; СогсПепко,1994; Булгатов,Турунхаев,1996).

На раннем этапе (Т 2-3-11-2) вдоль морского залива со стороны Палеотихого океана и Монголо-Охотской сутуры наблюдается отчетливая структурно-магматическая зональность. По периферии морского залива и разлома развивались вначале известково-щелочные вулканиты и гранитоиды, а затем типичные рифтогенные бимодальные трахибазальт-трахит-трахириолитовые вулканические серии и мелкие тела щелочных гранитоидов и комендитов ранне-среднеюрского возраста. В Забайкалье они образуют ряд крупных рифтогенных впадин площадью до 1000 км2 (Мало-Хамардабанская, Тугнуйская и другие). Развитие рифтогенного магматизма связано с внутриконтинентальным мантийным диапириз-мом, возникшим в результате перекрытия южной окраиной Сибирского континента древней спрединговой зоны, существовавшей в пределах раннемезозойского морского залива калифорнийского типа (Коваленко, Ярмолюк, 1990). В северо-западной полосе рифтогенных структур в пределах Западно-Забайкальской зоны вулканическая деятельность на раннем этапе была проявлена не повсеместно. Центральное место в этом ареале занимает наиболее древняя Тугнуйская ВТС. В ее формировании выделяется несколько стадий.

В начальный период, охватывающий поздний карбон и пермь, произошло заложение субширотной Тугнуй-Кондинской системы глубинных разломов. Вулканизм этого времени проявился не только

внутри впадины, но и выходил далеко за ее пределы на окружающие поднятия.

После перерыва магматической деятельности в раннем триасе, вдоль субширотной системы глубинных разломов (Тугнуй-Кондинской) в среднем-позднем т"риасе начались площадные трахи-андезит-трахибазальтовые излияния, которые охватили, главным образом, западную и частично северную части Тугнуйской впадины. Их широкое проявление в этом районе было обязано, по-видимому, зарождению и развитию мантийного диапира и связанного с ним процесса рифтогенеза, которые, по нашим данным, обусловили в дальнейшем формирование ранне-среднеюрской рифтогенной Тугнуйской впадины и ее бимодальный вулканизм.

В ранне-среднеюрское время развитие мантийного диапира распространилось на более широкую территорию и захватило верхние горизонты земной коры, что привело к ее плавлению за счет сброса тепла и других флюидов от внедрившихся трахиандезит-трахибазальтовых магм. Началось формирование периферических очагов кислой магмы.

Именно в это время образовались лавовые потоки и экструзивные тела, сложенные субщелочными флюидальными игнимбритами, трахидацитами, трахириолитами, трахитами и кислыми вулканическими стеклами (перлитами), составы которых характеризуются коровыми геохимическими параметрами. Кислые вулканиты локализовались в нижнеюрской предгорной грубообломочной молассе, а также в пределах полей развития средне-позднетриасовых вулканитов и на древнем фундаменте впадины.

Последующие площадные среднеюрские трахибазальтовые излияния совместно с вулканическими телами трахитов и трахириода-цитов были сосредоточены в субширотной рифтовой зоне и по ряду признаков не отвечают составу первичных базальтовых магм, а являются продуктами малоглубинной дифференциации мантийных магм в промежуточном очаге. (см.Гл.4.2).

Происхождение бимодальных серий до сих пор остается нерешенным. Мантийный генезис пород основного состава многими исследователями доказывается убедительно. Природа кислых членов бимодальной серии остается дискуссионной и до сих пор не имеет однозначного решения. Среди существующих взглядов на происхождение щелочно-салических образований наиболее популярной является точка зрения о кристаллизационной дифференциации родо-начальной магмы с большим участием глубинных флюидов, транспортировавших щелочи и другие элементы из базальтовой магмы или непосредственно из мантии. Также существует точка зрения о коровом происхождении салических образований по механизму,

близкому к флюидному синтексису (Бейли, 1981; Добрецов, 1981; Ярмолюк, 1983; Lipman et al., 1972; Wyllie, 1981).

Геохимическая модель образования бимодальной ассоциации Мало-Хамардабанской вулканотектонической структуры свидетельствует, что определяющей причиной появлений разрыва в ряду дифференциации, выразившегося в формировании трахитовых остаточных расплавов непосредственно из базальтовых магм было, по-видимому, скачкообразное увеличение в них фугитивности кислорода в промежуточном очаге (Литвиновский и др., 1996).

