Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Магматизм Байкальской рифтовой системы

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Магматизм Байкальской рифтовой системы"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕН!® Институт земной коры

На правах рукописи

. РАССКАЗОВ Сергей Васильевич

МАШАТЙВМ ВАЙШЬСКОИ ШИОВОЙ СИСТЕМЫ /СМ.00.03 - петрография, вулканология)

Ш 552.33+551.284-(571.5+788/789+678)

Автореферат диссертации на соискание пеной степени доктора геолого-минералогических наук

Иркутск - 1992

Г.:

- - ъаллта с™™», п "^ституте земной коры Сибирского отдеде-

Доктор геолого-минералогических наук Литвиновский Б.А. (Геологический институт БВД СО РАН, г. Улан-Удэ)

. .! Доктор геолого-минералогических нар: Феоктистов Г.Д. (Институт земной кори ШЩ СО РАН, г. Иркутск)

Доктор геолого-шнерэлогических наук Ярмолюк В.В.' (Институт геологии рудных месторокедений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, г. Москва)

• Ведущее предприятие: Объединенный институт геологии, геофи-! зики к минералоги!! СО РАН, г. Новосибирск

Защита состоится^ 1992 Г. в 14 часов на засе-

дании спешшизирйвашого совета Д 003.(77.01 при Институте земной кори СО РАК: 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128.

О диссертацией: мокно ознакомиться в библиотека Восточно-Сибирского филиала СО РАН (в здании ИЗК СО РАН)

: ¡!/ г Автореферат, разослан 1992 г.

Официальные оппоненты

Ученый секретарь спецсовета кандид

ОБШАЕ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Гифтогенез - один из ведущих процессов фэрмированкя литосферы континентов, переходных зон континент-океан я океанов. Интенсивное изучение магматизма в последние годи существенным образом расширило понимание глубинной динамики корн и мантии в океанических рифтах. На примере Эфкопско-Красно-морско-Аденского рифтового сочленения по магматизму и структуре литосферы намечены переходные обстановки между внутриконткнен-тальными и океаническими рифтами. Мекду тем вопросы.. геодинамики . пространственно изолированных от мироьой рифровой системы внутри-континентальных рифтов с точки зрения анализа глубинного магматизма остаются менее разработанными и дискуссионными.

Классическим воплощением внугриконтинентального рифтогенеза является система Байкальских впадан. Вулканические шля размещены преимущественно вне осевых рифтовых структур,что уже давно привело исследователей Прибайкалья к заключению, о независимом образовании впадин и вулканизма, хотя не вызывает; сошений парагене-тическая связь давду этими явлениями как производных одних ж тех же процессов активизации земных недр . '[Флоренсов щ др., 19681.

Цдль исследования: установить закономерности пространственно-временного развития магматизма в Байкальской рифтовой системе.

. Основные задачи■

1. Выполнить. анализ магматизма предшествовавшей ■ кайнозою тектономагматической активизации.

2. Изучить неотектоническую обстановку размещения кайнозой-, ских вулканических полей, соотношения вулканической' деятельности с тектоническими движениями зешой коры.

3.Провести исследования пространственно-временных вариаций состава пород кайнозойских вулканических комплексов • и' глубинных кристаллических включений из вулканитов.

I. Сопоставить обстановку развития магматизма ■ Байкальской рифтовой системы с обстановкамя магматизма двух других внутрикон-тинентальных рифтовых систем - Рио Гранде и Восточно-Африканской (Западной ветви).

Защищаемые положения.

1. Развитие магматизма Байкальской рифтовой системы было

цикличным.

В кайнозое выделяются три циклз однотипного.в геохимическом отношения магматизма: поздний мел-пэлеоценсвий, эоцен-олигоценовый и неоген-четвертичный (послеолигоценовый). Ог начала к концу каждого цикла составы вулканических продуктов изменялись от олявин-толеитоЕЫХ и щелочно-оливкн-базальтовых к базанитоЕЫМ. Вулканизм первых двух циклов контролировался горячими мантийными зонами, расположенными в пределах области предшествовавшей кайнозою мезо-, зойской тектономагматическай активизации Западного Забайкалья. В послеолигоценовый цикл вовлекалась территория юго-восточной части Восточного Саяяа, где в позднем палеозое и мезозое проявился магматизм кислого-среднего состава и начиная с девона до позднего кайнозоя магматизм основного, состава отсутствовал.

2. £ пространственных особенностях магматизма отражена изменения § -глубинной обстановке ¡га листали а латврали Байкальской рифтовой система. .

На ее западном фланге одним из факторов структурного контро-.ля вулканизма было образование зон аккомодации. В Хубсугул-Бель-ской зоне смены ориентировки рифтовых структур лавы имели менее . щелочной состав, чем на вулканических полях Забайкалья, Юго-Западного Прибайкалья и Тувы.

В базальтах осевых рифтовых структур распространены железо-магнезиальные ксенолиты, крайне редкие в базальтах за пределами рифтовой зоны. Под осевой Тункинекой долиной ярко выражена латеральная структурно-вещественная анизотропия в области перехода кора-мантия. Глубинность ксеногенного материала увеличивается от оси рифтовой зоны к югу. В осевых рифтовых структурах и-Хубсугул-Бельской зоне изменения их ориентировки базальтовые расплавы претерпевали кристаллизационную дифференциацию в промежуточных коро-вых очагах, а под вгаэй окраиной рифтовой зоны и далее за ее структурно-геоморфологической границей - на мантийных глубинах.

3. Неотектовическйэ движения 2 периодичность позянекайнозой-ской вулканической деятельности § Байкальской рифтовой системе закономерно связаны с пространственно-временной эволшиеЯ глубинного магматизма.

Геодинамическая модель магматизма включает внедрение мантийных струй у краев южного угла Сибирского кратона и крупномасштабное конвективное подлитосферное распространение горячего материала, отразившееся в общем разрастании рифтовой системы от ее центрального звена на фланги. ■ .

В позднем олигоцене - раннем миоцене (19-27 млн. лет назад) внедрение горячих струй привело к неравномерному воздыманию территория, СБОдообразованию, сопряженному с активизацией вулканизма. При последовавшем ранне-среднемиоценовом (16-20 глин, лет назад) латеральном распространении горячего материала (расширении ' ареалов вулканизма) территория вовлекалась в предвулканическое воздымание. Средне-позднемиоценорая (8-16 млн. лет назад) фаза вулканизма сопровождала углубление рифтоЕых впадин и замедление ' воздьшания рифтоввх плечей. Началу позднеорогенных дифференцированных блоковых движения соответствовало позднемиоценовое (5-8 млн. лет назад) ослабление активности вулканизма.-В плиоцен-четвертичное время лавы заполнили глубокие эрозионные долины.

.На раннеорогенном этапе базальтовые магмы, Еероятно, поднимались из астеносферы без существенной контаминации. В позднеоро-' генных магмах возросла доля вовлеченного*.в плавление материала нижней литосферы.

4. Сходство магматизма риФтовых систем Байкала,, Рио Гранде и Западной ветви Восточно-Африканской торговой системы обусловлено однотипной глубинной геодинамикой, а различия - особенностяш ге-олого-структ.урных обстановок риФтогенвза.

Позднекайнозойское развитие сопоставляемых рифтовых систем сопряжено с внедрением мантийных струй. Горячий материал конвективно перераспределялся под литосферой по латерали и дистали рифтовых систем.

Рифтовая система Рио Гранде к Западная ветвь Восточно-Африканской рифтовой системы представляют собой контрастные типы вну-тркконтияентальных рифтогенных обстановок. Первая наложена на область ларамйд. Тектономагматическая активность в области Рио Гранде проявлялась на протяжении Есего кайнозоя. В процессе после-среднемиоценовой ргфгогенной активизации она характеризовалась крупномасштабным латеральным-перераспределением горячего материала из-под осевой рифтовой долины под юго-восточный край плато Колорадо. В рифтовой системе ярко выражено пространственное несоответствие между продуктивной в отношении магматизма зоной глубинного разогрева (зоной Хемез) и поверхностным выражением рифто-генеза. В структурном контроле магматизма существенная роль принадлежала поперечным тектоническим элементам. Вторая рифтовая система начала свое развитие в среднем миоцене после длительного тектономагматического покоя. Она - пример сосредоточенности тектонических движений и магматизма в осевых структурах при строгом

контроле магматизма зонами аккомодации» В олигоцене и миоцене тектономагматическое развитие Байкальской рифтовой системы имело более близкое сходство с развитием структуры Рио Гранде, а в плиоцен-четвертичное время; - с Западной ветвью Восточно-Африканской .системы. Развитие рифтогенеза во всех трех рифтовых системах со-■ провоздалось сменой полей тектонических .напряжений с вращением оси растяжения по часовой стрелке.

Научная новизна работ» определяется впервпе полученными для территории юга Сибири представительными данными о строении кайнозойских вулканических полей и пространственно-временных вариациях состава вулканических продуктов. На.основе собранных материалов разработана геодинамическая модель глубинного магматизма Байкальской рифтовой системы.'Комплексное сопоставление условий развития магматизма Байкальской рифтовой системы с обстановкэми магматизма в рифтовах системах Рио Гранде и Восточно-Африканской. (Западной ветви) должно способствовать, углублению общей теории рифтогенеза.

