Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геохимия и петрология неогенового щелочно-базальтового вулканизма плато Хэвэн

ВАК РФ 25.00.09, Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Геохимия и петрология неогенового щелочно-базальтового вулканизма плато Хэвэн"

На правах рукописи

ЦЫПУКОВА Светлана Семеновна

ГЕОХИМИЯ И ПЕТРОЛОГИЯ НЕОГЕНОВОГО ЩЕЛОЧНО-БАЗАЛЬТОВОГО ВУЛКАНИЗМА ПЛАТО ХЭВЭН (СЕВЕРНАЯ МОНГОЛИЯ)

25.00.09 - геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

2 0 ПАР 2014

Иркутск 2014

005546193

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук.

Научный руководитель:

кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Перепелов Александр Борисович

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Киселев Александр Ильич,

ИЗК СО РАН (г. Иркутск), ведущий научный сотрудник

кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Орсоев Дмитрий Анатольевич,

ГИН СО РАН (г. Улан-Удэ), заведующий лабораторией

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской академии наук (г. Владивосток)

Защита диссертации состоится «16 апреля» 2014 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д003.059.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте геохимии имени А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук по адресу: 664033, а/я 304, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1 А.

Тел./факс: 8 (3952) 427050 e-mail: korol@igc.irk.ru http://www.igc.irk.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской академии наук.

Автореферат разослан « Q » марта 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Л-* ¡СлуССИ — кандидат геолого-минералогических наук *' / ' Королева Г.П.

Актуальность работы. Петролого-геохимические исследования щелочно-базальтового вулканизма внутриконтинентальных рифтовых областей ставят своей целью определение источников магматических расплавов, условий образования и эволюции магм, а также дают необходимые сведения для разработки моделей состояния и взаимодействия литосферной и подлитосферной мантии на различных этапах их геологической эволюции. В Центральной Азии рифтогенные процессы и связанный с ними вулканизм широко проявлены в фанерозойской истории развития складчатого обрамления Сибирского кратона [Воронцов, Ярмолюк, 2004; Коваленко и др., 2009]. Крупнейшей рифтогенной структурой в Центральной Азии является Байкальская рифтовая зона (БРЗ) [Киселев и др., 1979; Рассказов, 1993; Логачёв, 2003; Буслов, 2012]. Вблизи юго-западного фланга БРЗ выделяется Южно-Байкальская вулканическая область (ЮБВО) с масштабными проявлениями позднекайнозойских вулканических процессов [Ярмолюк и др. 2003]. Одним из наиболее крупных вулканических ареалов ЮБВО является Прихубсугульский, который представляет значительный интерес в изучении раннего неогенового этапа тектоно-магматического развития этой области [Рассказов, 1993; Ярмолюк и др., 2003; Демонтерова и др., 2007]. Решение ряда актуальных петрологических вопросов эволюции неогенового вулканизма ЮБВО, а именно: установление источников базальтоидных магм, условий их формирования и кристаллизации, а также направленности эволюции вулканических процессов во времени, - требует проведения детальных исследований крупных вулканических структур с продолжительной историей магматического развития. В восточном секторе Прихубсугульского ареала такой структурой, в связи со значительным объемом продуктов вулканических извержений и длительностью формирования, является лавовое плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (плато Хэвэн).

Целью работы является создание модели происхождения и эволюции неогенового щелочно-базальтового вулканизма плато Хэвэн, установление его петротипических особенностей и позиции в истории магматического развития Южно-Байкальской вулканической области.

Основные задачи исследования:

1. Изучение строения вулканического плато Хэвэн и выделение этапов его развития на основе геологических данных и результатов изотопного датирования пород.

2. Проведение геохимической типизации вулканических пород плато Хэвэн и установление вещественной эволюции вулканизма во времени.

3. Исследование составов минеральных парагенезисов пород и определение условий и направленности процессов кристаллизации щелочно-базальтовых магм.

4. Установление условий формирования магматических расплавов плато Хэвэн с использованием геотермобарометров, микроэлементного моделирования и данных о состоянии и составе литосферной и подлитосферной мантии южного фланга ЮБВО.

5. Определение источников магматических расплавов плато Хэвэн на основе изотопных характеристик Бг, N(1 и РЬ и создание модели происхождения и эволюции неогенового вулканизма плато Хэвэн на основе представлений о

процессах плюм-литосферного взаимодействия.

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации положены материалы, полученные автором лично за период 2008 - 2013 гг. в ходе проведения научно-исследовательских работ по интеграционным проектам СО РАН, проектам Программ Президиума РАН и проектам РФФИ № 11-05-00425, 13-05-12026_офи-м. Геологические материалы по неогеновому вулканизму ЮжноБайкальской вулканической области получены автором во время проведения экспедиционных исследований в составе отрядов ИГХ СО РАН в Северной Монголии (2008, 2009, 2011, 2012 гг.) и в хребте Хамар-Дабан (2010 г.). Фактический материал представлен коллекциями из 148 образцов вулканических пород для плато Хэвэн и 206 образцов по другим вулканическим ареалам ЮБВО (плато Тумусун, плато Агуйтын-нуруу, Дархатской котловине). Установлены составы 122 проб вулканических пород плато Хэвэн (RFA), из них для 57 проб определены микроэлементные характеристики (ICP-MS). Изучено более 120 шлифов, для 7 образцов базальтоидов установлены составы минеральных парагенезисов (WDS, EDS). Выполнено более 1200 анализов вкрапленников, субфенокристаллов и микролитов минералов, а также интерстиционных выделений и участков основной массы пород. Для 7 проб базальтоидов получены изотопные характеристики - 87Sr/86Sr, 144Nd/143Nd, 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb. Три образца базальтоидов плато Хэвэн датированы 40Аг/39Аг методом. Для вулканических пород других ареалов ЮБВО, данные по которым использованы с целью сопоставления, получено 6 изотопных дат, исследован минеральный состав 12 образцов и определены редкоэлементные характеристики 80 проб. Исследования проводились с использованием петрографических, микрозондовых, а также петрогеохимических и изотопно-геохимических методов по аттестованным методикам в лабораториях Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН (г. Иркутск), Института земной коры СО РАН (г. Иркутск), Геологического института СО РАН (г. Улан-Удэ), Института геологии и минералогии им. B.C. Соболева СО РАН (г. Новосибирск) и в Байкальском аналитическом центре коллективного пользования ИНЦ СО РАН (г. Иркутск).

Научная новизна. Впервые проведены детальные геолого-геохимические и минералогические исследования базальтоидов труднодоступного неогенового вулканического плато Хэвэн в Северной Монголии и установлен временной интервал его формирования. Выделены мантийно-коровый и малоглубинный этапы кристаллизации щелочно-базальтовых расплавов, выраженные в изменении направленности эволюции составов минералов. В базальтоидах исследованных вулканических ареалов обнаружены и изучены минеральные парагенезисы с участием фельдшпатоидов — нефелинов, содалитов и лейцитов. Определены условия образования базанитовых, гавайитовых и трахибазальтовых магм плато Хэвэн. Показано, что гавайиты и трахибазальты раннего этапа, а также базаниты позднего этапа формирования плато обладают геохимическими особенностями составов, указывающими на гранат-содержащий источник магматических расплавов. Установлено, что главными условиями формирования щелочно-базапьтовых магм плато Хэвэн являлись глубина магмообразования, фазовый минеральный состав и вариации степени плавления гранат-содержащей

астеносферной и литосферной мантии. Показано, что источниками щелочно-базальтовых магм плато Хэвэн являются изотопные мантийные резервуары PREMA и EMI типа.

Практическая значимость исследования заключается в возможности использования данных изотопного датирования пород плато Хэвэн и других исследованных вулканических сооружений ЮБВО в целях геологического картирования и корреляции магматических и геодинамических событий Центральной Азии в кайнозое. Петрологическое значение имеет разработка критериев выборки представительных составов базальтоидов с учетом факторов вторичных изменений и установление состава петротипического гавайита южного фланга Байкальской рифтовой зоны для использования при региональных геохимических исследованиях и моделировании магматических процессов.

Апробация результатов исследования. По теме диссертационной работы опубликовано 4 статьи, из них 2 статьи в центральных российских журналах из списка ВАК - «Доклады АН», «Геология и геофизика», и 2 статьи в зарубежном научном журнале «Mongolian Geoscientist», а также 12 тезисов докладов в материалах российских и международных конференций.

Результаты исследований докладывались на 15-ти российских конференциях и симпозиумах (ИВиС ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 2009 г.; ИЗК СО РАН, Иркутск, 2009, 2010, 2013 гг.; ИрГТУ, Иркутск, 2010 - 2013 г.г.; ИГГ УрО РАН, Екатеринбург, 2010 - 2012 г.г.; ИГЕМ РАН, Москва, 2010 г.; ИНЦ СО РАН, Иркутск, 2012 г.; ИГХ СО РАН, Иркутск, 2012 г.; ГИН СО РАН, Улан-Удэ, 2013 г.) и на 3-х зарубежных конференциях (Монголия, Улан-Батор, 2010, 2011 г.г.; Institute of Earth Sciences, Academia Sinica, Taipei, Taiwan, 2011).

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, общим объёмом 142 страницы, включая 58 рисунков, 14 таблиц и включает список литературы из 130 наименований.

