На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВА Ольга Юрьевна

РИФЕЙСКИЕ, ВЕНДСКИЕ И ПАЛЕОЗОЙСКИЕ

ДОЛЕРИТОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ ЮЖНОГО ВЕРХОЯНЬЯ

Специальность 25.00.04 – Петрология, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А. П. Карпинского» (ФГУП «ВСЕГЕИ»), г. Санкт-Петербург.

Научный руководитель: доктор геол.-минер. наук Борис Александрович Блюман (отдел Петрологии ВСЕГЕИ)

Официальные оппоненты: доктор геол.-минер. наук Е. В. Михальский (ФГУП «ВНИИОкеангеология»), кандидат геол.-минер. наук Н. А. Румянцева (отдел Урала ВСЕГЕИ)

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет, кафедра петрографии

Защита состоится 21 февраля 2012 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 216.00.01 при ФГУП «ВСЕГЕИ» по адресу: 199106, СанктПетербург, Средний пр., 74, каб. 70, в зале Ученого совета ВСЕГЕИ.

С диссертацией можно ознакомиться во Всероссийской геологической библиотеке ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург, Средний пр., д. 74).

Автореферат разослан 20 января 2012 г.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 199106, Санкт-Петербург, Средний пр., 74., ВСЕГЕИ, диссертационный совет Д 216.001.01, ученому секретарю Р. Л. Бродской и на E-mail [email protected] Учёный секретарь специализированного совета, доктор геол.-минер. наук Р. Л. Бродская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вопросы расчленения и корреляции дайковых комплексов – одни из наиболее сложных и наименее изученных в петрологии вообще и в отдельных регионах – в частности. Дайки долеритов во многом являются ключевыми при расшифровке истории развития конкретного региона.

Цель работы. Уточнить схему расчленения долеритовых гипабиссальных интрузий региона с комплексным использованием геолого-петрографических, петрохимических, геохимических и изотопно-радиологических данных, а также сопоставить проявления долеритового магматизма Южного Верхоянья с магматизмом сопредельных регионов.

Задачи работы:

1. Систематизировать и проанализировать геолого-структурные, петрографические, петрохимические и изотопно-радиологические данные, относящиеся к ранее выделенным в регионе долеритовым комплексам.

2. На основе этих данных конкретизировать признаки, определяющие принадлежность долеритов к определенному комплексу.

3. Выявить закономерности размещения разновозрастных долеритовых комплексов в тектонических структурах региона.

4. Провести сопоставление комплексов долеритовых гипабиссальных интрузий региона с близко-одновозрастными долеритами сопредельных регионов с учетом тектонических условий их развития.

Фактический материал. Работа основана на материалах, собранных лично автором во время полевых исследований 2001 и 2003 гг., а также с учетом материалов, любезно предоставленных А. П. Кропачевым, В. В. Руссом, Е. Е. Порошиным, а также почерпнутых из литературных источников и производственных отчетов. Фактический материал представлен геологическими картами, картами фактического материала, образцами долеритов (90 образцов), петрографическими шлифами (150 шт.), результатами химического силикатного анализа пород (394), количественного спектрального анализа (Ba, Sr, Cs, Li, Ga, Ta, Nb, Hf, Zr, Y, Th, U, Cr, Ni, Co, Sc, V, S, Cu, Pb, Zn, Ph – проба), рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (РФА), (Ba, Cr, V, Rb, Sr, Zr, Y, U, Pb, Th – 52 пробы), ICP-MS (Co, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, Th, V, Be, Cu, Zn, Ga – проб), нейтронно-активационного анализа (22 пробы). Геохронологические определения (13 проб) включают 7 определений, полученных Sm-Nd методом, 2 – U-Pb методом и 3 – K-Ar методом, выполненных в лабораториях ЦИИ ВСЕГЕИ.

Научная новизна. В работе систематизирован и проанализирован материал по долеритовым комплексам якутской и хабаровской частей территории Южного Верхоянья. Обобщены данные последних лет по геохимии и радиоизотопии долеритов (Худолей А. К., 1999, 2001; Павлов В. Э., 1992;

Соболев А. Е., 1992; Лебедева О. Ю., 2011). В возрастном интервале от рифея до карбона рассматривается шесть долеритовых комплексов, тогда как в современных печатных работах (Киселев А. И., 2009; Колодезников И. И., 2003) упоминается только два или три из них. Для каждого из комплексов выделены определяющие признаки состава, строения и взаимоотношений с вмещающими породами, а также установлены закономерности размещения долеритовых комплексов на территории Южного Верхоянья. Выделены ареалы распространения долеритов различных комплексов и критерии их расчленения. Сопоставлены особенности состава долеритов Южного Верхоянья и долеритов сопредельных регионов.