. Практическая ценность работы. Изучение кайнозойского вулканизма проводилось в связи с решением производственных задач; Удо-канскнй ареал изучен для уточнения геологических и сейсмических условий строительства БАМ. Исследования других вулканических, по-.. лей проводились, в непосредственном контакте с геологами ПГО "Бу-рятгеология". Результаты стратиграфических, неотектонических и . геодинашческих построений автора изложены в четырех ¡производственных отчетах по Государственной- геологической съемке. В экспедиций "Байкалхварцсамоцветы" Передано три заявки на обнаружение ювелирных хризолита н граната.

, Фактический материал, личннй вклад автора, и методы иследова-ний. Используемые в построениях данные о пространственно-времен-. ной эволюции магматизма Байкальской рифтовой системы основаны на- .. детальных геологических разрезах, составленных главным образом автором. Полевые работы на вулканических полях юга Сибири прово-

дились в-1977-91 гг. совместно с А.И. Киселевым, [А.И. Поляковым,! Ф.М. Ступаком, И.Н. Резановым, Р.Ц. Будаевым, A.M. Рогачевым,' В.Г. Скопинцевым, В.Г. Немчиновым, A.B.. Мацерой, П.П. Курганько-внм, М.И. Грудишгсшм, Ю.В. Меньшагшым, А.П. Секершым, М.А. Лантаном, П.У. Лйпмаясм, Дж.Ф. Дуром, СЛ. Боврингом, Як. Хаасом. Существенную-помощь' в полеЕых исследованиях оказали Е.П. Исецких

и A.B. Иванов. Детальное изучение отроения разрезов закрытых территория Витимекого и Окинского плоскогорий проводилось по керну скважин, пробуренных Багдарикской и Окинской экспедициями ПГО "Бурятгеология". Базальтовые образцы керна 250-метровой скважины, пройденной в ЮЗ части Тункмнской впадины, были предоставлены К.Г. Лови, часть образцов с вулканических останцов Придархатья - |В.А. Беловой|я В.В. Ружичем, а с потоков долин рек Каа-Хем и Улуг-0 (Тува) - П.Я. ВеленюЙым.

Ознакомление с магматизмом рифта Piro Гранде стало возможным благодаря совместным советско-американским полевым экскурсиям, проведенным в i988 г. вдоль всей его протяженности от г. Эльпасо, штат Нью Мексико, На юге до г. Денвер, штат Колорадо, на севере. На следующий год в Санта Фе, штат Нью Мексико, состоялась Генеральная Ассамблея Международной Ассоциации- Вулканологии и Химии Земных Недр (IAVCEI) по континентальному магматизму. После Ассамблеи автор принял участие в геологической экскурсии по пересечению северной части рифта Рио Гранде от осевого вулканического поля плато Таос до Великих Равнин, через вулканическое поле Окэтэ до поля Рэйтон-Клейтон. Затем последовали полевые работы совместно с Р. Томпсоном а М.А. Даягэноы на западном продолжении этого пересечения, в горах Тюзас. Для сопоставления с Западной ветвью Восточно-Африканской-рифтовой системы- использованы опубликованные материалы.

Химические анализы вулканических пород и определения концентраций Rb, И методом пламенной фотометрии выполнены Т.А. Дахно,' Н.Г. Тасканой, Г.В. Бондаревой, О.В. Агалаковой, А.И. Курбатовой, а спектральные определения элементов группы железа, Ва, Sr - Т.Н. Елизарьевой.'В.А. Русаковой и Г.Д. Седуновой. Составы минералов изучались на рентгеновском микроанализаторе МАР-2 Г.В. Богдановым и Т.И. Медведевой. Часть минералов коллекции ксенолитов из базальтов Витимекого я Окинского плоскогорий, парагенезис одного ксенолита из олиеиновых нефелинитов бассейна Чикоя и минералы отдельных включений из кайнотипных даек бассейна р. Урик были проанализированы И.В. АщепкоЕым на зонде J.IS-46 в Геологическом институте BS СО АН СССР, а минералы включений из лав низоЕьев р. Зун-Мурин - A.B. Сурдинам на микроанализаторе "Joel" в Геологическом институте ЯФ СО АН СССР. Калий-аргоновое датирование базальтов выпол- , нялось A.C. Батырмурзаевым, Ш.А. Магомедоввм в Институте проблем геотермии Дагестанского филиала АН СССР и Г.Г. Меяертом в Денверском Федеральном Центре Геологической службы США. Палинолошчес-

кие исследования осадочных отложений: проведены В.А. Мишариной и В.Ы. Климановой, изучение диатомовых - Г.П. Черняевой. Возраст древесины из четвертичных осадков определялся радиоуглеродным ме-годом С.Н. ДгтасоЕой в Институте вулканологии ЛЕЩ АН СССР. Построение факторных диаграмм выполнено по программе, составленной Г.Д. Феоктистовым.

.Апробация работы. Результата исследований докладывались более чем на сорока совещаниях союзного и' регионального уровней. Сделаны доклада нэ Международном симпозиуме по внутрихонтинен-тальному орогенезу, Иркутск, 1937 г.,. на Генеральной Ассамблее. Международной Ассоциации Вулканологии и Химии Земных ■ Недр по континентальному магматизму, Сэнта Фе, США, 1989 г. и на международном Вулканологическом Конгрессе, Майнц, ФРГ, 1990 г.-

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 80 работ, в ¿'ОМ'числе 5 монографий (4 из них в соавторстве).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения обдал объемом 276 страниц машинописного текста, 60 иллюстраций, 1 таблицы, 8 приложений и списка литературы 297 наименований.-

Важнейшую роль в постановке проблемы и ее решении сыграла поддержка исследований и постоянный критический анализ результатов академиком H.A. Логачевым. Отдельные стороны работы в разное время обсуждались в Институте земной коры)М.Е. Медведевым,! А.И. Киселевым, В.Г. Беляченко, С.И. Верманом, ¡O.A. Зориным, Г.Ф. Уфя-мцевым, С.А. Борняковым, В.А; Саньковьи и другими. Хотелось бы отметить плодотворность сотрудничества с A.C. Батырмурзаевым,

&.И. Поляковым.; Г.В. Богдановым, Т.И. Медбедевой, М.Н. Масловской, Н.Н; Фефеловнм, О.И. Ступаком, A.B. Мацерой, В.И. Ивановым, Й.В. Ащепковым, А.П. Хреновым, В.Н. Андреевым, а также участниками совместных советско-американских исследований рифтов Байкала и Рио Гранде Дк.Ф. Дуром, С.А. Боврингом, H.A. Дангзном, П.У. Лип-, маном, Ч.Е. Чепином, Р.В. Кнгерсолом, М. Машетом и Дж. Хаасом. Особенности магматизма и структуры рифта Рио Гранде обсуждались также в процессе полевых работ с Р.Н. Томпсоном и Ф.Т. Литом.

Автор выражает признательность научнолу руководителю робот H.A. Логачеву, всем перечиолетил коллегах-геологах и отлшитл, благодаря которых это исследование било забершеко.

Глава 1

МАГМАТИЗМ ДОКАЙНОЗОИСКОЙ АКТИВИЗАЦИИ ЮЖНОГО СКЛАДЧАТОГО ОБРАМЛЕНИЯ СИБИРСКОГО КРАТОНА

Между геологическими структурами Восточного Саяна и Забайкалья вклинивается южный угол Сибирского кратона, что явилось предпосылкой различий в геологическом развитии этих территорий. Для выяснения особенностей активизации складчатого обрамления юго-западной и юго-восточной сторон угла кратона на докайнозой-ском этапе в настоящей главе приводятся данк^ о предшествовавшем кайнозою магматизме основного и среднего состава юго-всточной части Восточного Саяна и Западного Забайкалья.

Магматизм Щ часта Восточного Саяна. Из общего анализа имеющихся в литературе и полученных автором новых материалов о сред-непалеозойской активизации Восточного Саяна следует, что 'сопро-вождавшй ее ранне-средаедееонский магматизм продолжался 20-30 млн. лет и завершился внедрением в шовную зону Сибирского кратона даек хундыгольского комплекса около 380 млн. лет назад. Дайки ориентированы вкрест простирания субщиротной Окинской структуры, пространственно подчеркивая ее восточное замыкание в виде дуги, обращенной внешней частью к Сибирскому кратону. Области сочленения Окинского синклинория с швом Сибирского кратона соответствует разнонаправленное сочетание даек. Именно э$а часть структуры характеризовалась направленным развитием магматизма в менявшемся поле тектонических напряжен:®. Предполагая общую последовательность внедрения толеитовых, умеренно- и высокощелочных, даек, в последних как крайнем члене направленной эволюции магматизма находятся глубинные включения. Они представлены спектром минеральных фаз высоких и сравнительно низких.давлений. Такие же соотношения продуктов магматизма различной щелочности, в том числе с глубинными включениями проявились затем в Байкальской рифтовой системе.

Другим важным выводом, вытекающим из анализа петрохимичес-кого и редкоэлементного состава средне-Еерхнепалеозойских . и мезозойских даек юго-западной части и складчатого обрамления Сибирского кратона, является их.общее подразделение на две ассоциации: 1) толеит - щелочно-базальтоидную и 2.) толеит - лампрофиро-вую. Первая ассоциация относится к девону-карбону и приурочена к шовной зоне Сибирского кратона. Вторая ассоциация более молодая (мезозойская), распространена в складчатом обр?млении и вклвчен-

ных в него докембрийских блоках на Хамар-Дабане, Китойских гольцах, в Горном Алтае и Туве.