Благодарности. Работа выполнена в лаборатории геохимии гранитоидного магматизма и метаморфизма отдела геохимии эндогенных процессов Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН в 2009-2013 гг. Автор выражает свою признательность коллективу лаборатории, а также сотрудникам других научных и аналитических подразделений Института за помощь и поддержку в выполнении исследований. Автор благодарит также специалистов ГИН СО РАН под руководством C.B. Канакина за помощь в проведении микрозондовых исследований и к.г.-м.н. А. В. Травина (ИГМ СО РАН) за обеспечение работ по изотопному датированию пород. Проведение экспедиционных работ и отбор представительных коллекций материалов по объектам исследования были бы невозможны без помощи и участия Митичкина М.А., Пузанкова М.Ю., Долгих С.М., Татарникова С.А., Щербакова Ю.Д. и Перепеловой A.A.. Автор благодарен сотрудникам ИГХ СО РАН A.B. Горегляду, М.Ю. Хомутовой и Л.Л. Ткаченко, а также монгольским коллегам к.г.-м.н. Д. Одгэрэл (Институт геологии и минеральных ресурсов МАН) и к.г.-м.н. Д. Бат-Ульзий (Монгольский государственный университет науки и технологий) за помощь в организации экспедиционных исследований на территории Монголии.

Автор выражает признательность докторам геолого-минералогических наук Антипину B.C., Ефремову C.B., Горновой М.А., Медведеву А.Я., Рассказову C.B., Плечову П.Ю., Макрыгиной В.А., Мартынову Ю.А., Воронцову A.A. и кандидатам геолого-минералогических наук Травину A.B., Мехоношину С.А., Колотилиной Т.Б., Чащину A.A., Щербакову В.Д. за научное сотрудничество и обсуждение материалов. Автор благодарит академика РАН М.И. Кузьмина и к.г.-м.н. С.И. Дриля за знания и опыт, полученные во время работы в составе руководимых ими лабораторий. Особую благодарность автор выражает сотрудникам ИЗК СО РАН к.г.-м.н. Демонтеровой Е.И. и д.г.-м.н. Иванову A.B. за постоянное научное общение и их непосредственное участие в выполнении экспедиционных, изотопных и геохронологических исследований по теме работы.

Автор выражает свою признательность и благодарность к.г.-м.н. Перепелову А.Б., под научным руководством которого была выполнена данная диссертационная работа.

Защищаемые положения:

1. В истории формирования плато Хэвэн выделены два этапа вулканической активности - первый, наиболее продуктивный, связан с излияниями лав гавайитов и трахибазальтов в раннем миоцене (20-17 млн. лет), второй заключительный этап характеризуется редкими излияниями лав базанитов в среднем миоцене (15.5 млн. лет). Время формирования лавового плато Хэвэн соответствует раннемиоценовому этапу и началу средне-позднемиоценового этапа развития Южно-Байкальской вулканической области.

2. Геохимические особенности базальтоидов плато Хэвэн (пониженные концентрации HREE, Y, Sc и повышенные Pb, Sr, Ва, и К) указывают на гранат-содержащий состав и относительное обогащение LILE компонентами магмообразующего мантийного субстрата. Источниками щелочно-базапьтовых магм плато Хэвэн были изотопные мантийные резервуары PREMA и EMI типа.

3. Установлены два этапа кристаллизации щелочно-базальтовых расплавов плато Хэвэн. Начальные этапы кристаллизации проходили в мантийно-коровых условиях с формированием Ol (Fo84.82) и Sp (Т-1280-1200 °С, Р-15-14 кбар), и далее, с последовательным образованием парагенезисов вкрапленников и субфенокристаллов 01+Срх и 01+Cpx+TiMgt±Pl (Т~ 1250-1140 "С, Р-14-8 кбар). Парагенезис микролитов Cpx+TiMgt+Ilm+Pl и интерстиционных выделений щелочных алюмосиликатов Ne+Kfs кристаллизовался в малоглубинных условиях и на стадии излияния и литификации магм (Т-970-870 °С).

4. Определены РТ условия формирования базальтоидных магм плато Хэвэн в диапазоне давлений -25-15 кбар и температур -1435-1360 °С. Показано, что их формирование проходило на глубинах -75-40 км в области гранат-содержащей астеносферной и литосферной мантии. Главными условиями формирования гавайит-трахибазальтовых и базанитовых расплавов плато Хэвэн являлись вариации минерального состава (Grt 3-8%) и степени плавления (0.5-2%) гранат-содержащей перидотитовой мантии, а также последовательные изменения глубины магмообразования, связанные с прогрессивной и регрессивной динамикой эволюции плюма.

Результаты проведенных исследований, обосновывающие защищаемые положения, отражены в содержании 5-ти глав диссертационной работы.

Глава 1. Геолого-структурная позиция и объекты исследований неогенового вулканизма юго-западного фланга Байкальской рифтовой зоны.

В главе рассмотрена геологическая позиция неогенового вулканизма в структуре Байкальской рифтовой зоны и Южно-Байкальской вулканической области. На основе литературных данных приведены основные положения моделей развития БРЗ в результате астеносферного диапиризма [Zorin et al., 2003; Kulakov, 2008], плюмовой тектоники [Lebedev et al., 2006; Petit et al., 2008], процессов Индо-Евразийской коллизии [Dobretsov et al., 1996] и влияния процессов субдукции Тихоокеанской плиты под Евразию [Kimura et al., 1990; Fournier et al., 2004; Зорин и др., 2006]. Изложены представления о развитии позднекайнозойского вулканизма ЮБВО в результате процессов плюм-литосферного взаимодействия во внутриконтинентальной обстановке Центральной Азии [Ярмолюк и др., 2003; Коваленко и др., 2009; Kuzmin et al., 2010]. В соответствии с вулканическим районированием [Киселев и др., 1979] и тектоническими реконструкциями [Беличенко и др., 2003] показана принадлежность структуры вулканического плато Хэвэн к Прихубсугульскому ареалу и к области сочленения Хамар-Дабанского и Джидинского террейнов, аккретированных в раннем палеозое к Тувино-Монгольскому массиву (микроконтиненту) (рис. I). В разделе «Методы исследований» приведены детальные характеристики применяемых RFA, ICP-MS и изотопных методов анализа. Даны характеристики WDS и EDS методов рентгеновского микроанализа минералов, а также общее описание метода 40Аг/39Аг изотопного датирования пород. В разделе «Объекты исследований и фактический материал» приведены данные об объемах выполненных исследований плато Хэвэн и других модельных вулканических ареалов ЮБВО (плато Тумусун в хребте Хамар-Дабан, плато Агуйтын-нуруу в Юго-Восточном Прихубсугулье, Дархатская котловина). Даны общие сведения по их геологическому строению и вулканическим комплексам пород.

Глава 2. Геологическое строение и возраст вулканического плато Хэвэн.

В главе изложены результаты геологических исследований и изотопного датирования пород плато Хэвэн и других исследованных ареалов ЮБВО. Лавовые покровы плато Хэвэн перекрывают рифейские и венд-раннекембрийские метаморфические толщи, а также средне-верхнекембрийские и девонские гранитоидные комплексы (рис. 2). В строении вулканогенной толщи плато насчитывается суммарно более 30-ти моногенных лавовых покровов общей мощностью до 250-300 м. Мощности отдельных лавовых покровов составляют обычно 3-8 м и иногда достигают 20-25 м. Отсутствие в строении плато прижерловых брекчий, некков и пирокластических отложений свидетельствует о том, что извержения имели здесь трещинный тип и слабо эксплозивный характер. Реконструкции наклонов лавовых толщ указывают на приуроченность центров извержений к центральным и северным участкам структуры.

Рис. 1. Положение и возраст плато Хэвэн и других исследованных вулканических ареалов южного фланга БРЗ на тектонической схеме по [Белнченко и др., 2003].

ХД - Хамар-Дабанский и ДЖ - Джидинский террейны, ТМ - Тувино-Монгольский микроконтинент. Возраст базальтоидов Дархатской котловины по [Ярмолюк и др., 2003].

Особенности геологического строения плато Хэвэн позволяют установить, что его формирование происходило в течение двух последовательных этапов вулканической активности. Ранний этап вулканизма являлся исключительно продуктивным по объемам изверженного материала (до 100-120 км3) и представлен лавами оливин (Ol) и реже OI- клинопироксен (Срх) содержащих гавайитов с образованием моногенного слоистого разреза. Мощность лавовой толщи раннего этапа составляет 200-220м. В завершение раннего этапа проявлены плагиоклаз (Р1) содержащие типы лав - трахибазальты. Второй или заключительный этап вулканизма связан с формированием единичных лавовых покровов, которые резко ограничены по площади распространения и объемам изверженного материала (до 2-3 км3). Лавы этого этапа формируют короткие и мощные покровы с хорошей морфологической сохранностью и представлены мелкопорфировыми 01-Срх базанитами. Суммарная мощность лавовых покровов заключительного этапа составляет не более 50-80 м.