Практическое значение и внедрение.

Материалы диссертации могут быть использованы при расчленении и корреляции рифейских и палеозойских комплексов Южного Верхоянья и территорий, сходных по геологическому строению, в целях составления серийных легенд к ГК-1000. Часть собранных и полученных данных была использована в производственном отчете ВСЕГЕИ по изучению основных особенностей вещественного состава, геохимической специализации и потенциальной золотоносности метасоматических, магматических и гипергенных пород района р. Юдома (2002 г.), а также в производственном отчете ВСЕГЕИ по разработке рекомендаций по расчленению гипабиссальных дайковых образований (2010).

Защищаемые положения.

1. Выделены ареалы распространения и уточнены геологические и вещественные характеристики долеритовых комплексов Южного Верхоянья R3, V2, O2–3, S2–D1, D3, C1 возрастов.

2. В долеритовых комплексах выделены две группы пород: 1 – кварцевые долериты, долериты, в меньшей степени оливиновые долериты; 2 – трахидолериты, оливиновые трахидолериты. К первой группе отнесены породы R3, V2, D3, второй – O2–3. В состав S2–D1 и C1 комплексов входят породы двух групп.

Для пород первой группы характерны повышенные относительно регионального кларка (средние для долеритов R3–C1 Южного Верхоянья) содержания SiO2, Al2O3, Fe2O3, иногда тяжелых РЗЭ и пониженные K2O, Na2O, P2O5, LILE, HFSE, легких РЗЭ. Для пород второй группы характерны повышенные содержания TiO2, MgO, Na2O, P2O5, РЗЭ, особенно легких, HFSE, Th, U, Pb, Zn, и пониженные сидерофильных элементов.

3. Установлено, что различие составов долеритов первой группы комплексов и трахидолеритов второй группы комплексов может быть связано с вариациями глубинности генерации магматического расплава при различной степени плавления мантийного протолита, что отражается в площадях ареалов рассматриваемых комплексов.

4. Установлено, что долеритовые комплексы Южного Верхоянья имеют сходные характеристики с долеритовыми комплексами Северного Верхоянья и авлакогенов Сибирской платформы, что позволяет предположить возможность образования долеритовых комплексов Южного Верхоянья в обстановке континентального рифтогенеза.

Апробация работы.

Материалы диссертации были доложены: 1) На X чтениях А. Н. Заварицкого.

УРО РАН, Екатеринбург, 2004 г. 2) На XXXVII Тектоническом совещании.

МТК, Москва, 2004 г. 3) На XLI Тектоническом совещании. МТК, Москва, 2008.

Содержание работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 96 наименований и 6 приложений. Работа иллюстрирована 35 рисунками, 18 фотографиями шлифов, 70 диаграммами и снабжена 9 текстовыми таблицами. Объём работы составляет 171 страницу.

Первая глава посвящена геологическому строению Южного Верхоянья. Во второй после изложения истории изучения долеритовых комплексов района дается их геологическое, петрографическое и петрохимическое описание.

В третьей главе рассматриваются критерии расчленения рассматриваемых долеритовых комплексов. В четвертой главе на основе выявленных вещественных особенностей долеритов говорится о предполагаемых условиях генерации магматического расплава. В пятой главе производится сравнение рифейских, вендских и палеозойских дайковых долеритовых комплексов Южного Верхоянья с долеритовыми комплексами авлакогенов Сибирской платформы и Северного сегмента Верхоянского складчато-надвигового пояса. Делается предположение о геодинамических условиях становления рассматриваемых долеритовых комплексов. Заключение содержит основные выводы по результатам проведенных исследований.

Благодарности. Автор искренне благодарена научному руководителю доктору геол.-минер. наук Б. А. Блюману. Автор благодарна сотрудникам отдела Востока ВСЕГЕИ А. П. Кропачеву, Г. Г. Серкиной, В. В. Руссу, А. Л. Коновалову за предоставление каменного материала, шлифов, карт фактического материала и А. П. Кропачеву за неоценимый опыт полевой геологии, который состоялся благодаря Анатолию Петровичу в 2001 и 2003 гг.