Магматизм Западного Забайкалья. В Монголо-Забайкальском поясе, протянувшемся от Долины Озер на ЮЗ до Олекмы на СБ, активная магматическая деятельность продолжалась в течение палеозоя и мезозоя. Ареал распространения мезозойских вулканических и плутони-чеких пород тяготеет к Монголо-Охотскому подвижному поясу и лишь частично захватывает юго-восточный край Монголо-Забайкальского пояса [Кузьмин, 1985; Литвиновский и др., 1989; и др.]. Крайнее северо-западное положение занимает Селенгшо-Бктимская структур-но-формационная зона, простиравшаяся вдоль юго-восточного края Сибирского кратона (Комаров, 1972].

В бассейне Ляодаг (ЮЗ Забайкалье) извержения дифференцированных муджиерит-трэхитовых лав в триасе сменились преимущественно трахибазальтовывд в ранней-средней юре, диффереьлироЕаяной трахи-базальт-трахит-комендитовой серией в поздней юре - начале мела. Магматизм завершался в раннем мелу внедрением интрузивов ультракислых гранитов одновременно с трахибазальтовыми излияниями ближе к центральной части Селенгино-Витимской зоны. Юрско-нижнемеловая дифференцированная серия трахибазальт-трахит-комендит бассейна Джиды (137-159 .млн. лет) соответствовала Еозрастным интервалам внедрения широкого спектра интрузивная и субвулканических пород основного-кислого состава в Северном Забайкалье 133-162 млн. лет назад (Ступак, 1987] к магматизма среднего-кислого состава СВ части пустыни Гоби (МНР) 135-161 млн. лет назад. В последнем районе продукты вулканических извержений имели основной состав в раннем мелу 108-137 млн. лет назад (Самойлов и др., 19881.

Сопоставление данных по Западному Забайкалью и ИВ части Восточного Саяна показывает главную особенность магматизма последнего района - отсутствие внедрений расплавов основного состава (вероятно, за исключением лампрофировых) с позднего девона до позднего кайнозоя.

Глава 2

ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ТЕКТОНИЧЕСКИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В КОРЕ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФГОВОИ СИСТЕМЫ

. Исследованиям строения Байкальской ркфтовой зоны посвящены многочисленные публикации, нашедшие отражение ь обобщают монографиях (Флорзнсов, 1961; ¡Кивая тектоника..., 1966; Тектоника...,

1973: Нагорья..., 1974 j Соотношения..., 1979; 'Неотектоника..., 1984; Шерман, Днепровский, 1989; и др.]. Рифтовая зона определяется как "крупное полосовидное поднятие земной поверхности, сопровождаемое одним или несколькими параллельно расположенными грабенами" ГЛогачев, 1977, стр. 81. Этот термин имеет прежде всего структурно-геоморфологическое значение.

В настоящей работе элементы этой структуры рассматриваются главным образом в связи с пространственным размещением и развитием вулканизма. В процессе выполнения исследования наметилась тесная связь вулканизма с рифтогенезом и возникла необходимость использования более расширенного понятия. Под Байкальской рифтовой системой понимается область тектоксмагматической активизации южного обрамления Сибирского кратона, включающая зону осевых поднятий и впадин (рифтоЕую зону) и прилекаиую территорию развития ш-здкекайнозойского (послеолигоценового) вулканизма. Как будет показано далее, в качестве определяющего признака рифтоЕоЙ системы принимается развитие ее осевых' и периферических частей в едином взаимосвязанном динамическом режиме.

Осевые поднятия и впадины. Морфологически выразительная зона поднятий и впадин протягивается с ГО на СВ более чем на 1,6 тыс. км. Западнее Южного Байкала структурный рисунок рифтовой системы отличается от ее центральной к восточной частей.. Непосредственно к Байкалу примыкает Тушинская рифтовзя Долина с четковидным строением. На западном окончании рифтовой системы при рассредоточенном растяжении сформировался ряд субмеридиональных котловин Северной Монолжи. На восточном фланге растяжение было также рассредоточенным с максимальным расширением зоны осевых поднятий и впадин в районе ее Байкал-Верхнеангарского структурного изгиба.

Структуры Фланговнх расширений риФтовой системы. В западной части рифтовой сиетемы за предела!® зоны осевых поднятий и Епадин у ЮЗ края Сибирского кратона выделяется Вельский раннеорогенный свод. От него в осеЕую часть рифтовой системы протягивается Хуб-сугул-Бельская зона сочленения разкооряентировакных структур. Она отделяет Тункинский сегмент от Верхнё-Окинского и Хубсугу. гьского сегментов. Между Тункинским и Верхне-Окинским сегментами находится зона аккомодации*. Оба сегмента характеризуются продольным де-

*Зош аккомодации - это структуры, определяющие продольную сегментацию рифтовых зон с изменением полярности 'асимметрии рифтовых долин CBosworth,, 1935].

лением структур невысокими перемычками, йшому окончанию Хубсу-гул-Бельской зоны пространственно соответствует выразительное позднеорогенное поднятие базисной поверхности ГУфимцев, 19911.

Витимское и Удоканское вулканические поля находятся в структурных изгибах рифтовой системы, характеризующихся локальными поднятиями в .ее оси и повышенной сейсмичностью.

ВнерифговыЙ Хэнтзй-Даурский свод вытянут параллельно Байкальской рифтовой зоне более чем на 500 км и находится по латера-ли Селенгтюкой седловтш Саяно-Бяйкальского поднятия.

Пространственно-временные вариации тектонических наряжений в коре. На флангах рифтовой системы по ориентировкам разновозрастных даек и реконструкциями тектонических напряжений по трещиновато сти в разновозрастных вулканитах намечена временная смена растягивающих усилий в коре с вращением по часовой стрелке.

Глава 3

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КАЙНОЗОЙСКИХ ВУЛКАНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Позднекайнозойское развитие Байкальской рифтовой системы со-прововдалось. лавовыми излияниями на пространственно сближенных мевду собой вулканических полях обширной Саяно-Хамардабанской вулканической области и в компактных ареалах Витимского плоскогорья и хребта Удокан. Предшествовавшие позднекайнозойскому рифтогенезу проявления ранне.-среднекайнозойского вулканизма известны на Ви-тимском плоскогорье и в других районах обширной территории Забайкалья- СБагдасарьян и др. , 1983; Кононова и др., 1988; Ащепков, 199J3. В последнее время палеогеновые вулканиты установлены K-Ar датированием-комплексов пород, закартированных при государственной геологической сьемке как мезозойские. В частности, к ним относятся комплексы вулканитов впадин Унго и Еравнинской (Резанов, 1991; Евдрихинский, (99! J. С другой стороны, тжне-среднекаЯно-зойские базальты датированы в пределах верхнекайнозойских вулканических полей Прихубсугулья, Юго-Заяядного Прибайкалья, Витимского плоскогорья- САмирханов и др., 1985; и др.1.

В главе охарактеризован® последовательности лав и осадков с их непрерывным вертикальным и латеральным прослеживанием и К-Аг датированием в разрезах. Использвана номенклатура пород по расчетам нормативных составов в системе CIPW.

В ТунтнскоА рифмовал сегленте вулканизм активизировался 5772, 24-36, 8-16и менее 5 млн. лет назад. В каждом временном ин-

тервале извержения начинались оливиновыми толеитами.к мелагавай-итами и завершались базанитсодержащими лавовыми пачками. •

В Верхне-Окшскол рифтовол се глете выделяются три свиты: сорокская (возраст 12-20 млн. лет), хирписинская (8-11 млн. лет) и хирбэсинская (1,5-5 млн. лет). Лавы сорокской. свиты заполняли глубокие (до 700 м) прорези речных палеодолин. Хирписинская свита перекрывает сорокскую. Свита вулканогенно-осадочная и формировалась в обстановке медленных вертикальных тектонических- движений. Образование хирбэсинской свиты»связано с этапом воздамания рифто-вых плечей и ускоренного прогибания впадин. Сорокская свита сложена оливиновыми толеитами, гавэйитами и лейкобазальтами. В хир-писинской и хирбэсинской распространены базанита с нормативным пе 5-8 %. В потоках встречаются линзы эссекситов.

В прщхтонной части Восточного Саяна базальты коррелируются по возрасту (11-24 млн, лет) с сорокской свитой Окинского плоскогорья. Ареалы в междуречьях Урика - Большой Белой и Уды - Ш вытянуты вдоль Восточно-Саянской цговной зоны Сибирского кратона. Порода: дг-нормативные и оливиновые толеиты, меланократовые га-вайиты. Встречаются эссекситовые линзы. В СЗ части Ия-Удинского ареала лавы имеют базанитовый состав. Здесь, возможно, были проявления более молодого (плиоценового) вулканизма [Молотков, 1973). . •

На СЗ окраине рифт бой сиапе.щ (Тувинский ареал) распространены плиоцен-четвертичные и ниждо-средаешкаценовые лавы возрастом 16-17 млн. лет ЕГросвальд, 1965; Курганьков.'Мацера, 1987; Кепе-юшскас и др,, 1987; и др. I. Ка хребте Удуг-Арга миоценовые извержения начинались оливиновыми тодеатами й меланократовыми га-вайитами, а завершались лейкобазальтами, Плиоцек-четвертичные породы Тувинского ареала - меланократоеые галайитн и базаниты.