Согласно данным 40Аг/39Аг датирования извержения первого этапа происходили в окончании раннего миоцена в диапазоне 20-17 млн. лет назад. Второй этап вулканического развития плато датирован началом среднего миоцена (-15.5 млн. лет назад). В целом, длительность формирования лавового плато Хэвэн оценивается в ~ 5 млн. лет. Другие исследованные вулканические ареалы ЮБВО (плато Тумусун, плато Агуйтын-нуруу, Дархатская котловина) демонстрируют близкие возрастные характеристики. Для вулканических толщ района плато Тумусун данные 40Аг/39Аг датирования указывают на их образование в среднем миоцене (17-12 млн. лет) и близки к полученным ранее датам [Киселев и др., 1979]. Определение возраста формирования плато Агуйтын-нуруу показало, что его развитие происходило на двух этапах - раннемиоценовом (базаниты) и среднемиоценовом (щелочные базальты, гавайиты, трахибазальты) в интервале 23-11 млн. лет. Возраст вулканогенных толщ Дархатской котловины заключен в диапазоне 23.9-5.8 млн. лет (ранний-поздний миоцен) [Ярмолюк и др., 2003].

Рис. 2. Вулканическое плато Хэвэи на схеме геологического строения Восточного Прихубсугулья (Северная Монголия).

Схема составлена по геологической карте М 1:200000, лист № M-47-VI, VII [Гарваа и др., 1998]. 1 - четвертичные осадочные отложения. 2 - ранне-среднемиоценовые и средне-позднемиоценовые вулканогенные толщи, 3-4 - вулканическое плато Хэвэн (3 - гавайиты и трахибазальты 1-го этапа, 4 - базаниты 2-го этапа), 5 - среднедевонские гранитоидные комплексы, 6- средне-позднекембрийские гранитоидные комплексы, 7 - венд-раннекембрийские метаморфогенные толщи, 8 - позднерифейские метаморфические толщи, 9 -ранне-среднерифейские метаморфические толщи, 10 - разломные дислокации, установленные и скрытые, 11 - абсолютные высотные отметки, 12-13 - участки отбора образцов базальтов и результаты датирования в млн. лет: 12 - К/Ar метод [Ярмолюк и др., 2003; Rasskazov et al., 2003], 13 - 40Ai-/' Аг метод, плато Хэвэн [Перепелов и др., 2010; Tsypukova et al., 2014].

Глава 3. Геохимия, вещественная эволюция и источники базальтовых магм плато Хэвэн.

В главе изложены основные закономерности эволюции вещественного состава базальтоидов плато Хэвэн и вопросы их классификации, по изотопным данным установлены возможные источники расплавов и проведено сопоставление геохимических характеристик пород исследованных вулканических ареалов.

На основе вещественных классификационных признаков с использованием диаграммы TAS, величин Na20/K20 и содержаний нормативных Ne и Ну показано, что базальтоиды плато Хэвэн представлены гавайитами, трахибазальтами и базанитами (рис. ЗА). По петрохимическим характеристикам

■ 1 02 *3 +4

Рис. 3. Классификационная диаграмма TAS [LeBas et al., 1986] (А) и график корреляции L0I-Na20 для составов базальтоидов плато Хэвэн (Б).

Поля составов пород: БЗ - базаниты, ТБ - трахибазапьты. ГВ - гавайиты, ТАБ -трахиандезибазальты, Б - базальты, АБ — андезибазальты. Точки составов пород плато Хэвэн: 1 - базаниты, 2 - гавайиты, 3 - трахибазальты, 4 - измененные базальтоиды. R - коэффициент корреляции LOI-NaîO. п=122 - количество проб.

они принадлежат щелочно-оливин-базальтовой серии и отвечают характеристикам примитивных мантийных магм (Mg# 0.60-0.66). В составе других исследованных вулканических ареалов, помимо указанных типов пород, установлены щелочные базальты (плато Тумусун), фонотефриты и трахиандезибазальты (Дархатская котловина).

По петрографическим данным среди базальтоидов плато Хэвэн выделена обширная группа пород, отличающаяся развитием процессов вторичных изменений - иддингситизация оливина, серицитизация алюмосиликатов основной массы, окисление рудных фаз и темноцветных минералов. Составы таких пород демонстрируют статистически значимое снижение концентраций Na20 с возрастанием потерь при прокаливании (LOI 1.22-4.95 мас.%) (рис. ЗБ). Такие породы не могут быть надежно типизированы и должны быть исключены из представительных выборок.

В связи с преобладающим развитием среди продуктов вулканизма плато Хэвэн гавайитов, в специальном разделе главы приведены классификационные признаки и историческая справка о формировании термина «гавайит».

На редкоэлементных дискриминационных диаграммах (Th-Hf-Ta, Nb/Zr-Ba/Zr) точки составов базальтоидов плато Хэвэн располагаются в поле базальтов внутриплитного типа (WPB). Помимо K-Na щелочной специфики, они имеют повышенные содержания ТЮ2, MgO, Р205. HFSE (Nb, Та) и соответствующие значения индикаторных редкоэлементных отношений (Ba/Nb=6.6-11.5). В сравнении с гавайитами и трахибазальтами раннего этапа формирования плато, базаниты второго этапа имеют более высокие содержания ТЮ2, Р205, Be, HFSE, LREE, Th и U. Трахибазальты, напротив, отличаются от гавайитов и базанитов более низкими содержаниями ТЮ2, MgO и ряда литофильных редких элементов. Базальтоиды плато Хэвэн обладают, в целом, примечательно слабой дисперсией составов. Тем не менее, при снижении кремнекислотности пород в диапазоне Si02

46-51 мас.% в направлении от трахибазальтов и гавайитов раннего этапа к базанитам второго этапа наблюдается как увеличение концентраций ряда петрогенных оксидов - ТЮ2, М§0, К20, Р2О5, так и отчетливое возрастание содержаний Ве, ЯЬ, 8г, НЕ8Е, ЬЯЕЕ, ТИ и и. Между концентрациями в базальтоидах [ ¡02, К20, Р205, Ве, КЬ, HF.SE, ЯЕЕ (от Ьа до Но), ТЬ и и обнаруживаются отчетливая прямая корреляция, но корреляция НЯЕЕ (Ег, Тш, УЬ, Ьи) и У с петрогенными оксидами и другими редкими элементами для базальтоидов всей группы составов выражена крайне слабо. Это связывается с относительной стабильностью реститового Оп в источнике расплавов и является основанием для предположения о близком составе источника и различиях в фазовом минеральном составе и степени плавления магмообразующего субстрата при образовании трахибазальт-гавайитового ряда расплавов раннего этапа и базанитовых магм второго этапа вулканического развития плато Хэвэн.

На диаграммах распределения магматофильных элементов (рис. 4) гавайиты и трахибазальты раннего этапа близки к среднему составу 01В и имеют относительно более низкие концентрации ТЬ, и, 2,г, Ш", У и НЯЕЕ, а также слабо выраженные положительные аномалии для Ва, К, РЬ и 8г. Базаниты в сравнении с 01В отличаются более высокими концентрациями К, №>, Та, Бг и Р. В целом, по содержанию петрогенных и редких элементов гавайиты. трахибазальты и базаниты плато Хэвэн близки к их концентрациям в одноименных породах неогеновых вулканических ареалов ЮБВО по [Ярмолюк и др., 2003; Демонтерова и др., 20071, но отличаются некоторым обогащением НЯЕЕ и У от пород Южно-Хангайской вулканической области (ЮХВО) [Саватенков и др., 2010].

Рис. 4. Диаграммы распределения магматофильных элементов для базальтоидов плато Хэвэн и других вулканических ареалов Центральной Азии.

Содержания элементов в породах (г/т) нормированы на примитивную мантию [McDonough, Sun, 1995]. Условные обозначения точек составов пород см. на рис. 3. Графики распределения магматофильных элементов для средних составов базанитов (п=2), гавайитов (40) и трахибазальтов (4) плато Хэвэн. Поля составов базальтоидов Южно-Хангайской вулканической области (ЮХВО) [Саватенков и др., 2010] и Южно-Байкальской вулканической области (ЮБВО) [Демонтерова и др., 2007]. OIB - средний состав базальтов океанических островов [Sun, McDonough, 1989].

Приведенные в работе результаты новых геохимических исследований базальтоидов ряда вулканических ареалов ЮБВО показывают, что при сопоставлении узкого диапазона составов гавайитов (8Ю2=46-49, 5<Ыа20+К20<6 мас.% и 1У^#>60) обнаруживается относительное обогащение ЬЯЕЕ, Ва, 8г, РЬ, и и обеднение НЫЕЕ. У и 8с базальтоидов плато Хэвэн и Агуйтын-нуруу (Джидинский литосферный блок) в сравнении базальтоидами плато Тумусун (Хамар-Дабанский литосферный блок) и Дархатской котловины (Тувино-Монгольский литосферный блок) (рис. 5). Для гавайитов плато Тумусун и Дархатской котловины величины индикаторных редкоэлементных отношений составляют Ьа/УЬ=13-17, Бу/УЬ=2.8-3.0, 8г/У=29-37, а для гавайитов плато Хэвэн и Агуйтын-Нуру - Ьа/УЬ=16-23, Оу/УЬ=3.1-3.5, 8г/У=37-48. Эти закономерности связываются с особенностями состава магмообразующего мантийного источника под исследованными вулканическими ареалами.

1.75-

1.701.651.601.55-1.ÖO-MÖ-1.401.351.301.25 1.20-

Yb Sr

плато Тумусун ■ _

ч

плато

плато щ

ф фЯ Агуйтын-нуруу •

V ■ 900 n v .; ■

Агуйтын-нуруу N ж Дархатская ч . ■» . •

1ч* » 80(ь котловина ф •

\ * » Дархатская > •) • . плато Хэвэн

котловина а а.«-4?