Значительный вклад в работу внесло плодотворное обсуждение работы с Н. А. Румянцевой (ВСЕГЕИ), зав. отделом петрологии ВСЕГЕИ, доктором геол.-минер. наук В. Л. Масайтисом. Автор благодарен за неоднократные обсуждения вопросов геологии и петрологии долеритовых комплексов с Е. А. Кухаренко (ВСЕГЕИ), М. С. Мащаком (ВСЕГЕИ), Л. И. Лукьяновой (ВСЕГЕИ), А. К. Худолеем (геологический факультет СПбГУ), А. Г. Рублевым (ВСЕГЕИ), Е. В. Михальским. Существенная помощь автору была оказана И. М. Миговичем, В. И. Шпикерманом, А. Т. Масловым, Т. Н. Чистиковой.

Автор хранит светлую память о Е. Е. Порошине, безвременно ушедшем из жизни в 2001 г., под руководством которого началась работа над этой темой.

Обоснование защищаемых положений.

1. Выделены ареалы распространения и уточнены геологические и вещественные характеристики долеритовых комплексов Южного Верхоянья R3, V2, O2–3, S2–D1, D3, C1 возрастов.

Южное Верхоянье расположено на юго-востоке Якутии и представляет собой горст-антиклинальную структуру, являясь западной частью южного окончания Верхоянского складчато-надвигового пояса (рис. 1). Долеритовые дайковые комплексы систематически изучались, начиная с 30-х годов, при геологосъемочных и тематических работах. Ряд вопросов состава и строения долеритовых даек и вулканитов основного состава Южного Верхоянья освещены в отчетах и печатных работах многих исследователей (Ян-Жин-Шин, 1983; Аверченко, 1977; Силичев, 1963; Сухоруков, 1972–2003; Худолей, 1999, 2001, 2003; Колодезников, 1984, 1986, 1988, 2003, 2008; Киселев, 2006, 2010, Рис. 1. Положение Южного Верхоянья в структуре Верхоянского надвигового пояса (Парфенов, 2001).

Кропачев, 1982, 2004). В диссертационной работе принимается схема расчленения дайковых комплексов, разработанная В. В. Руссом и А. П. Кропачевым при работе над комплектом карт геологического содержания Южного Верхоянья масштаба 1 : 500 000 (Кропачев, 2004).

Улаханбамский позднерифейский долеритовый комплекс характеризуется преимущественно силловой, значительно реже – дайковой формой тел (выделен И. Г. Волкодавом в 1984 г.). Для улаханбамского комплекса выявлено три ареала распространения: на северо-западе Кыллахского поднятия – ЭбейкэХаятахский, Улаханбамский и Нетский (рис. 2, А). Размещение интрузивных тел комплекса контролируется площадями распространения рифейских отложений. Внутри ареалов силлы долеритов группируются поясами, тяготеющими к сводам антиклинальных и синклинальных складок, протяженностью 30–330 км. Силлы, как правило, образуют серии из нескольких интрузивов простой пластовой формы, имеющих мощность от первых до нескольких сот метров, протяженностью до нескольких десятков километров, разделенных пачками осадочных пород. В силлах наблюдается незначительная внутрикамерная дифференциация. Вмещающими породами являются среднерифейские и верхнерифейские толщи. Время формирования позднерифейского комплекса устанавливается геологическими методами и подтверждено достоверными радиогеохронологическими датировками: 974,2 ± 7 и 1005,3 ± 4,3 млн лет, по бадделеиту U-Pb методом (Худолей 1999); 942 ± 18 млн лет, Sm-Nd методом (Павлов, 1992); 946 ± 37, 981 ± 69 и 932 ± 46 млн лет Sm-Nd методом (Лебедева, 2011). Формирование долеритов улаханбамского комплекса происходило в начале позднего рифея, во временном интервале от 1000 до 930 млн лет.

Силлы и дайки улаханбамского комплекса сложены долеритами и конгадолеритами. Долериты и конга-долериты в шлифах характеризуются долеритовой, пойкилоофитовой, офитовой, микропегматитовой, иногда порфировой структурой. Характерной особенностью минерального состава пород комплекса является присутствие микропегматитовых срастаний кварца и калиевого полевого шпата. Кварцевые долериты сложены плагиоклазом – 30–45 %, авгитом и гиперстеном – 38–49 %, микропегматитовыми срастаниями кварца и калиевого полевого шпата – от единичных до 16 %, кварцем – 0–4 %, в беcкварцевых разновидностях встречаются зерна оливина, биотит – 1–7 %, апатит – от единичных до 0,5 %, ильменит, магнетит – 0–9 %. Вкрапленники представлены плагиоклазом. Кварцевые долериты улаханбамского комплекса относятся к мезократовым, низкокалиевым породам калиево-натриевого типа щелочности. Средний химический состав пород приведен в табл.