В Хубсугулъскол рифтовол сегленте вулканизм охватывал возрастные интервалы. 15-29, 5-9 шш. лет назад и позднеплиоцен-четвертичный [Ассоциации.,,., 1973; Амирханов и др., 1985; Иваненко и др., 19891. Состав базальтов оливин-толеитовый, мелагавайитовый и базанитовый (с пе 5-а %>.

На ЮВ окраине рифтовой систели (Витлстй ареал) миоценовыми лавами и осадками (возраст 8-14 млн. лет) погребены Джилиндинская и Заза-Бутуйская впадины (западная часть ареала). В восточной части ареала крупных отрицательных структур под лаваш не', установлено. Вулканиты бронируют неглубоко.расчлененный эрозией рельеф и относятся главным образом к. плиоцену- и плейстоцену. Фрагмен-

тарно сохранились верхнеолигоценовые лавы. Возрастные интервала вулканизма коррелируются с интервалами вулканизма Тункинского сегмента при сходных вариациях состава лав.

На восточнол окончании ршрловой системы (Удоканский apeen) извержения начались 14 млн. лет, назад и завершились 2100 лет назад (Багдасарьян и др., 1981; Девирц и др., 1981]. Строение вулканических толш сложное не только по вертикали, но и по горизонтали: [Рассказов, 1985; Ступак, 19871. Лавы дифференцированы по составу от щелочных олнвиновых базальтов' до трахитов и от база-нитов до.нефелиновых мудкиеритов. Возрастные вариации щелочности в общем подобны витимеютм вулканитам.

На внерифтовоА Хэнтэй-Даурыюл своде рассредоточенные выходы оливин-нефелинитоЕых лав относятся к верхнему миоцену (6-8 млн. лет назад) [Поляков, Багдасарьян, 1986].

Изучение строения кайнозойских вулканически., комплексов выявило пространственную неоднородность их состава. Наиболее существенно различаются .мевду собой кошлексы пород юго-восточной части Восточного. Саяна и Забайкалья. В первом районе выделяется обширный участок меадуречья Урика и Оки, где внеокощелочной база-нитовый магматизм не проявился. И наоборот, базанитоЕЫй магматизм характерен для вулканических полей Забайкалья.

( Глава 4

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РИФТОГЕННОГО МАГМАТИЗМА

Пространственные закономерности магматизма докайнозойской и кайнозойской активизации. Позднекайнозойской тектономагматической активизации Восточного Саяна и Забайкалья предшествовал различный ход тектономэгмзтического развития этих территорий.

В юго-восточной части Восточного Саяна позднекайнозойская активизация была отделена от предшествовавшего рифтогенеза, сопровождавшегося основным магматизмом, временным интервалом около 360 млн. лет без проявлений магматизма основного состава.

Среднедевонские щелочные дайки по своим геохимическим показателям (высоким концентрациям Cr, N1, повышенным Nl/Co отношениям) являются производными мантии. По высоким К/Rfc отношениям еы-сокощелочные субширотные тела весьма близки мантийному источнику, активизированному в позднем олигоцене-миоцене. Мевду тем первичные отношения 87Sr/®.6Sr в них высокие (при расчете на 380 млн. -лет -' 0,7068). С учетом еысоких концентраций Sr, Еа при повышен-

1Ь

ных Ва/Бг отношениях и низких концентрациях КЪ можно сделать вывод о существенной роли в образовании высокощелочннх расплавов плавления гранулитов нижней коры.

От Ермосхина до устья Амбарта-Гола, на протяжении 20-30 км, дайки сменяются по составу от низкокалиевых толеитов (источник магм, по-видимому, был мантийным) внсокощелочными нижнекорового. магматического источника и умереннощелочными с примесью высокорубидиевого материала верхней коры. Возможно, примешивание к базальтовым магмам корового материала связано с активизацией зоны, погружавшейся к северу от Харанур-Боксонской офиолитовой ветви.

На этой же территории устанавливается относительное уменьшение глубин более поздних (кайнозойских) промежуточных магматических очагов (см. главу 6) и резкое изменение микроэлементного состава еффузивов. По соотношениям Ва и Бг породы района Ермосхина соответствуют породам ЮЗ части Окинского плоскогорья, а бассейна Хунды-Гола - его СВ части. Последнее направление 'соответствует оси -Окинского синклинория. Лавы правобережья Урика перекрывают весь диапазон вариаций окинских лав. Свойственное высокощелочным среднепалеозойским дайкам одновременное возрастание Ва и Бг, проявилось локально.

В Забайкалье активное растяжение литосферы и вулканические извержения основного-среднего состава продолжались почти на про- -тяжение всего мезозоя. После короткого (20-30 млн. лет) позднеме-лового перерыва в вулканизме лавовые излияния возобновились и продолжались в сравнительно спокойной тектонической обстановке раннего-среднего кайнозоя. Сходство' состава нижне-среднекайнозой-ских лав с продуктами позднекайнозойского вулканизма, •сопровождавшего активизаций тектонических движений в Байкальской рифтовой системе, служит показателем длительного близкого к современному тектонотермального режима в верхней мантии и коре, установившегося в Забайкалье на рубеже мезозоя и кайнозоя, т.е. гораздо раньше, чем в Восточном Саяне.

. Унаследованное от мезозоя развитие магматизма на кайнозойском этапе отражается в пространственно-временных вариациях состава вулканитов. Хотя кайнозойские излияния в. бассейне Екиды относились к обширной области базальтового вулканизма, протянувшейся вдоль юго-западного края ' Сибирского кратона, временные вариации состава вулканических продуктов были сходны .с их вариациями у юго-восточного .края кратона (на Витимском плоскогорье).

Цикличность ггоостоанственно-врдменого развития кайнозойского-

вулканизма. Развитие вулканизма в Байкальской рифтовой системе протекало в рамках трех циклов: поздний мел-палеоценоЕого, эоцен-олигоценового и неоген-четвертичного (послеолигоценового). Все три цикла проявлены только в структурах, непосредственно сменяющих по простиранию ее центральное (Байкальское) звено, как к западу (Тункинский сегмент), так и к востоку (Витим-Баргузинская зона изменения ориентировки рифтовых впадин).

На южном (хубсугульском) отрезке Хубсугул-Бальской зоны позднеолигоцеяовые и раннемиоценовне излияния образуют единый интервал активизации вулканической деятельности 15-29 млн. лет назад. Ее северный (бельский) отрезок был охвачен ранне- и средне-миоценовой фазами прикратояного вулканизма послеолигоценового цикла. В удаленных от кратона частях Восточного Саяна (Окинское плоскогорье и Тува) вулканизм распространился со средины миоцена и был активен до четвертичного времени. Периодичность вулканизма и вариации состава подобны послеолигоценовому разълтию вулканизма в Тушинском сегменте и ареалах восточной части рифтовой системы (Витим и Удокан). .

Послеолигоценовый цикл магматизма имел центр активизации у края кратона, пространственно соответствовавший раннеорогенному Вельскому своду, от которого в юго-восточном и западном направлениях намечены сходные пространственно-временные вариации состава продуктов позднекайнозойской вулканической деятельности. В центре активизации распространены менее недосьпценные кремнеземом оливи-новые толеиты, а часть базальтовых лав насыщена кремнеземом и относится к дг-нормативным толеитам. Общая направленность в развитии магматизма состоит в относительном возрастании уровня недосы-щенности базальтовых расплавов с удалением от центра тектономаг-матической- активизаций;

. Глава 5

ГЛУБИННЫЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ ИЗ БАЗАЛЬТОВ

Обзор пространотвенно-вреМенного распределения включений показывает связь'их появления в вулканитах с общим циклическим развитием магматизма. Наиболее продолжительна и отчетлива эта связь на вулканических полях, пространственно тяготеющих к центральной части Байкальской рйфТовой системы (Юго-Западное Прибайкалье и Витимское плоскогорье). На флангах (хр. Удокан, Верхне-Окинский сегмент) включения находятся только в. лавах послеолигоценового

«э

вулканического цикла .возрастом 11 млн. лет и.моложе. '..-■■

Анализ вариаций петрогенных и редких элементов .в глубинных ксенолитах по латерали рга^товой системы, от осевой долины до вне-рифтового Хэнтэй-Даурского свода, свидетельствует о неоднородности состава'мсшей. литосферы.

Ксенолите мантийных ггогюл в лавах внярпфтового Хэнтзй-Даур-ского свода. В лавах этого района ксенолиты гранатсодержащих перидотитов аномально обеднены хромом, обогащены-.алюминием и характеризуются более низкими Kg/Fe отношениями, чем ксенолиты шпине-левых лерцолитов. Обе разновидности пород образуют самостоятельные тренды истощения, связанного.с частичным плавлением мантии различного исходного состава. В конечном итоге эти процессы, приводили к образованию близких по составу реститов с • минимальными концентрациями Сг и Al. В реститах содержатся высокохромистые магнезаохромиты и развит порфиробйастез.