, (».в" ' 700- . ■ " N

^s..»* • ♦ ♦♦<■♦ ■ 4

jg* • плато Хэвэн 600_ « ♦» плато Тумусун

Sc РЬ

—,-1---1-1-1-,- 500-)-\-1-!-1-^-1-1-1-

15.5 16.5 17.5 18,5 19.5 20.5 21.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4

•1"2И3^4

Рис. 5. Диаграмма Sc-Yb, Pb-Sr (г/т) для гавайитов плато Хэвэн и других исследованных вулканических ареалов ЮБВО.

Точки составов гавайитов: 1 - плато Хэвэн, 2 - плато Агуйтын-нуруу, 3 - плато Тумусун, 4 - Дархатская котловина.

На основе новых данных по изотопным характеристикам Sr, Nd и РЬ для гавайитов и базанитов плато Хэвэн уточнена роль различных источников магм Прихубсугульского вулканического ареала. Изотопные характеристики S7Sr/X6Sr и 143Nd/l44Nd для гавайитов и базанитов плато Хэвэн находятся в пределах диапазона изотопных составов позднекайнозойских базальтоидов ЮБВО [Рассказов и др., 2002; Ярмолюк и др., 2003J и смещены в направлении наименее радиогенных значений (рис. 6).

Для определения роли различных мантийных источников в происхождении базальтоидных магм плато Хэвэн проведено сопоставление их изотопных меток с данными по позднекайнозойским ареалам Южно-Хангайской вулканической области Центральной Монголии (ЮХВО) [lonov et al., 1994; Barry et al., 2003; Саватенков и др., 2010] и ЮБВО (Рассказов и др., 2002] (рис. 6). Величины изотопных отношений 87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, 206Pb/204Pb, 207Pb/2l,4Pb и 208Pb/204Pb для гавайитов плато Хэвэн, также как и для позднекайнозойских базальтов других вулканических ареалов принадлежат к области меток, располагающихся между резервуаром PREMA и обогащенным мантийным резервуаром EMI. Они не могут быть сопоставлены с источниками HIMU или EMII типов. Таким образом,

• 1 Я 2 ■ 3

Рис. 6. Изотопные характеристики базальтоидов плато Хэвэн и других вулканических ареалов ЮБВО и ЮХВО.

Поля составов базапьтоидов: плато Хэвэн (1), Южно-Байкальской вулканической области (ЮБВО) [Рассказов и др., 2002; Ярмолюк и др., 2003], Южно-Хангайской вулканической области (ЮХВО) [Barry et al„ 2003; Саватенков и др., 2010], MORB и Гавайских островов [Stracke, 2012]. Мантийные резервуары (2): DMM (деплетированная MORB мантия). ЕМ 1 и EM II (обогащенная мантия) и HIMU (мантия с высокими значениями ^=J38U/204Pb) по [Hart et al., 1992]; PREM А (3) (умеренно деплетированная преобладающая мантия) по [Zindler, Hart, 1986]. Пунктирными линиями показаны возможные направления взаимодействия вещества модельных источников.

главными мантийными компонентами при формировании щелочно-базальтовых магм плато Хэвэн были источники PREMA и EMI типа [Перепелов и др., 2010].

Глава 4. Минералогия и петрография базальтоидов плато Хэвэн.

В главе детально рассмотрена эволюция составов минеральных парагенезисов базальтоидов плато Хэвэн.

Базальтоиды плато Хэвэн представляют собой мелкопорфировые и редкопорфировые породы. Среди вкрапленников и субфенокристаллов в гавайитах и базанитах преобладают идиоморфные и ксеноморфные обломочные Ol. Во вкрапленниках Ol в отдельных разностях пород наблюдаются включения шпинели (Sp). Значительно более редки вкрапленники и сростки зональных Срх. Для трахибазальтов характерен Р1-содержащий парагенезис минералов вкрапленников. В основной массе пород наиболее широким распространением пользуются микролиты полевых шпатов и Срх с подчиненным количеством Ol и значительным количеством мельчайших зерен титаномагнетита (TiMgt), ильменита (Ilm) и тонкоигольчатых кристаллитов апатита (Ар). В срастании и в интерстициях между микролитами PI отмечены анортоклазы (Anrt), K-Na полевые шпаты (Kfs), анальцимы, нефелины (Ne) и остаточное стекло (нефелиновые твердые растворы).

Наиболее магнезиальные составы Ol (Fogg^6) определены в центральных зонах редких и крупных резорбированных кристаллов из гавайитов. Такие кристаллы имеют особый химизм (СаО 0.43-0.46 мас.%, NiO 0.14-0.15 мас.%) и рассматриваются как ксеногенные фазы (рис. 7). В процессах кристаллизации Ol

выделяются два этапа. Формирование основного объема вкрапленников и субфенокристаллов 01 происходило со слабым увеличением железистости минерала и содержаний СаО и МпО (Ро84_7з, Tfo.20-o.41, Са0=0.17-0.39 и №0=0.06-0.20 мас.%) (рис. 7). В завершении первого этапа кристаллизации происходит изменение направленности эволюции составов. Начинается более интенсивное увеличение железистости оливинов и содержаний в них МпО (рис. 7). Промежуточные зоны субфенокристаллов и центральные зоны микролитов имеют составы Ро7з_б5, Т^.з1.о.50> СаО 0.30-0.50 мас.%, а в завершение кристаллизации 01 при формировании краевых зон вкрапленников и субфенокристаллов, а также микролитов их составы принадлежат интервалу Ро7о-4о, Tf0.37_1.07, СаО 0.31-1.10, 7л\ 0.07-0.13.

Срх в базальтоидах представлены салитами и реже авгитами. Первыми кристаллизуются крупные зональные вкрапленники авгитов (\V039_42, Рвцмз, ТЮ2 0.72-1.06 мас.%, А120, 3.60-4.18 мас.%). Их краевые зоны, а также наиболее распространенный тип вкрапленников Срх представлены салитами \У044_48, Рв^з» ТЮ2 1.33-2.44 мас.%, АЬОз 3.66-5.79 мас.%. При формировании их краевых зон происходит изменение направленности эволюции с интенсивным ростом содержаний П, Ре и А1 (\V045-49, Р8ц_16, ТЮ2 1.75-4.86 мас.%, А1203 3.70-9.88 мас.%) (рис. 7). Этот этап продолжается далее с формированием микролитов Срх - \УО45-49, |з_22, ТЮ2 2.21-4.83 мас.%, А1203 2.71-11.10 мас.%. Содержания Ыа20 от вкрапленников Срх к их микролитам возрастают в диапазоне 0.43 - 0.89 мас.%. Кристаллизация пироксенов заканчивается формированием в интерстициях основной массы редких и мельчайших кристаллитов эгирин-авгитов (< 10-15 мкм) с содержаниями №20 в диапазоне 1.97-4.95 мас.%.

Сравнение трендов изменения химизма темноцветных минералов показывает (рис. 7), что в процессе кристаллизации гавайитовых расплавов плато Хэвэн формируется более протяженный ряд составов оливинов Ро84_4о и пироксенов Рвэ.гг по отношению к базанитам второго этапа. В процессе кристаллизации базанитов формируются значительно более узкие интервалы составов оливинов Ро79.б5 и пироксенов Рв^б, а изменение направления эволюции составов от вкрапленников к микролитам выражено менее отчетливо.

Эволюция составов полевых шпатов при кристаллизации базапьтоидных расплавов плато Хэвэн происходит в обычном направлении с увеличением щелочности минералов от центральных к краевым зонам вкрапленников и субфенокристаллов и далее к микролитам в диапазоне от лабрадоров до олигоклазов (Ап65_190г1.7_12.о). Среди микролитов и интерстиционных выделений, кроме того, установлено развитие анортоклазов (Ап25_з Ог15.37) и К-Ыа полевых шпатов (АЬ59_з0 Ог38.67).

Кристаллизация рудных минералов в базапьтоидных магмах плато Хэвэн начинается совместно с 01 Ро84.81. В центральных зонах таких 01 обнаруживаются хромпикотитовые шпинели с содержаниями Сг2Оч 25-27, А1203 21-26, 9-12 и ТЮ2 2.8-4.7 мас.%. С оливинами Ро80.77 кристаллизуется шпинель Сг2Оз 19-25, А1203 16-20, М§0 7-10 и ТЮ2 5.5-6.9 мас.%, затем с оливинами Ро76_75- шпинель Сг203 12-13, А12Оз 10-11, N^0 7.1-7.4 и ТЮ2 12.3-12.5 мас.%. Далее в процессе кристаллизации шпинелей в них происходит снижение содержаний Сг, А1, и

0.6

0.50.4-

855 50 45 40 35 30 55 50 45 40 35 30

♦ 1 « 203+4

Рис. 7. Эволюция составов оливинов и клинопироксенов из базальтоидов плато Хэвэн.

Точки составов минералов: 1 - ксеногенные кристаллы, 2 - центральные и промежуточные зоны вкрапленников, центральные зоны субфенокристаллов, 3 - краевые зоны вкрапленников и субфенокристаллов, 4 — микролиты. Границы полей составов минералов: сплошные линии - этап кристаллизации в условиях литосферной мантии и коры, пунктирные линии - этап кристаллизации в малоглубинных условиях, при излиянии и литификации магм. На врезках тренды эволюции составов оливинов из гавайитов и базанитов.