В результате проведенного нами Rb-Sr изотопного исследования бимодальной серии Тугнуйской ВТС получена изохрона с начальным изотопным соотношением стронция 0,7046±2, характерным для серии в целом. Эти данные сопоставимы с полученными результатами для образований бимодальной ассоциации ичетуйской серии Мало-Хамардабанской ВТС, где первичные изотопные отношения "Sr/^Sr = 0,7053 ±1 (Шадаев и др., 1992) и близки изотопным характеристикам внутриплитовых базальтов (Зоненшайн, Кузьмин, 1993). Расположение основных и кислых членов бимодальной серии в пределах единой изохроны свидетельствует о формировании ее из магматического источника базальтового состава с изотопным соотношением 87Sr/8sSr = 0,7046±2.

Некоторые особенности распределения редких элементов в кислых породах (высокие концентрации Rb, несогласованный спектр распределения РЗЭ с базальтоидами) позволяют предположить дополнительный процесс - плавление континентальной коры при формировании бимодальной серии.

Таким образом, мы приходим к выводу, что ведущим механизмом формирования юрской бимодальной серии явилась кристаллизационная дифференциация трахибазальтового расплава и последующее смещение базитовой и щелочно-салической магм в промежуточном очаге с большим участием вторичных коровых расплавов. Этот.вывод согласуется с комплексной моделью формирования бимодальных вулканических серий (Ярмолюк, Коваленко, 1991; Гор-диенко и др., 1995).

На позднем этапе (J3-K1) развития Монголо-Охотского пояса продолжалась активизация тектоно-магматических процессов. Типичные рифтогенные внутриконтинентальные структуры с трахи-базальтовым и бимодальным трахибазальт-трахириолит-комендитовым вулканизмом развиты к северу (в Забайкалье) и к югу (в Восточной Монголии) от западного окончания Монголо-Охотского глубинного разлома. В результате движения к югу Сибирского континента наблюдалось перемещение континентальных

блоков в пределах Монголо-Охотского пояса с образованием позд-немезозойских впадин сдвиго-раздвигового и надвиго-раздвигового типов (Натальин, Борукаев, 1991; Булгатов, Турунха-ев, 1994, 1996]).

Развитиевулканизма в поздней юре - раннем мелу было неравномерным. Верхнеюрские-раннемеловые вулканогенные образования представлены шошонит-латитовой (впадины Верхнеджидинс-кой зоны и шадоронская серия Восточного Забайкалья), бимодальной трахибазальт-трахит-трахириолитовой. (Эгита-Индолин-ская ВТС) и существенно трахибазальтовой (Тугнуйская и др. ВТС). С позднеюрской стадией связано внедрение гипабиссальных интрузий гранитоидов известково-щелочного, субщелочного, реже щелочного составов. В целом, пространственно-временная и вещественная эволюция юрского вулканизма хорошо увязывается со структурной перестройкой территории Забайкалья.

Сравнительный анализ внутриконтинентального бимодального вулканизма изученных юрских вулкано-тектонических структур Западного Забайкалья с рифтогенным магматизмом других геодинамических обстановок (внутриплитовых, окраинно-континентальных и др.) сближает их по характеру распределения и уровню средних содержаний, К, Ва, Бг, ИЬ, РЗЭ с базальтами современных внутрико-нтинентальных рифтов: (Восточно-Африканская рифтовая система, Провинция Бассейнов и Хребтов запада США, Байкальский рифт) и отличает от известково-щелочных базальтов островных дуг и щелочных базальтов океанических островов. Обогащенность исследуемых вулканитов К^гДЬ выявляет некоторое их сходство с шошо-нитами латитовой серии Восточного Забайкалья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные выводы, вытекающие из работы, сводятся к следующему.

1. Юрский этап геологического развития территории Западного Забайкалья характеризовался формированием многочисленных вулкано-тектонических структур, приуроченных к зонам протяженных глубинных разломов преимущественно северо-восточного прос-тираниия и наложенных на различные по составу и возрасту более древние породы фундамента. Их формирование сопровождалось интенсивным проявлением континентального вулканизма. Наиболее крупными вулкано-тектоническими структурами являются Мало-Хамардабанская, Тугнуйская и Эгита-Индолинская.

2. Особенностью вулканогенных толщ, выполняющих юрские вулкано-тектонические структуры, является широкое распространение бимодальных трахибазальт-трахит-трахириодацитовых серий, индикаторных для рифтогенного магматизма складчатых областей.