Ксенолит» мантийных погюя в вулканитах южной окраинной часта puiftronofl системы. Эту группу местонахождений составляют . порода бассейнов Дквды и Витима. Она наиболее изучена . Шолянюк и др., 1976; Меляховецкяй я др., 1936; 1983; Ащепков, 1991; и др.]. Среди включений распространены гранат-, амфибол- и флогопитсодержа-щие разновидности.

Ксенолита пород нмукйй кор» и ввшизй мантии в лзвах осевой части рпФтовой системы. Иадастеносферную часть мантии в непосред-■ стЕешюй близости от центрального (Байкальского) звена рифтовой зоны характеризуют ксенолиты из вулканитов осевой.-Тункинской долины, а фланговых окончаний зоны - ксеногенный материал из вулканитов хребта. Удокан и Верхне-Окинского сегмента,- Интенсивная тек-тоно-термальная проработка глубинных пород непосредственно под Тункинской долиной отражена в резкой смене вкрест ее простирания разновидностей включений и степени окисленности железа в слагают® эти включения клинопироксенах и шинелях.

Сравнительный анализ состава ксенолитов мантийных . рород из .вулканитов. Относительные пространственные вариации состава мантш под вулканическими полями ига Сиоири рассматриваются как для всего спектра ксенолитов, так и для отдельных разновидностей пород, в частности шпинелевых и гранатовых лерцолитов. Мантийные юпинелевые ларцолиты ЮЗ Прибайкалья истощена слабее, чем в других районах юга Сибири, и подобно гранатовым лерцолитам Хэнтэй-Даур-ского свода аномально обеднены хромом и обогащены алюминием. Шпине л а шм лерцолитам Витимского, Удоканского и- Окинского ареалов

1Ь

свойственна низковенадиевая тенденция, не проявленная в породах Хэнтэй-Даурского свода и Ю8 Прибайкалья.

Позднеолигоценовне лава северной и позднекиоценовые западной частей Штимского ареала выносили менее истощенные, менее разогретые ксенолиты шпинелевых лерцолитов, чем позднеплиоцен-четвер-тичные базальтоиды восточной части ареала ГАщегасов, 1991]. Широкий диапазон истощенных шпинелевых лерцолитов представлен в вулканитах Удоканского и Оишского ареалов.

Распространение жёлезомагнезиальшх пород в вулканитах осевой и южной окраинной .частей рифтовой зоны свидетельствует о широком развитии в нижней литосфере продуктов магматизма основного-ультраосновного состава.

Продукты кристаллизации магматических расплавов и их реакционного . взаимодействия с Породами стенок магматических каналов. В Тункинской долине, наряду с изменением состава ксенолитов, намечается латеральная смена состава родственных продуктов кристаллизации магм. В осевой частя Байкальской рифтовой системы (Верхне-Окянский, Тункийский сегменты, хребет Удокаи) в плиоцен-четвертичное- время' формировались как мантийные, так и коровые магматические, очаги, в которых происходила кристаллизация расплавов одновременна с их реакционным взаимодействием с породами стенок магматических каналов.'

Этой главой'завершается изложение фактического материала по магматизму Байкальской рифтоьой системы. Следующая глава дискуссионная. В ней изложены модельные построения.

' .■.„ - Глава б

- ГЕОДИНАМИКА МАГМАТИЗМА

С позиций геодинамического анализа магматизма по вертикали различаются 1) зона частичного плавления, 2) зона скопления расплавов непосредственно перед вулканическими извержениями и 3) зона через которуа базвльтоЕне расплавы поднимались быстро, без заметной дифференциации. ,

' " Глубина' питавшей извержения верхней части области магмообра-зодакия оценивается по распределению фигуративных точек базальтов относительно котектических линий 9 кбар я 1 атм.' на диаграмма нормативных минералов [Иютрзоп е1 а1., 1983). Составы базальтов в. целом отражают кристаллизационную дифференциацию при повышенных давлениях в области перехода-кора-мантия. Расплавы эссекситовых

линз, распространенных, в лавах Хубсугул-Бельской зоны смены ориентировки рифтовых структур, формировались непосредственно в процессе остывания базальтовых тел, а частично, по-видимому, в коро-вых промежуточных очагах»

Глубина образования первичных выплавок. Охарактеризованные пространственно-временные закономерности развития верхней ■ части магматической системы дают возможность перейти к гипотетическим построениям касательно области выплавления базальтовых расплавов. Кроме рассмотренных материалов,•важнейшими элементами модели развития процессов магмообразования на уровнях плавления являются геофизические данные о современной глубине астеносферного выступа, Р-Т параметры наиболее- глубинного ксеногенного материала из лав, геотермы нижней литосферы по Р-Т параметрам ксенолитов, пространственно-временные вариации петрохимических, геохимических и изотопных характеристик магматизма и определение вероятных пространственно-временных соотношений источников магм разного состава.

Плиоцен-четвертичные лавы Тункинской впадины отличаются от миоценовых менее радиогенными изотопными составами свинца [Воя-г1п? ег а1.,. 1989]. Такое же направленное изменение изотопных ха-' рактеристик от олигоцена до плиоцена свойственно вулканитам бассейна Джиды. Диапазон вариаций изотопных отношений свинца в породах Окинского плоскогорья и Тувы сопоставляется с вариациями этих отношений в породах Гункинского сегмента (определения Н.Н. Фефе-лова). Данные по изотопии свинца служат показателем вовлечения в плавление слаборадиогенного (вероятно, нижнекорового) материала. В лавах Тункинской впадины изотопные отношения неодима существенно ниже астеносферных (источника МОНВ). В верхнеплиоценовом база-ните значение эпсилон М=-б,& при 875г/8б5г = -0,7040, а в -одново-зрастном низкокалиевом оливиновом толеите, соответственно, -3,9 и 0,7040 (определения М.Н. Масловской). В плиоценовых лавах Верхне-Окинского сегмента возрастайт концентрации' кошонентов. перидоти-товой мантйи (Сг, N1, Со). В более древних лавах содержания 8г в базанитах, щелочных олиеиновых ■ базальтах, оливиновых толзитах и лейкобазальтах повышенные и сопоставимы между собой. В более молодых концентрации Бг коррелируются с колочность». Смена в рас-пределекии малых элементов!» может указывать на вовлечение в плавление метасоматически обогащенных мантийных перидотитов.

Геодинамическая модель магматизма. Аномально разогретая ман тия Внутренней Айии существовала по крайней мера с мезозоя, но в

го

позднем олигоиене - раннем миоцене у краев южного угла Сибирского кратона произошла ее мощнейшая тепловая подпитка.

Из сравнительного анализа обстановок развития глубинного магматизма западного и восточного флангов Байкальской рифтовой системы вытекают как сходство, так и различия глубинной динамики.

Черты сходства обусловлены внедрением горячего материала у краев юкного угла Сибирского кратона и его подлитосферным распространением в 120-ти градусных секторах. Эти процессы выражены образованием Вельского раннеорогенного свода и пространственно соответствующей ему зоны аккомодации. Одновременно воздымался Ха-мар-Дабан и, возможно, район северной оконечности Байкальской впадины с образованием изгиба структур центрального звена - северо-восточного фланга рифтовой зоны.

Различия носили второстепенный характер и касались особенностей деформаций литосферы и пространствекно-Бре^энного распределения вулканизма. На .западном фланге рифтовой системы Вельская горячая струя внедрилась за пределами рифтовой зоны, но латеральное распространение.горячего материала било- направлено к ее оси. Из-за влияния Хубсугул-Бельской зоны (вероятно, соответствующей на глубине аномально высокому плавлению мантии) образовались три рифтовых сегмента' со .своими структурными особенностями: Ту гадай -ский, Верхяе-Окинский и Хубсугульский. Восточный фланг рифтовой системы, вероятно, развивался в процессе распространения горячего материала от северного окончания центрального (Байкальского) сегмента по дастали и латерали рифтовых структур.

Сопоставление моделей магматизма. Теоретически, горячая мантийная струя додхна пространственно соответствовать центральной части известного горячего пятна, контур которого определяется выходами . магматических. пород (ШДе, КсКепи1е, 1989], В качестве полного объема астеносферы, вовлеченной в активизацию во Внутренней Азии, можно ориентировочно принять контур аномальной мантии с пониженными скоростями Р-волн [Рогожина, Кожевников, 19793.

Одна из особенностей позднекайнозойского разогрева монтии у южного угла Сибирского кратона - одновременная латеральная динамическая активность горячего материала из двух центров: Вельского и Северо-Байкальского. Их пространственная приуроченность к краям угла кратона говорит об обсдеости источника тепловой подпитки. Вероятно, горячий материал перераспределялся у подошеы кратона вдоль его "жестких" краев. Глубинному обособлению горячего материала Вельской струи. способствовала активизация Восточно-Саянской

шовной зоны. Кинематически эта активизация была связана с растяжением литосферы под Южно-Байкальской впадиной, поэтому развитие магматизма у краев угла кратона взаимосвязано. В.В. Ярмолюком с соавторами [19901 предполагается "слияние* олигоценавой Южно-Байкальской и раннекайнозойской Юкко-Хангайской "горячих точек".