рост концентраций Ti. В промежуточных и краевых зонах вкрапленников оливина F074.73 формируются Cr-Ti магнетиты - Сг203 5.8-6.2, А1203 5.0-5.2, MgO 4.5-4.8 и Ti02 21-22 мас.%. Среди микролитов кристаллизуются исключительно TiMgt и Ilm. Для микролитов TiMg характерны повышенные содержания АЬ03 (0.58-4.25 мас.%), MgO (0.75 3.72 мас.%) и ZnO (0.15-0.21 мас.%), а для микролитов Ilm МпО (0.58-0.82 мас.%) и MgO (1.42 - 3.46 мас.%).

Таким образом, все темноцветные и рудные минералы из базапьтоидов плато Хэвэн обнаруживают отчетливое изменение направления эволюции составов при кристаллизации оливинов и клинопироксенов в интервале F077.73, Fsn-14, и шпинелей со сменой парагенезиса F076-75 - Al-Cr-Mg шпинель на F074.73 -CrTiMgt. Это может свидетельствовать о реализации достаточно быстрых изменений условий формирования минеральных парагенезисов на определенном этапе кристаллизации расплавов.

По составам тонкокристаллического и стекловатого базиса основной массы базапьтоидов установлено, что в процессе кристаллизации щелочно-базальтовых

МпО, мас.%

А t 01

' - /

:г/

магм плато Хэвэн в гавайитовых и базанитовых расплавах остаточный расплав мог приобретать фонотефритовый (NeN 22-7 %), а в трахибазальтовых расплавах трахиандезибазальтовый или муджиеритовый составы (NeN Ю-0 %). Эти данные, наряду с установленным развитием в основной массе базальтоидов плато Хэвэн нефелинов и нефелиновых твердых растворов, указывают на возможность достижения в процессе кристаллизации щелочных базитовых магм кремний недосыщенных составов остаточных расплавов и на их потенциальную продуктивность в формировании дифференцированного ряда щелочных пород.

Наиболее представительные составы нефелинов (Ne) имеют характеристики Ne81_8o Ks5_6. В целом среди щелочных алюмосиликатов из интерстиций преобладают водосодержащие разности, представляющие собой твердые растворы в широком диапазоне составов. Общими для них являются высокая натриевая щелочность (Na20 от 11 до 16 мас.%).

Установлено, что снижение концентраций Na20 в направлении возрастания LOI для базальтоидов, имеющих признаки вторичных изменений (рис. ЗБ), обусловлено разрушением в основной массе пород щелочных алюмосиликатов и «нефелинового» стекла с выносом Na и формированием низкотемпературных вторичных водосодержащих минералов - цеолитов и анальцима.

Глава 5. Процессы формирования, эволюции и кристаллизации щелочно-базальтовых магм плато Хэвэн.

Глава является результирующей с изложением данных об условиях происхождения и кристаллизации базальтоидных магм плато Хэвэн и содержит описание модели магматического развития структуры. С использованием эмпирических геотермометров и геобарометров определены РТ условия формирования и начальных этапов кристаллизации базальтоидных расплавов плато Хэвэн [Putirka, 2008]. Кристаллизация вкрапленников и субфенокристаллов оливинов F084-73 в базальтоидных магмах плато Хэвэн происходила в целом в широком интервале температур -1280-1135 "С и в условиях давлений равновесия «оливин-расплав» -16-10 кбар. Для первого этапа развития магматической системы плато Хэвэн максимальные температуры кристаллизации и давления равновесия «ро84-8о-расплав» установлены для магнезиальных гавайитов (Т~ 12801200 °С, Р-16-13 кбар). Далее в направлении к умеренно магнезиальным гавайитам и трахибазальтам этого этапа максимальные температуры кристаллизации оливинов и давления равновесия «ро84-8о-расплав» закономерно снижаются (-1250-1190 °С, -14-12 кбар и -1220-1185 °С, -12-10 кбар, соответственно). Кристаллизация оливинов F079.73 в базанитах происходила при более высоких температурах и в условиях более высоких давлений равновесия (-1245-1150 °С, -16-14 кбар) в сравнении с условиями формирования оливинов этого ряда составов в гавайитах (-1195-1145 °С, -14-12 кбар) и трахибазальтах раннего этапа развития вулканического плато Хэвэн (-1160-1135 °С, -11-10 кбар). Кристаллизация редких и наиболее крупных зональных вкрапленников Срх (W039. 42 Fsio-13) происходила в гавайитовых магмах при температурах -1260-1230 "С и давлениях -13-11 кбар. Основной объем вкрапленников и субфенокристаллов Срх (W045-48, Fs9.i3) был сформирован в гавайитах при Т-1220-1170 °С и Р-12-8 кбар.

Кристаллизация вкрапленников Срх (W045.47 Fs^-m) в базанитах начинается при несколько более низких параметрах Т~1175-1150 "С и Р-10-7 кбар.

Анализ направленности и порядка кристаллизации магм плато Хэвэн показывает, что начало кристаллизации базальтоидных расплавов связано с образованием хромпикотитовой шпинели и магнезиальных 01 Fo84-82 ■ в условиях достижения исходными расплавами относительно низкобарической области литосферной мантии. С началом кристаллизации OI в результате процессов фильтрации становится возможным изменение состава магм, обусловленное задержкой подъема кристаллического компонента и более высокой подвижностью расплава. Начало формирования Ol-Cpx парагенезиса может быть сопоставлено с подъемом расплавов на менее глубинный уровень и, судя по установленным РТ параметрам кристаллизации Срх, происходило, вероятно, на уровне нижней коры. Дальнейшая совместная кристаллизация 01, Sp, Срх продолжается в менее глубинных коровых условиях. Примечательно наличие в процессе кристаллизации магм этапа «резкой» смены направленности изменения химизма Ol и Срх (рис. 7). Это согласуется с уменьшением размерности кристаллического компонента и снижением в этом направлении давлений и температур кристаллизации, а также РТ условий равновесия минералов с расплавами. Очевидно, что кристаллизация расплавов на заключительном этапе происходила в малоглубинной магматической системе с увеличением скорости подъема магм и далее при их излиянии и литификации с образованием интерстиционного парагенезиса щелочных алюмосиликатов.

Рассчитанные составы исходных расплавов обладают повышенной магнезиальностью (Mg# ~ 0.72) и по классификационным характеристикам могут быть отнесены к базанитам, гавайитам и щелочным оливиновым базальтам. Установлено, что РТ условия формирования гавайитовых магм раннего этапа вулканического развития плато Хэвэн для безводной системы отвечают диапазону значений Р-22-17 кбар и Т~ 1415-1370 "С. Трахибазальтовые расплавы этого этапа образовались при несколько более низких значениях Р-17-15 кбар и Т~ 1375-1360 °С. Базанитовые расплавы второго этапа, напротив, формируются при более высоких параметрах Р-25-23 кбар и Т~ 1435-1425 °С.

Общая оценка степени плавления перидотитового мантийного субстрата при формировании магм плато Хэвэн выполнена на основе редкоэлементного моделирования процесса плавления Sp и Grt содержащих лерцолитов с использованием коэффициентов распределения «минерал-расплав» для системы «перидотит-расплав». Положение точек составов базальтоидов плато Хэвэн в координатах La/Sc-Sr/Sc, Sm/Yb-La/Yb и Dy/Yb-Sr/Y (рис. 8) дают основание предполагать, что гавайитовые магмы плато Хэвэн могли образоваться в перидотитовой мантии (Ol 65%, Орх 14-16%, Срх 11-16% Grt 3-6%, Sp 2%) в условиях -1-2% степени ее частичного плавления. При этом базанитовые магмы плато Хэвэн формировались при степени плавления ~ 0.5-1% в условиях более высокого содержании в мантии Grt составляющей (7-9%). Эти выводы соответствуют установленным общим закономерностям эволюции составов базальтоидов плато Хэвэн, а именно увеличению концентраций в них многих некогерентных литофильных элементов в направлении от трахибазальтов и

Рис. 8. Условия формирования гавайитовых магм плато Хэвэн и других исследованных вулканических ареалов ЮБВО на диаграмме Sr/Y-Dy/Yb (г/т).

Точки составов гавайитов: 1 - плато Хэвэн, 2 — плато Агуйтын-нуруу, 3 - плато Тумусун, 4 - Дархатская котловина. Для расчетов условий формирования магм использованы модельные составы лерцолитов LRZ I, LRZ II, состав лерцолитового включения из базанитов плато Тумусун и коэффициенты распределения «минерал-расплав» по [Salters, 1996; Suhr et al., 1998; Adam, Green, 2006; Elkins et al., 2008].

гавайитов раннего этапа к базанитам заключительного этапа. В отличие от магмообразующего мантийного субстрата плато Хэвэн и Агуйтын-нуруу, источники гавайитовых расплавов плато Тумусун и Дархатской котловины характеризуются меньшими содержаниями Grt компонента (2-3%).