3. По геохимическим признакам в породах обсуждаемых серий установлены повышенное содержание РЗЭ (особенно легких лантаноидов), Ва, Sr, высокая степень окисленности железа (0,68-0,78), низкий коэффициент магнезиальное™ (в среднем 40-53) и отношение Ni/Co=l-3, что в совокупности указывает на формирование пород бимодальной серии Тугнуйской, Эгита-Индолинской и Мало-Хамардабанской ВТС из периферического (малоглубинного) магматического источника базальтового состава с первичным изотопным соотношением "SrPSr 0,7046 ±2.

4. По ряду геохимических критериев базальтоиды изученных юрских ВТС близки к базальтам современных континентальных рифтов и резко отличаются от островодужных базальтов и щелочных базальтов океанических островов.

5. Бимодальная специфика магматизма юрских ВТС, присутствие в них грабеновых континентальных отложений, а также сходство геохимических особенностей изученных вулканогенных пород с вулканитами других регионов, формировавшихся в различных геодинамических обстановках, позволяет отнести их к категории типичных внутриконтинентальных рифтов. Развитие их было обусловлено преобладающим растяжением по системе долгоживущих глубинных разломов и наличием глубинной термальной аномалии (мантийного диапира).

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Турунхаев В.И., Климук B.C. Эволюция вулканизма юга Забайкалья в неохроне //Тектоника активизированных областей: Тез.докл. XIV сессии научного совета по тектонике Сибири и Дальнего Востока. Чита, 1982. С. 122-124.

2. Турунхаев В.И. Климук B.C. Обзорная палеовулканологическая карта юрского периода Забайкалья //Палеовулканологические карты и вопросы металлогении: Тез. докл. к VI Всесоюзному палеовулканологическому симпозиуму. Свердловск, 1983. С. 14-18.

3. Турунхаев В.И., Климук B.C. Вулканические формации рифея и фа-нерозоя юга Забайкалья//Тектоника Сибири. Новосибирск: Наука, 1985. Т. XII. С.88-94.

4. Турунхаев В.И., Климук B.C. Палеовулканологические реконструкции позднего триаса - раннего мела Забайкалья //Геология, па- леовулкано-логия и рельеф Забайкалья. Препринт. Улан-Удэ, 1986. С.31-42.

5. Кпимук B.C. Вулканизм мезозойской рифтогенной Тугнуйской впадины (Забайкалье) //Вулкано-хектонические структуры (эволюция, рудоно-сность, модели). VIII Всес. палеовул. симп. Хабаровск, 1989. Ч.И. С. 104-105.

6. Климук B.C. Этапы формирования Тугнуйской впадины - тектоноти-па мезозойских рифтогенных структур Западного Забайкалья //Геология и полезные ископаемые юга Восточной Сибири: Тез.докл. к конференции. Иркутск, 1989. С. 30-31.

7. Климук B.C. Геохимия трахибазальтовой серии мезозойских рифтогенных структур Западного Забайкалья. Тез. докл. XVI семинара "Геохимия магматических пород". Москва, 1991. С.220-221.

8. Гордиенко И.В., Климук B.C., Семушин В.Н. Вулканизм Туг- нуйс-кой вулкано-тектонической структуры и геодинамические условия его формирования //Палеовулканизм Сибири.Томск, 1991. С.67-69. (Тез. докл. III per. конф.).

9. Климук B.C., Турунхаев В.И. Петрохимическая эволюция мезозойского вулканизма Западного Забайкалья //Вулканизм в структурах Земли и различных геодинамических обстановках. Иркутск, 1992. С. 98-99 (Мат-лы VII вулк. совещ. и IX палеовулк. симп.).

10. Гордиенко И.В., Баянов В.Д., Жамойцина Л.Г., Климук B.C. Бимодальный вулканизм рифтогенных структур складчатых областей (петрогенезис, геодинамика, рудоносность). Тез. докл. конференции "РФФИ в Сибирском регионе (Земная кора и мантия)". Иркутск, 1995. Т.2. С. 29-30.

11. Гордиенко И.В., Климук B.C. Бимодальный вулканизм Тугнуйской рифтогенной впадины (Забайкалье) //Геология и геофизика. 1995. Т.36, N 5.

12. Гордиенко И.В., Климук B.C., Иванов В.Г., Посохов В.П. Новые данные о составе и возрасте бимодальной вулканической серии Тугнуйской рифтогенной впадины//Докл.РАН,1997.Т.352.М. С.799-803.

Подписано в печать 11.09.97 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Тайме. Объем 1,16 печ.л. Тираж 100. Заказ № 120.

С.23-37.

Типография Издательства БНЦ СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6.