Глава 7

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МАГМАТИЗМА РИФТОВЫХ СИСТЕМ БАЙКАЛА» РИО ГРАВДЕ И ЗАПАДНОЙ ВЕТВИ ВОСТОЧНО-АФРИКАНСКОЙ РИФТОВОЙ СИС ТЕШ

Параллельно с изучением магматизма Байкальской рифтовой системы исследования магматизма рифтовых систем Гио Гранде и Восточно-Африканской в последние годы дали обширный материал о развитии глубинных процесов при внутриконтинентальном рифтогенезе. Геодя-намические особенности рифтогенеза в Байкальском регионе ярко проявляются при взаимном сопоставлении внутриконтинентальных об-становок тектономагматической активизации.

В отечественной литературе сведения о рифте Рио Гранде весьма ограничены. Можно отметить только работу Е.Е. Милановского [1982 J, в которой приведена его общая характеристика по материалам рифтового симпозиума,, состоявшегося в Санта-Фе, штат Нью-Мек- , сико, в 1978 г. В последующие года появилось немало публикаций в области геофизики, стратиграфии, петрологии вулканитов и глубинных включений из них. Благодаря этим работам рифт становится од- ' ной из наиболее изученных, внутриконтинентальных структур растяжения. В 1989 г. в Санта. Фе состоялась Генеральная Ассамблея по континентальному- магматизму. Были представлены последние достижения в изучении рифта [Continental aagraatism..., - 1989;. Field excursions..,., 1989.Г., Общее сопоставление рифтов Байкала и Рио Гранде сделано в работах Шриап et al., 1989; Logatchev, 1989; Рассказов,. 19901. . •

Восточно-Африканская рифтовая система изучалась в 1967-1969 гг. советской экспедицией [Белоусов и др., 1974]. Результат исследований включены в сводные работы Е.Е. Милановского [19761 и H.A. Логачева [19771. Недавно опубликованные в периодических изданиях статьи внесли существенные дополнения в представления об эволюции вулканизма в пространстве и времени в связи с развитием структуры. В первую очередь ято касается Западной Еегви рпфтовой системы..

В сравнительный анализ включены данные о строении рифтоЕых систем и пространственно-временных вариациях полей тектонических напряжений, о магматизме обстановок, предшествовавших позднекай-нозойскому рифтогенезу, о соотношениях тектонических движений и вулканизма, о пространственно-Еремениых вариациях состава вулканитов, о составе и распределении глубинных включений.

Западная ветвь Восточно-Африканской рифтовой системы является примером развития рифтогенеза в узкой линейной зоне после длительного тектонического покоя. Пространственное распределение вулканизма определялось ее внутренним строением. Вулканические поля локализованы в зонах аккомодация при' отсутствии извержений по ла-терали рифтовой ветви. Широкое площадное развитие вулканизма преимущественно вне осевых структур рифтовых систем Байкала и Рио Гранда обусловлено наложением новейшего рифтогенного деформационного поля на структуры, проявлявшие тектоничес :ую и магматическую активность в- течение всего кайнозоя, включая временной интервал непосредственно, перед позднекайнозойским рифтогенезом.

Вулканизм ЗападаоЙ ветви развивался последние 12-13 млн. лет на фоне сравнительно однородных и одновременных процессов деформирования верхней части литосферы вдоль края Танзанийского крато-на. Продольная смена натровых магматических серий сериями с калиевой специализацией обусловлена гетерогенностью мантии - возможно, пространственным переходом рифтогенной активизации из прикра-тонной области в кратонную СЫоуй е1; а!., 19851 (см. также геологическую карту-схему СЕМп^ег, 1989]).

В рифтовой системе Рио Гранде только в области пересечения с линеаментом Хемез направленность магматических процессов соответствовала модели поднятия астеносферного диапира. В поверхностной структуре выражено более интенсивное растяжение на ее южном фланге, чем на северном, где мевду Великими Равнинами и плато Колорадо рифтогенез затухает. Магматизм получил преимущественное развитие в диагональной по отношению к рифту зоне Хемез. По сравнению с другими рифтоЕнт системами в области 'Рио Гранде в последние 8 млн. лет наиболее очевидно проявлена резкая смена напряженной обстановки в литосфере, повлекшая за собой пространственное несоответствие между продуктивной в отношении магматизма зоной глубинного разогрева и поверхностным выражением рифтогенеза.

Поверхностное, структурообрязоваш-те и магматизм Байкальской рифтовой системы отражали направленное последовательное распространение процессов тектлпомагкзигческой 'зктивизэцшг вдоль краев

южного угла Сибирского кратока от наиболее древнего центрального (Байкальского) звена на ее фланги. С миграцией магматизма из рифта Рио Гранде в зону Хемез в общих чертах сопоставляется ранне-среднемиоценовый эпизод распространения магматических процессов вдоль юго-западного края Сибирского кратона. Однако, если это явление в регионе Рио Гранде закономерно сопровождало растяжение литосферы края плато Колорадо при его вращении по часовой стрелке, пространственное перераспределение глубинного магматизма на западном фланге Байкальской рнфтовой системы было присдвиговым.

Активный досреднемиоценовый магматизм и тектонические движения, а также ряд других особенностей рифтовых систем Байкала и Рио Гранде отличают их от более молодой Западной Еетви Восточно-АФриканской рифтовой системы (таблица). Однако, по более интенсивному развитию на плиоцен-четвертичном этапе Байкальская система сопоставляется с Западной ветвью. Плиоцен-четвертичное Восточно-Тувинской вулканическое поле подобно полю Рунгве контролируется зоной аккомодации.

Общим в развитии рифтовых систем был разогрев верхней мантии с утонением литосферы в результате внедрения мантийных горячих струй. В рифтовой. системе Рио Гранде на глубинные процессы в значит» ;ьной мере влияла пологая субдукция океанической литосферы под западную окрашу Северо-Американской плиты. В этой обстановке магматизм развивался в литосфере, а затем в связи с конвективным распространением горячего материала от йелоустонской горячей струи сменялся астеносферным Г1еа4 et а1., -1992; и др. ]. В Бай-; кальской рифтовой системе неконтаминированный литосферой материал горячей струи, вероятно, изливался в процессе ее внедрения на начальных стадиях позднекайнозойского рифтогенеза. На его поздних стадиях решающее значение в развитии глубинного магматизма приобрело взаимодействие астеносфарного материала с литосферннм в узких активных зонах. По-видимому, такие же процессы были свойственны глубинному магматизму Западной ветви Восточно-Африканской рифтовой системы. Образование обширного сводового поднятия в Восточной Африке связывается с внедрением крупной эллипсоидальной головной части мантийной струи диаметром 200 км, перегретой- на 130 °С, около 20 млн. лет назад и активно расширяющейся до настоящего' времени [НИ 1, 19911. По рифтовой системе от Африканской плиты отчленилась ее Сомалийская краевая часть (ТегсеНп ег а1., 1989; и др.].

Таблица

Сопоставление обстановок магматизма рйфтовых систем Байкала, Рио Гранде и Западной ветЕИ Восточно-Африканской рифтовой системы

Параметры Рифтовне системы ~

Рио Гранде Байкальская Западная ветвь Вос-

точно-Африканской

Структуркш характеристики Протяженность >950 км 1600 км 1100 км

Первые км б-Т км 7 км

Максимальная глубина риф-товых впадин

Структура, контролировавшие рифтоген-ный магматизм

Распространение зон аккомодации

Пеодновремен-ность активизации частей рйфтовых систем

Начало позд- ' некайнозойского воздыма-ния территории

Временной интервал активного воздыма-ния рйфтовых плечей.

Временные вариации поля • тектонических напряжений

Поперечный ли-неамент Хемез, зоны аккомодации

Ка всей протяженности рифтовой системы

По латерали и по достали

27 млн. назад

лет

Поперечные зоны сочленения разнонаправленных структур, центральные части рйфтовых долин, зоны аккомодации

Только в западной части рифтовой системы.

По латерали и по дистали

5-8 млн. лет назад

Весьма сложная картина в пространстве с главной тенденцией вращения оси растяжения по часовой стрелке

27 млн. лет назад

5-8 млн. лет назад

Вращение оси растяжения по часовой стрелке

Зоны аккомодации

На всей протя-жеетости рифтовой системы

По листали

7-9 млн. лет назад

3-9 млн. лег назад

Вращение оси растяжения по часовой стрелке (?)

2Ь

Окончание таблицы

Параметры Рифтов ые системы

Рио Гранде Байкальская Западная ветвь Вос-

точно-Африканской

Развитие магматизма

Временной интервал геохимически однотипного риф-тогеккого магматизма

Магматизм, предшествовавший среднемиоценовой активизации

С 10-15 млн. лет назад по настоящее время

С 72 млн. лет назад по настоящее время

С 12,5 млн. лет назад по настоящее время

(Эрогенный би- Рифтогенннй: Гектономагма-модалькый, начи- поздний мел-палео- тическое за-

ная с 36 (юг ри- ценовый и эоцен- тишье после

фта) и с 28 (его одигоценовый циклы позднеюрско-

север) млн. лет Забайкалья и ран- раннемелового

назад немшцекоЕая ста- ряфтогенеза

дия послеолигоце-нового цикла в Во- • .сточном Саяне

Вариации состава вулканитов

Наиболее не-досмценныё кремнеземом порода

Наиболее насыщенные кремнеземом порода

Ксенолиты из базальтов осевых долин

Мегакристаллы из них же

Базанитн, фоно-ляты, гаюин-ме-лилитовые нефе-линиты

Толеитовые базальты, андезита, латиты, ря-олиты

Базаниты, нефелиновые гавайиты, оливиновые нефели-ниты

Фельдшпатоид-ше породы калиевой серии (катунгиты, мафуриты, уга-ндиты, мелили-титы, лейцитй-ты и др.), карбонатиты

Ог-нормативные то- Толеитовые бале итовые базальты, зальты, лати-лейкобазальты ты, риояитн.