Источники и условия формирования исходных базальтоидных магм плато Хэвэн могут быть реконструированы и согласованы с известными моделями строения литосферы южного фланга БРЗ. Предполагается, что в результате подъема мантийного плюма базальтоидные расплавы плато Хэвэн формировались в условиях астеносферной мантии, а также в области Grt фации глубинности и Sp-Grt фазового перехода литосферной мантии. Этот вывод согласуется с диапазоном значений РТ параметров формирования магм, установленных на основе расчетов эмпирических геотермобарометров, и соответствует реконструкциям строения литосферы в регионе. В условиях безводной и водосодержащей системы расчетные давления и температуры плавления при формировании магм плато Хэвэн сближаются с кривой солидуса сухого перидотита (рис. 9). Выполненные по этим данным определения глубин образования магм показывают, что гавайитовые расплавы раннего этапа формировались на уровне глубин ~ 65-50 км, а трахибазапьтовые являются наименее глубинными - 50-40 км. Базанитовые расплавы образуются на глубинах 75-65 км (рис. 9).

Результаты геофизических и петрологических исследований показывают, что мощность континентальной коры на юго-западном фланге БРЗ составляет 45-

700 900 1100 1300 Т"С 1500

1 - РТ параметры формирования: 1 - гавайитовых, 2 - базанитовых и 3 -трахибазальтовых магм плато Хэвэн для водосодержащей системы; 4-6 - то же, для «сухой» системы: 7 - РТ параметры равновесия «оливин-расплав» для вкрапленников Ol из базальтоидов плато Хэвэн для водосодержащей системы по [Putirka, 2008]; 8 - уровни максимальных РТ параметров равновесия «минерал-расплав» для Ol и Срх; 9 - направления кристаллизации вкрапленников Ol. Геотерма литосферной мантии ЮБВО и граница раздела Spürt фазового перехода для Восточного Саяна (ВС) по [Litasov, Taniguchi, 2002]. Фации глубинности литосферной мантии; GrtPr - гранатового и SpPr - шпинелевого перидотита. Кривые солидуса «сухого» перидотита по [Hirschmann et al., 2000] и «сухого» Gif пироксенита по [Kogiso et al., 2003]. Кривая типичной континентальной геотермы по [McKenzie et al.. 2005]. Л и А - предполагаемая область раздела литосферной (Л) и астеносферной (А) мантии под плато Хэвэн в раннем неогене. К (кора) и M (мантия) - предполагаемое положение раздела Мохо в раннем неогене. Расчет глубины формирования магм выполнен на основе установленных величин давлений, средних величин мощности коры для южного фланга БРЗ в 45 км по [Zorin et al., 2002] и оценок плотности коры 2.9 г/см1 и мантии 3.3 г/см3.

50 км [Zorin et al., 2002; Мордвинова, Артемьев, 2010], граница раздела литосферной и астеносферной мантии в неогене проходила на глубинах -70-75 км, а область Sp-Grt фазового перехода располагалась на глубине -55-65 км [Litasov, Taniguchi, 2002]. Согласно проведенным расчетам, зона магмогенерации под плато Хэвэн в раннем неогене была разогрета примерно на -200 °С в сравнении с обычным термическим состоянием литосферной мантии сопредельных районов ЮБВО и модельной континентальной геотермой (рис. 9). В этом случае термальный граничный слой между литосферной и астеносферной мантией мог располагаться выше, на уровне глубинности около 60 км.

Предполагается, что базальтоидные магмы плато Хэвэн образовались в процессе плюм-литосферного взаимодействия. Главными компонентами плюма являлось вещество источников PREMA и EMI. При этом вслед за [Stracke, 2012] следует заключить, что вещество плюма было неоднородно на уровне его фазового состава - кристаллического и «подвижного» флюидно-магматического компонентов, близких к составам источников PREMA и EMI. Вариации вещественного состава и повышенные содержания в породах Ва, К, РЬ и Sr указывают на возможность участия в процессах магмообразования рециклированного корового вещества. Эти выводы согласуются с результатами исследований магматических ареалов ЮХВО [Саватенков и др., 2010] и некоторых других районов ЮБВО [Наумов и др., 2003; Naumov et al., 2006].

На раннем этапе магматического развития плато Хэвэн при достижении плюма области раздела литосферной и астеносферной мантии происходило «утонение» литосферы и формирование в условиях высоких потенциальных температур и относительно высоких степеней плавления значительных объемов гавайитовых и в завершение этапа трахибазальтовых магм. На втором этапе магматического развития структуры плато Хэвэн в результате снижения активности плюма происходили уменьшение степени его воздействия на литосферу и ее локальная компенсационная тектоническая деструкция. Вулканическая активность этого заключительного этапа формирования лавового плато Хэвэн связана с заглублением уровня магмообразования и редкими излияниями малых объемов базанитовых магм. Их обогащенный характер, повышенные концентрации в базанитах ТЮ2, Р2О5, Ве, HFSE, LREE, Th и U определяется уменьшением степени плавления Grt-содержащей астеносферной мантии на фоне снижения потенциальных мантийных температур.

Следует заключить, что проявление различных по составам гавайитовых, трахибазальтовых и базанитовых расплавов в последовательном развитии локализованной вулканической системы плато Хэвэн определяется вариациями фазового состава магмообразующего мантийного субстрата, степени его плавления и изменениями условий формирования мантийных магм, связанных с прогрессивной и регрессивной динамикой плюма.

Заключение.

В результате проведённых петролого-геохимических исследований вулканического плато Хэвэн установлено, что его формирование происходило в Южно-Байкальской вулканической области на ранне-среднемиоценовом временном интервале. Показано, что происхождение базальтоидных магм этой структуры связано с процессами плавления Grt-содержащей мантии на глубинах 75-40 км в условиях низких степеней плавления. Полученные геохимические данные по вулканическим ареалам плато Хэвэн, плато Тумусун, плато Агуйтын-нуруу и Дархатской котловины демонстрируют микроэлементные вариации в составах базальтоидных магм в пределах различных литосферных блоков. Особенности составов базальтоидов плато Хэвэн заключены в относительном обогащении LREE, Ва, Sr, Pb, U и обеднении HREE, Y и Sc в сравнении с гавайитами плато Тумусун и Дархатской котловины. Эти различия, наряду с

глубиной магмообразования и степенью плавления мантийного субстрата указывают на неоднородность и значительную роль фазового минерального состава мантии в происхождении и эволюции вулканизма ЮБВО и согласуются с представлениями о реализации в этой области в неогене процессов плюм-литосферного взаимодействия. Полученные данные, наряду с другими, могут позволить проследить динамику плюмового магмогенеза в позднекайнозойской истории геодинамического развития региона. Для выполнения этой задачи необходимо усиление изотопных исследований, проведение изучения мантийных ксеногенных включений, привлечение данных по распределению редких элементов в минералах и данных экспериментальных исследований по расплавным включениям.

Список публикаций по теме диссертации

Статьи:

1. Перепелов А.Б., Цыпукова С.С., Демонтерова Е.И., Павлова J1.A., Травин А.В., Бат-Улзий Д. Первые минералого-геохимические и изотопно-геохронологические данные по неогеновому щелочно-базальтовому вулканизму плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (Северная Монголия) // ДАН. - 2010. - Т. - 434. - № 2. - С. 232-237.

2. Tsypukova S.S., Perepelov А.В., Demonterova E.I., Pavlova L.A., Travin A.V., Puzankov M.Yu. Origin and evolution of Neogene alkali-basaltic magmas in the southwestern flank of the Baikal rift system (Heven lava plateau, northern Mongolia) // Russian Geology and Geophysics. - 2014. - V. 55.-№ 2. - P 190-215.

3. Цыпукова C.C., Бат-Улзий Д., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И., Павлова JI.A. Результаты новых минералого-геохимических и изотопно-геохронологических исследований неогенового вулканизма Северной Монголии: плато Хэвэн // Mongolian Geoscientist. - 2010. - V. 36. - P. 50-53.

4. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И., Павлова JI.A., Травин А.В., Бат-Улзий Д. Вулканическое плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (Северная Монголия) // Mongolian Geoscientist. - 2011. - V. 37. - № 4. - P. 89-101.

Тезисы докладов:

1. Perepelov А.В., Tsypukova S.S. Late-Cenozoic hawaiite volcanism of Kamchatka and Baikal Area - indicator of the composition and mantle metasomatism in the setting of convergent lithosphere plates and plume-lithosphere interaction // 2nd Taiwan-Russia Joint Symposium on Factors of cyclic and catastrophic changes of the lithosphere, volcanism, orogeny and cosmic events. Program and abstract volume. Institute of Earth Sciences, Academia Sinica, Taipei, Taiwan. - 2011. - P. 18-19.

2. Цыпукова C.C., Перепелов А.Б., Павлова JI.A., Демонтерова Е.И. Неогеновый щелочно-базальтовый вулканизм Северной Монголии: плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг // Вулканизм и геодинамика. IV Всероссийский симпозиум по вулканологии и палеовулканологии. Материалы симпозиума. 22-27 сентября 2009 г. Петропавловск-Камчатский. - 2009. - Т. 2. - С. 542-547.

3. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Павлова JI.A., Демонтерова Е.И., Митичкин М.А., Пузанков М.Ю., Перепелова А.А. Новые геолого-геоморфологические и минералого-геохимические данные о неогеновом щелочно-базальтовом вулканизме плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (Северная Монголия) // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Материалы научного совещания. Иркутск. - 2009. - Вып. 7. - Т. 2. - С. 138-140.

4. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И., Павлова JI.A. Вулканическое плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (Северная Монголия): минералогия, геохимия, петрология // Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований. Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Геонауки». Иркутск. - 2010. - Вып. 10. - С. 141-145.

5. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Павлова Л. А. Щелочно-базальтовый вулканизм плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (Северная Монголия): проблемы типизации и минералого-геохимические особенности пород // Магматизм и метаморфизм в истории Земли. Тезисы докладов XI Всероссийского петрографического совещания. Екатеринбург. - 2010. - Т. 2. - С. 318-319.

6. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Щербаков Ю.Д. Гавайиты океанических островов, активных континентальных окраин и внутриконтинентальных рифтовых зон (Гавайи, Камчатка, Северная Монголия) // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Материалы научного совещания. Иркутск. - 2010. - Вып. 8. - Т. 2. - С. 148-151.

7. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И., Павлова Л.А., Травин A.B. Происхождение и эволюция гавайитовых магм вулканического плато Хэвэн (Северная Монголия) // Новые горизонты в изучении процессов магмо- и рудообразования. Материалы научной конференции. ИГЕМ РАН. Москва. - 2010. - С. 171-172.

8. Цыпукова С.С., Демонтерова Е.И., Перепелов А.Б. Неогеновые вулканические плато Хэвэн и Тумусун юго-западного фланга БРЗ: минералого-геохимические особенности базальтоидов как следствие условий магмообразования и гетерогенности литосферной мантии // Вулканизм и геодинамика. Материалы V Всероссийского симпозиума по вулканологии и палеовулканологии. Екатеринбург. - 2011. - С. 393-395.

9. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И. Неогеновые вулканические плато Агуйтын-Нуру, Хэвэн и Тумусун юго-западного фланга Байкальской рифтовой зоны // Материалы Всероссийского совещания «Современные проблемы геохимии», посвященного 95-летию со дня рождения академика JI.B. Таусона. Иркутск. - 2012. - Т. 2.-С. 182-185.

10. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И. Неогеновый вулканизм Хамар-Дабанского и Джидинского литосферных блоков (юго-западный фланг Байкальской рифтовой зоны): геохимия, минералогия и эволюция магм // Геодинамика, рудные месторождения и глубинное строение литосферы. Материалы Всероссийской конференции с международным участием. XV Чтения памяти академика А.Н. Заварицкого. Екатеринбург. - 2012. - С. 272-274.

11. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И., Канакин С.В., Одгэрэл Д. Неогеновый щелочно-базальтовый вулканизм Дархатской впадины (Северная Монголия): новые геолого-геохимические данные // Материалы Второго Всероссийского симпозиума с международным участием и молодежной научной школы «Континентальный рифтогенез, сопутствующие процессы». Иркутск. - 2013. - Т. 2. - С. 159-163.

12. Цыпукова С.С., Перепелов А.Б., Демонтерова Е.И., Иванов A.B., Травин A.B. Новые данные по геохимии и геохронологии щелочно-базальтового вулканизма южного фланга Байкальской рифтовой зоны // Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции «Геодинамика и минерагения Северо-Восточной Азии». Улан-Удэ. - 2013. - С. 398-401.

Подписано к печати 26.02.2014 г. Формат 60*84/16. Объем 1,4 п.л. Тираж 120 экз. Заказ № 637. Издательство Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН. 664033 г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 1.

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Цыпукова, Светлана Семеновна, Иркутск

Российская Академия Наук Сибирское Отделение Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геохимии им. А.П. Виноградова

на правах рукописи

04201456943

Цыпукова Светлана Семеновна

УДК (552.1+550.4):551.21(517.3)

ГЕОХИМИЯ И ПЕТРОЛОГИЯ НЕОГЕНОВОГО ЩЕЛОЧНО-БАЗАЛЬТОВОГО ВУЛКАНИЗМА ПЛАТО ХЭВЭН (СЕВЕРНАЯ МОНГОЛИЯ)

Специальность

25.00.09 - геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель к.г.-м.н. А.Б. Перепелов

г. Иркутск 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................. 4

ГЛАВА 1. Геолого-структурная позиция и объекты исследований неогенового вулканизма юго-западного фланга Байкальской рифтовой зоны.......................................................................................... 15

1.1. Масштабы и геологическое значение неогенового вулканизма БРЗ............................................................................................ 15

1.2. Объекты исследований и фактический материал....................... 22

1.3. Методы исследований........................................................ 25

1.4. Геологическое строение исследованных вулканических ареалов... 28

1.5. Классификация пород........................................................ 33

1.6. Гавайиты. История формирования термина и классификационные

признаки....................................................................................................................36

ГЛАВА 2. Геологическое строение и возраст вулканического плато Хэвэн.. 41

2.1. Геологическое строение плато Хэвэн и его кристаллического фундамента................................................................................. 41

2.2. Возраст формирования плато Хэвэн...................................... 47

2.3. Корреляция неогеновых вулканических событий на юго-западном

фланге БРЗ..........................................................................................................................................49

ГЛАВА 3. Геохимия, вещественная эволюция и источники базальтовых магм плато Хэвэн.......................................................................... 56

3.1. Геохимические особенности базальтоидов плато Хэвэн............. 56

3.2. Геохимические особенности кристаллического фундамента плато Хэвэн..................................................................................................................................................................68

3.3. Изотопные характеристики и источники щелочно-базальтовых магм плато Хэвэн.......................................................................... 70

3.4. Вариации вещественного состава базальтоидов юго-западного

фланга Байкальской рифтовой зоны................................................... 74

ГЛАВА 4. Минералогия и петрография базальтоидов плато Хэвэн............ 81

4.1. Минеральные парагенезисы и структуры пород........................ 81

4.2. Вторичное минералообразование....................................................................................85

4.3. Эволюция составов минералов..........................................................................................86

4.4. Фельдшпатоид-содержащие парагенезисы минералов................................98

4.5. Тонкокристаллический и стекловатый базис пород......................................101

ГЛАВА 5. Процессы формирования, эволюции и кристаллизации щелочно-

базальтовых магм плато Хэвэн..................................................................................................................105

5.1. Условия кристаллизации щёлочно-базальтовых магм плато Хэвэн....................................................................................................................................................................................105

5.2. Условия формирования щелочно-базальтовых магм плато Хэвэн. 109

5.3. Модель магматического развития плато Хэвэн..................................................119

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................................................................124

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................................................................128

ВВЕДЕНИЕ.

Петролого-геохимические исследования щёлочно-базальтового вулканизма внутриконтинентальных рифтовых областей ставят своей целью определение источников магматических расплавов, условий образования и эволюции магм, а также дают необходимые сведения для разработки моделей состояния и взаимодействия литосферной и подлитосферной мантии на различных этапах их геологической эволюции.

В Центральной Азии рифтогенные процессы и связанный с ними вулканизм широко проявлены в фанерозойской истории развития складчатого обрамления Сибирского кратона [Ярмолюк и др., 2001, 2011; Воронцов, Ярмолюк, 2004; Коваленко и др., 2009]. Крупнейшей рифтогенной структурой в Центральной Азии является Байкальская рифтовая зона - БРЗ [Киселев и др., 1979; Рассказов, 1993; Логачёв, 2003; Буслов, 2012]. Вблизи юго-западного фланга БРЗ выделяется так называемая Южно-Байкальская вулканическая область - ЮБВО, которая объединяет районы от Восточной Тувы до хребта Хамар-Дабан и Прихубсугулья в Северной Монголии [Ярмолюк и др., 2003]. Эта область характеризуется масштабными проявлениями позднекайнозойских вулканических процессов.

Одним из наиболее крупных вулканических ареалов в составе ЮБВО является Прихубсугульский. Этот ареал представляет значительный интерес в изучении раннего неогенового этапа тектоно-магматического развития БРЗ. Результаты петролого-геохимических и геохронологических исследований Прихубсугульского вулканического ареала отражены в работах [Рассказов, 1993; Ярмолюк и др., 2003; Демонтерова и др., 2007]. Проведённые ранее исследования носили региональный характер и содержат необходимую информацию о составе вулканических пород, возрастном диапазоне их формирования в интервале поздний олигоцен - поздний миоцен и интерпретацию происхождения магм на основе модели плюм-литосферного взаимодействия [Ярмолюк и др., 2003] или модели литосферного контроля глубины зарождения базальтоидных расплавов [Демонтерова и др., 2007]. При этом решение ряда актуальных петрологических вопросов эволюции позднекайнозойского вулканизма Прихубсугульского ареала

ЮБВО, а именно установление источников базальтоидных магм, условий их формирования и кристаллизации, а также направленности эволюции вулканических процессов во времени требует проведения детальных исследований крупных вулканических структур с продолжительной и этапной историей магматического развития.

В восточном секторе Прихубсугульского ареала такой структурой, в связи со значительным объемом продуктов вулканических извержений и длительностью формирования, является лавовое плато Хэвэн Залу Урийн Сарьдаг (далее плато Хэвэн), которое является главным объектом исследований данной диссертационной работы.