Варианта состава глубинных включений

Шпинелевые лер-цолити, грану-литы нижней коры

Клгаопироксен, анортоклаз

ШтжелеЕые лерцо-- Слогопитизиро-литы, железомаг- ванные клино-незиальнке включе- шроксениты ния, скарноподоб-вые кшшопироксе-нита

Клинсшроксен, плагиоклаз, энор-. токлаз

Нет данных

Геолииамическай модель пиФтогенного магматизма

Образование горячих пятен при конвекции разогретой мантийными струями астеносферы

Заключение

Байкальская рифтовая зона образовалась между геоблоками с различным предшествовавшим кайнозою геологическим развитием. Севернее ее находится Сибирский кратон и сопредельная с ним юго-восточная часть Восточного Саяна, где мантийный магматизм основного состава проявился в девоне и с тех пор не возобновлялся вплоть до позднего кайнозоя. Шнее рифтовой зоны, в Западном Забайкалье, мантийный магматизм сопровождал сближенные во времени мезозойский и кайнозойский этапы активизации.

Детальное изучение строения вулканических комплексов юга Сибири по латерали и вертикали' с применением радиоизотопного датирования пород дало возможность выполнить пространственные корреляции вулканических и вулканогенно-осадочных толщ и определить соотношения вулканической деятельности с новейшими тектоническими движениями земной коры. В то же1 время вариации составов вулканических пород к содержащихся в них глубинных включений привлекались в качестве показателей глубинной динамики верхней мантии и коры. Совокупность полученных материалов использована для обоснования модели развития Байкальской рифтовой системы.

Ее образование сопровождалось тремя циклами глубинного магматизма: поздний мел-палеоценовым, эоцен-олигоценовым и послеоли-гоценовым. Циклы в наиболее полном объеме проявились в Тункинском сегменте. Здесь каждый цикл начинался и завершался вулканическими извержениями в осевой Тункинской долине с относительным пространственным смещением вулканизма в Западное Забайкалье. Общая направленность изменения составов вулканических продуктов в каждом из циклов - от оливиновых толеитов и щелочных оливиновых базальтов к базанитам. Развитие первых двух циклов контролировалось горячими мантийными зонами предшествовавшей развит™ Байкальской рифтовой системы области мезозойской тектоно-магматической активизации Западного Забайкалья. Магматизм послеолигоценового цикла зарождался вне пространственной связи с этими зонами. Ему -была свойственна качественно.новая геодинамическая обстановка неравномерного внедрения горячих струй по краям южного угла Сибирского кратона и крупномасштабного подлитосферного распространения от них горячего материала.

Неотектонические движения в рифтовой системе и периодичность вулканической деятельности в конце эоцен-олигоценового и в процессе развитая гослеолитоцекоього ш* , ''В закономерно связаны с

пространственно-временной эволюцией глубинного.магматизма. Поднятие из глубинных частей мантии горячего материала в позднем оли-гоцене вызвало локальное воздымание коры по листали Байкальской впадины, в районе ее юго-западного и, вероятно, северного окончаний, а также у юго-западного края.Сибирского кратона в виде Вельского свода. Сеод сформировался в области сочленения Восточно-Саянской шовной зоны Сибирского кратона с Хубсугул-Бельской зоной, активизированной в кайнозое по краю Еоксои-Хубсугул-Дзабханского палеомикроконтинекта. Благоприятным факторам для внедрения горячей струи явилось так»» присдвнговое растяжение литосферы в шовной зоне кратона в процессе раскрытия Байкальской впадины.

При рашешоценоЕом распространении горячего материала по дистали и латерали рифтовой системы образовалось более обширное поднятие территории, Затем, в среднем и первой половине позднего миоцена рифтовые вггадаш углублялись без поднятия территории с проявлением обширных лэбоёых излияний. Началу позднеорогенной активизации дифференцированных блоковых движений земной коры в интервале 5-8 млн. лет назад сопутствовало ослабление вулканической деятельности юкнее оси рифговой система, в Забайкалье, но нарастание ее продуктивности севернее, в Восточном Саяне.

От осевой части рифговой системы по ее латерали к югу установлена общая смена .глубинной обстановзш магматизма- Оценки уровней кровли выступа астеносферы по максимальной глубинности ксе-ногенного материала нижней литосферы из плиоцен-четвертичных базальтов в общем .согласуется с геофизическими данными о- подкоровом положении кровли низкоскоростной частично расплавленной мантии в осевой части рифтовой зоны и относительном погружении ее под сопредельной территорией Забайкалья и Монголии. Под Тунхинской долиной ярко выражена латеральная вещественная неоднородность области перехода кора-мантия. В последние 11 мян. лет проявилась тенденция смены мантийных включений в базальтах нижнекоровымя.

Состав мантийных пород в разных районах ига Сйбири варьирует. Под ьнерифтовым Хэнтэй-Даурским сводом породы в значительной степени истощены как ниже, так и выше зоны' гранат-штгнелевого перехода. неистощенные породы гранатовой и шшнелевой фаций имели различные составы, сближавшиеся межу собой в процессе истощения. В мантии под Витимским и Окинским ареалами окраин Байкальской рифговой зоны валовые составы шгпшелевых и гранат-шлишлевых лерцо-литов идентичны. Первые более истощены, чем вторые.

Для базальтов осевой части рифгоьой системы характерно рас-

пространение родственных продуктов кристаллизации магматических расплавов в промежуточных очагах верхов мантии и коры. Под окраиной рифтовой зоны и за ее пределами базальтоЕые расплат выносили более глубинные родственные кристаллические Бключенил.

Для сопоставления с Байкальской рифтовой системой были выбраны две контрастные обстановки внутриконишентального рнфтоге-неза: на Северо-Ам^риканском континенте (рифтовая система Рио Гранде) и в Африке (Западная ветвь Восточно-Африканской рифтовой вой системы). Первая - пример развития магматизма с перераспределением горячего материала из под осевой рифтовой долины под южный край плато Колорадо (зону Хемез) в связи"с вращением этого плато по часовой стрелке. Перераспределение материала, по-видимому, ■ способствовало снижению тектонической1 активности в рифте Рио Гранде. Вторая обстановка, наоборот, характеризовалась строгим контролем магматизма осеЕымя рифговыми структурами и высокими скоростями плиоцен-четвертичного погружения рифтоьых впадин. При активизации вулканизма на зрелых стадиях рмфтогенеза его контроль •осевыми структурами (зонами аккомодации) выражен отчетливее, чем при активизации на ранних стадиях, когда существенную роль в контроле вулканизма приобретают поперечные структурные элементы.

Раннеорогенный олигоценоЕый и ранне-среднемиоценовый магматизм и структурное развитие Байкальской рифтовой системы во многих отношениях ' (периодичность вулканизма, распределение глубинных включений, латеральное смещение вулканизма и др.) сходны с системой Рио Гранде, а по некоторым особенностям развития позднеоро-генного этапа, в частности, ускоренному прогибанию впадин, - с Западной ветвью Восточно-Африканской системы.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Киселев А.Й.. Рассказов C.B. Продукты глубинной кристаллизации в эксплозивном материале вулкана Аку (Северное Забайкалье) // Докл. АН, СССР. - 1979. - Т. 247, »Z. - С. 444-447.

2. Рассказов C.B. О "долинных" вулканитах Удоканского вулканического поля. - И., 1980. - 14 с. - Дел. в ВЙНКГЙ 9.12.80, J6 5191-80.

3. рассказов С.в., Киселев A.M. Мегакристовые ассоциации из кайнозойского вулканического плато хребта Удокан // Докл. АН СССР. - 1980. - Т. 252, № 1. - С.- 192-195.

4. Двьирц А .Л.. Рассказов C.B.. Поляков А.И.. Добита Э.И. Ра-

диоуглеродныЛ возраст молодых вулканов хребта Удокан (северо-вос-.' точное Прибайкалье) // Геохимия. - 1981. - Я 8. - С. 1250-1253.'

5. Рассказов C.B. О пространственной петрохимической изменчивости кайнозойских вулканических полей Внутренней -Азии // Тектоника областей активизации Сибири и- Дальнего Востока. - Иркутск: Институт земной коры СО АН СССР, 1981. - С. 170-178.

6. Рассказов C.B. Структурные условия локализации кайнозойских вулканитов хребта Удокан (Северное Забайкалье) // Там же, 1981а. - С. 162-170.

7. Рассказов C.B. Керсутиты как показатели глубин образования трахитов хребта Удокан // Известия АН СССР. Сер. геологическая. -1982. - » 10. - С. 29-37.

Рассказов О .В. Юные вулканиты хребта Удокан (Северное Забайкалье ) // Поздний плейстоцен и голоцен юга Восточной Сибири. -Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние/ 1982а. - С. 125-136.

9. Кайнозойские отдоюния и геоморфология. Геология и сейсмичность зоны БАМ / Ендфихинский A.C., Осадчий С.С., Агафонов Б.П., Кульчицкий-A.A., Рассказов C.B. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1983. - 171 с. '.'