Актуальность проведённого исследования заключается в предоставлении информации об источниках, условиях зарождения и эволюции щелочно-базальтовых магм плато Хэвэн, что позволяет охарактеризовать это вулканическое сооружение как одно из петротипических для раннего неогенового этапа тектоно-магматического развития юго-западного фланга БРЗ. На основе тематических геолого-геохимических исследований детально изучены вулканогенные толщи плато Хэвэн, установлен возрастной диапазон их формирования, проведены минералогические и изотопно-геохимические исследования слагающих плато щелочно-базальтовых лавовых покровов, разработана модель вулканического развития плато Хэвэн и определены условия зарождения и эволюции расплавов. Показаны место этого вулканического сооружения в истории магматического развития ЮБВО и минералого-геохимические особенности щёлочно-базальтовых магм в сравнении с оригинальными данными по другим вулканическим ареалам Прихубсугулья, хребта Хамар-Дабан и Дархатской котловины [Перепелов и др., 2010; Цыпукова и др., 2009, 2010 а"г, 2011 2012 ^ 2013 Регере1оу, ТБурикоуа, 2011; Тэурикоуа еИ а1., 2014].

Целью работы является создание модели происхождения и эволюции неогенового вулканизма плато Хэвэн и установление его петротипических

особенностей и позиции в истории магматического развития Южно-Байкальской вулканической области и Байкальской рифтовой зоны.

Основные задачи исследования:

1. Изучение строения вулканического плато Хэвэн и выделение этапов его развития на основе геологических данных и результатов изотопного датирования пород.

2. Проведение геохимической типизации вулканических пород плато Хэвэн и установление вещественной эволюции вулканизма во времени.

3 Исследование составов минеральных парагенезисов пород и определение условий и направленности процессов кристаллизации щёлочно-базальтовых магм.

4. Установление условий формирования магматических расплавов плато Хэвэн с использованием геотермобарометров, микроэлементного моделирования и данных о состоянии и составе литосферной и подлитосферной мантии южного фланга ЮБВО.

5. Определение источников магматических расплавов плато Хэвэн на основе изотопных характеристик Sr, Nd и Pb и создание модели происхождения и эволюции неогенового вулканизма плато Хэвэн на основе представлений о процессах плюм-литосферного взаимодействия.

Кроме того, в задачи исследования входило установление петротипических особенностей вулканизма плато Хэвэн на основе анализа оригинальных материалов по другим вулканическим ареалам ЮБВО (плато Тумусун, плато Агуйтын-нуруу и Дархатская котловина).

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации положены материалы, полученные автором лично за период 2008-2013 гг. в ходе проведения научно-исследовательских работ по интеграционным проектам Сибирского отделения Российской академии наук: - № 142 СО РАН - Academia Sínica (Тайвань) «Позднекайнозойская эволюция литосферы и орогения Центральной Азии и их влияние на изменение окружающей среды и климата: по данным изучения внутриплитового вулканизма и глубоководных осадочных кернов озер Байкал и Хубсугул, - СО РАН № 87 «Формирование крупных

магматических провинций Сибири в результате плюм-литосферного взаимодействия (на основе изотопно-геохимических данных, геодинамического и теплофизического моделирования)»; - СО РАН - AHM - МОКН (Монголия) № 20 «Эволюция литосферы, магматизм, металлогения и изменения окружающей среды и климата Монголии»; - СО РАН - Academia Sínica (Тайвань) № 7 «Роль эндогенных и экзогенных процессов в формировании вулканогенно-осадочных комплексов рифтовых структур Центральной Азии», а также проектов Программ Президиума РАН № 16.11 «Вулканизм и горообразование Центральной Азии в фанерозое, модели и корреляция эндогенных, климатических и катастрофических событий в кайнозое» и № 4.3 «Роль новейшего вулканизма и горообразования и процессы адаптации природной среды к изменениям климата в Центральной Азии». Исследования по теме диссертации выполнялись также в составе коллектива по проекту РФФИ № 11-05-00425_а «Природа изотопно-геохимических мантийных компонентов на примере изучения позднекайнозойского вулканизма Центральной Азии».

Геологические материалы по неогеновому вулканизму по ЮжноБайкальской вулканической области получены автором во время проведения экспедиционных исследований в составе отрядов ИГХ СО РАН в Северной Монголии (плато Хэвэн, 2008-2009 гг., плато Агуйтын-Нуру, 2011 г., Дархатская котловина, 2012 г.) и в хребте Хамар-Дабан (плато Тумусун, 2010 г.). В ходе экспедиционных работ были созданы коллекции проб и образцов вулканических пород и пород гранитно-метаморфического фундамента. Непосредственно для плато Хэвэн коллекция, использованная при проведении петролого-геохимических исследований, включает 148 образцов пород. В качестве сравнительного материала использованы оригинальные данные автора по 206 пробам пород других вулканических ареалов ЮБВО.

Исследования проводились с использованием петрографических, микрозондовых, петрогеохимических и изотопно-геохимических методов. Изучение структур пород, их минерального состава и фотосъёмка проводилась с использованием современных поляризационных микроскопов. Составы

минералов и силикатной матрицы пород были установлены с помощью WDS и EDS рентгеновских микроанализаторов, а при определении составов пород и содержаний в них редких элементов использовался широкий круг количественных аналитических методов - RFA, MAES, ICP-MS с использованием аттестованных методик и контролем качества анализов по международным стандартным образцам. Изотопный состав пород (87Sr/86Sr, 144Nd/143Nd, 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb) определялся на масс-спектрометре Finnigan MAT 262 (Германия). Микрозондовые и аналитические исследования проводились в лабораториях Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН (г. Иркутск), в Институте земной коры СО РАН (г. Иркутск), в Геологическом институте СО РАН (г. Улан-Удэ) и в Байкальском аналитическом центре коллективного пользования ИНЦ СО РАН (г. Иркутск). Изотопное датирование вулканических пород проводилось в Институте геологии и минералогии им. B.C. Соболева СО РАН (г. Новосибирск). Обработка результатов анализов составов пород и минералов и графические построения выполнялись с использованиями лицензионного программного обеспечения Microsoft, StatSoft, Corel, Golden Software и Adobe. В работе использованы данные по теме исследований из литературных источников и материалы из Государственных геологических фондов России и Монголии.

Научная новизна. Впервые проведены детальные геолого-геохимические и минералогические исследования труднодоступного неогенового вулканического плато Хэвэн в Северной Монголии. Определён временной интервал формирования плато на двух последовательных этапах вулканической активности - раннемиоценовом (20-17 млн. лет) и среднемиоценовом (15.5 млн. лет). Установлено, что гавайиты и трахибазальты раннего этапа, а также базаниты позднего этапа формирования плато обладают геохимическими особенностями составов, указывающими на обогащенный характер мантийного источника (повышенные концентрации Pb, Sr, Ва, и К). Установлены два этапа кристаллизации щелочно-базальтовых расплавов плато Хэвэн - мантийно-коровый и малоглубинный на стадии излияния и литификации магм, выраженные

в изменении направленности эволюции составов темноцветных минералов. Впервые для пород вулканических ареалов Северной Монголии и хребта Хамар-Дабан обнаружены и изучены минеральные парагенезисы с участием фельдшпатоидов - нефелинов, содалитов и лейцитов. Определены условия образования базанитовых, гавайитовых и трахибазальтовых магм плато Хэвэн. Показано, что гавайиты и трахибазальты раннего этапа, а также базаниты позднего этапа формирования плато обладают геохимическими особенностями составов, указывающими на гранат-содержащий источник магматических расплавов. Установлено, что главными условиями формирования щелочно-базальтовых магм плато Хэвэн являлись глубина магмообразования, фазовый минеральный состав и вариации степени плавления гранат-содержащей астеносферной и литосферной мантии, связанные с прогрессивной и регрессивной динамикой и фазовой неоднородностью плюма. Показано, что источниками щелочно-базальтовых магм плато Хэвэн являются изотопные мантийные резервуары PREMA и EMI типа.

Практическая значимость исследования заключается в возможности использования данных изотопного датирования пород плато Хэвэн и других исследованных вулканических сооружений ЮБВО в целях геологического картирования и корреляции магматических и геодинамических событий Центральной Азии в кайнозое. Петрологическое значение имеет разработка критериев выборки представительных составов базальтоидов с учетом факторов вторичных изменений и установление состава петротипического гавайита южного фланга Байкальской рифтовой зоны для использования при региональных геохимических исследованиях и моделировании магматических процессов.

Апробация результатов исследования. По теме диссертационной работы опубликовано 4 статьи, из них 2 статьи в центральных российских журналах из списка ВАК и 2 статьи в зарубежном научном журнале «Mongolian Geoscientist», а также 12 тезисов докладов в материалах российских и международных конференций.

Результаты исследований докладывались на следующих российских конференциях и симпозиумах: IV Всероссийский симпозиум по вулканологии и палеовулканологии «Вулканизм и геодинамика» (ИВиС ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, 2009 г.); Научное совещание по Программе фундаментальных исследований ОНЗ РАН «Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту)» (ИЗК СО РАН, Иркутск, 2009, 2010 гг.); Всероссийская научно-техническая конференция «Геонауки», посвященная 80-летию Факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии ИрГТУ (ИрГТУ, Иркутск, 2010 г.); XI Всероссийское петрографическое совещание с участием зарубежных ученых «Магматизм и метаморфизм в истории Земли» (ИГГ УрО РАН, Екатеринбург, 2010 г.); Всероссийская конференция (с международным участием), посвященная 80-летию ИГЕМ РАН «Новые горизонты в изучении процессов магмо- и рудообразования» (ИГЕМ РАН, Москва, 2010 г.); Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием, «Геонауки» посвященная 300-летию со дня рождения М.В. Ломоносова. (ИрГТУ, Иркутск, 2011 г.); V Всероссийский симпозиум по вулканологии и палеовулканологии «Ву