10. Рассказов C.B. Амфиболы в глубинных ксенолитах из базаль-товдов Байкальской рифтовой зоны // Докл. АН СССР. - 1983. - Т. 267, Л 3. - С. 703-706.

11. Базаров Д.-П.В.. Савинова В.В.. Рассказов C.B.. Резанов И.Н.. Будаев Р.Ц. 0 стратиграфии и палинкомплексах раннекайнозой-ских отложений Еитимскоге плоскогорья // Шрфоструктура и сгати-графия кайнозойских отложений Прибайкалья. - Улан-Удэ: Геологический институт ВФ СО АН СССР, 1984-, - С. 67-88.

12. Неотектоника. Геология и сейсмичность зоны БАМ / Шермаи С.И., Леви К.Г., Ружич В.В., Саньков В.А., Днепровский Ю.И., Рассказов C.B. - Новосибирск: Наука. Сиб." отд-ние,- 1984. - 207 с.

13. Рассказов C.B. Базальтошш Удокана. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1985. - 142 с.

14. Рассказов С.В. Баланс ьещества в щелочнобазалътоидном маг-мообразовании Бартоя (Западное Забайкалье) // Количественный анализ геологических явлений. Кн. 2. - Иркутск: Институт земной корн. СО АН СССР, 1985а, - С. 223-230.. .

15. Рассказов СТВ. Схема магмообразования в Байкальской рифто-вой зоне // Петрохимия, генезис к рудоносность магматических фор-' маций Сибири. - Новосибирск: "Наука. Сиб. отд-ние, 19856. С. 165-167. '■..."

16. Рассказов C.B.. Ватырмурзаев A.C. - Кайнозойские базальта Витимского плоскогорья и определение их возраста // Геология и геофизика-. - 1985. - J6 5. - с. 20-28.

j 17. Рассказов C.B. О геодинамической обстановке позднекайно-зойского вулканизма Восточного Саяна // Вулканология и сейсмология. -.1986. - № 3. - С. 97-100.

18. Рассказов C.B. .0 пространственной изменчивости состава позднекайнозойских вулканитов Восточного Саяна // Докл. АН СССР.

- 1986а. - Г. 291, Л 4. --С. 950-952.' -

19. Рассказов C.B.. Рогачвв A.M.. Немчинов В.Г.. Окопинцав В.Г. Кайнозойские базальтовые ассоциации - показатели орогенного режима в Восточном Саяне // Геология и геофизика. - 1986. - № 11.

- С. 56-64.'

, 20. Процессы формирования рельефа Сибири / Флоренсов .H.A., Ивановский JI.H., Уфимцев Г.Ф. и др. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1987. - 185 с.

21. Рассказов C.B. О находке глубинных ксенолитов в позднекай-нозойских вулканитах Восточного Саяна // Докл. АН СССР. - 1987. -Т. 295, » 3.- 0. 674-677.

: 22. Рассказов C.B. Глубинные включения из позднекайнозойских меланефелинитов юга Центрального Забайкалья // Геология и геофизика. - 1987а. - J6 7. - С. 50-60.

23. Рассказов C.B.. ГеншаФг B.C. Шпинели глубинных ксенолитов из позднекайнозойских базальтоидов Забайкалья // Минералогический журнал. - 1987. - Т. 9, Кб. - С. 22-30.

24. bogatchev H.A.. Rasaftazov S.V. Recent volcanic rocks аз • Indicators of spatial changea of endogenic . regime In Southern Siberia // Внутриконтинентальные горные области: геологические и геофизические аспекты: Тезисы. - Иркутск: Институт земной коры СО АН СССР. - 1987. - С7 133-134.

25. Рассказов C.B.. Мацера A.B., Кургакьков П.П. Петрогенные элементы в позднекайнозойских базальтах Тувы // Советская геология. - 1988. - * 2. С. 84-89. .

26i Рассказов C.B.. Сизых Ю.И. О высококалиевых стекловатых обособлениях в позднекайнозойских шелочных лавах Восточного Саяна // Докл. АН СССР. - 1988. - Т. 302, J6 3. - С. 683-687.

27. Геология и рудоносность Восточного Саяна / Добрецов Н.Л., Беличенко В.Г., Боос Р.Г. и др. - Новосибирск; Наука. Сиб. отд-ние, 1989. - 127 с.

28. Рассказов C.B., Масловская H.H. ■ Батнпмурзя^в A.c. и

Состав, стронциевая изотопия и калий-аргоновое датирование новейших базальтов Тувы // Геология и геофизика. - 1989. - Л 2. -С. 7Т-85.

29. Рассказов С.Б.. Богданов Г.В.. Медведева Т.И. Ксенолиты скарноподобных клиногшроксенитов из базальтов Тункинской впадины Байкальской рифтовой зоны'// Геология и геофизика. -■ 1989а. - Л 7. - С. 54-61.

30. Рассказов C.B.. Богданов Г.В.. Медведева Т.'И. К минералогии амфиболсо.пержащих глубинных включений из базальтов Тункинской впадины Байкальской рифтовой зоны // Записки Всесоюзного Минералогического общества. - 19896. - Вып. - Ч. 118. - С. 56-64.

31. Рассказов C.B.. Богданов Г.В., На две не в а Т.К.. Елизарьевз ,' Т.И.. Татзршов A.B. Глубинные ксенолиты -из вулканитов Бартоя (Западное Забайкалье) // Вулканология и сейсмология. - 1989в. - * 3. - С. 38-48. '

32. Bnwrtnfl S., Hough T.. TAitir J.F.. Podosek 7.A... Rasskagov S.V., fivvtism V,.k. .■ TAwram P.Vt. Pb-isotoptc data tor Miocene-Quaternary baaalte from the Baikal rift, U.S.S.R. // Continental magmatlsm / Abstracts. General Assembly. Santa Fe, New Mexico, USA, 1989. - P. 28.

33. Rasskasov S.V. The Baikal rift magmatlsm // Continental magmatlsm. Program and directory IAVCEI General Assembly. - Santa Fe, New Mexico, USA, 1989. - P. 4-1.

34. Манера A.B.. Рассказов C.B. Палеогеоморфологаческие условия развития вулканизма в Хамсара-Бкй-Хемском мездуречье {Восточный Саян).// Известия ВУЗов. Геология и разведка. - 1990. - А 8.

- С. 23- 30..

35. Рассказов C.B. Магматизм Байкальской рифтовой системы в сопоставлении с магматизмом рифтовой системы Рио Гранде.: Препринт Je 1. - Иркутск: Институт земной коры СО АН СССР, 1990. - 59 с.

36. Рассказов C.B. Базальты и структурное развитие западного окончания Байкальской рифтовой зоны J J Геохимия..- 1990а. - Л 4.

- С. 614-619. .

37. Рассказов C.B. Плиоцен-четвертичный надвиг на юге Окинско-го плоскогорья (Восточный Саян) // Геология и геофизика. - 19906.

- Л 5. - С. 134-138. • »

38. Рассказов C.B. пространственно-временное развитие мезо-кайнозойского базальтового вулканизма юга Сибири // Докл. АН СССР. - 1990B. - Т. 311 , J6 5. - С. 1201-1204.

39. Рассказов O.P. Мезо-каЯнозойский магматизм - показатель

пространственно-временного изменения эндогенной обстановки на юге Сибири // Геодинамика внутриконтинентзльных горных областей. -Новосибирск: Наука. Сиб. отд-шхе, 1990г. - С. 134-142.

40. Рассказов C.B.. Батармурзаев A.C.. Магомедов Ш.А. Цикличность кайнозойского вулканизма Юго-Западного Прибайкалья // Геология и геофизика. - 1990. - № б. - С. 64-71.

. Рассказов C.B. ■ Бьтнрмурзаев A.C., Магомедов Ш.А. K-Ar датирование кайнозойских базальтов Окинского плоскогорья (Еосточный Саян) // Там же. - 1990а..- Л 3. - С-. '100-105.

42. Рассказов C.B.. Батармурзаев A.C.t Магомедов Ш.А. Калий-аргоновое датирование базальтов Тункинской долины // Советская геология. - 19^06. - № 9. - С. 62-67.

43. Рассказов C.B.. Богданов Г.В.. Медведева Т.И. Разноглубинные клинопироксеновые мегакристаллы из верхнеплиоценовых базани-тов Восточного Саяна // Вулканология и сейсмология. - 1990в. - Jí 1. - С. 45-52.

44. RassKazov S.V. late Cenozoic hot spot near the southwestern margin of the Siberian platform, ÏÏSSR // International Vol-canologlcal Congress / Abstracta., - Mainz, FRG, 1990. --P. 84.

45. Рассказов C.B. Вулканизм горячегс?, пятна и структура западной части Байкальской рифтовой системы, // Геология и геофизика. -

1991. - JS 9. - С. Т2-81.

46. рассказов C.B.. Батырмутазаев A.C.. Магомедов Ш.А. К-Аг датирование кайнозойски базальтов Восгочносаянской шовной зоны Сибирской платформы // Советская геология. - 1991. -ИЗ. - С. 8285.

4Т. Рассказов C.B.. Ватырм.урзаев A.C.. Магомедов Щ.А. Пространственно совмещенный мезозойский и кайнозойский вулканизм бассейна р. Дквда (Западное Забайкалье) // Геология и геофизика. -

1992. - Jí 4. - С. 30-37.