Поздневендский долеритовый горбинский комплекс выделен А. Е. Соболевым в 1982 г. (Соболев, 1989). Тела горбинского комплекса распространены в Кыллахской зоне, в Нетском блоке, а также незначительно на юге Сеттедабанской зоны и сгруппированы в три ареала (Горностахский, Юдомско-Хамнинский и Майский) (рис. 2, Б). Для комплекса характерны дайки и значительно реже – силлы. Дайки горбинского комплекса имеют субширотное простирание, отличающее их от даек R3, O2–3, S2–D1, D3 и C1 возрастов, падение 50–70, простую форму и протяженность 3–4 км. Отмечаются пересечение дайкой горбинского комплекса дайки улаханбамского комплекса (Олейников, 1983). Силлы образуют пакеты из 12–15 тел, занимают кососекущее положение в осадочной толще, имеют удлиненно-линзовидную форму, ширину 0,5–50 м, протяженность 7–10 км. Дайки и силлы долеритов горбинского комплекса прорывают отложения рифея, реже нижнего венда. Возраст комплекса установлен по геологическим данным и подтвержден радиоизотопным датированием K-Ar методом (Соболев, 1989).

Дайки и силлы горбинского комплекса сложены долеритами, габбродолеритами и кварцсодержащими долеритами Структура, как правило, равномернозернистая, основная масса имеет долерито-офитовую, габбродолеритовую, реже пойкилоофитовую структуру, в порфировых разновидностях вкрапленники представлены плагиоклазом. Долериты и кварцевые долериты сложены плагиоклазом – 35–45 %, авгитом и гиперстеном – 38–50 %, кварцем – 0–10 %, ильменитом, магнетитом – 6–10 %, апатитом – ед. Кварцевые долериты горбинского комплекса относятся к мезократовым, низкокалиевым породам калиево-натриевого типа щелочности. Химический состав пород приведен в табл.

Ареал распространения силлового суордахского средне-позднеордовикского трахидолеритового комплекса выделен А. П. Кропачевым в 1998 г.

(рис. 2, В) под названием «начарский», прослеживается вдоль сочленения Кыллахской и Сеттедабанской зон в виде узкой субмеридиональной полосы шириной 1–2 км от бассейна р. Сахара на юге, до рч. Восточный, правого притока р. Белая, на севере. Суордахский комплекс представлен преимущественно силлами, реже – пологосекущими дайками долеритов, которые могут быть подводящими каналами силлов. Силлы суордахского комплекса в количестве от двух до трех тел локализованы в нижней части разреза вендских отложений. Мощность силлов варьирует от 2 до 15 м, увеличиваясь в раздувах до 25–30 м, протяженность не превышает 20 км. Возраст комплекса определен по радиологическим данным U-Pb методом по бадделеиту и составляет 445 ± 12 млн лет (Худолей, 1998). Верхний возрастной предел формирования комплекса может соответствовать границе среднего и позднего ордовика.

Породы суордахского комплекса представлены оливиновыми трахидолеритами и трахидолеритами. В шлифах они характеризуются среднезернистой офитовой и пойкилоофитовой структурами. Оливиновые трахидолериты и трахидолериты сложены пироксеном (титан-авгитом) – 25–45 %, плагиоклазом – 40–60 %, оливином – 0–10 %; редко, в безоливиновых разностях присутствует кварц – до 3 %. Из акцессорных присутствуют апатит (до 1 %), циркон, сфен.

Рудные минералы (до 15 %) представлены титаномагнетитом и ильменитом, вторичные минералы – хлоритом, эпидотом, серицитом, карбонатом, иногда амфиболом. Трахидолериты суордахского комплекса относятся к высокотитаРис. 2. Схема размещения ареалов расположения (границы ареалов показаны точками) улаханбамского (А), горбинского (Б), суордахского (В), сеттедабанского (Г), кыллахского (Д), ольчанского (Е) долеритовых комплексов, одновозрастных им осадочных отложений (закрашенных серым) и областей присутствия близких по возрасту базальтов в палеограбенах. Жирной линией показан контур структуры Южного Верхоянья, в пределах которого выделяются тектонические зоны К – Кыллахская; С – Сеттедабанская, Н – Нетский блок.

Цифрами указан порядковый номер ареалов распространения. А – 1 – ЭбейкэХаятахский, 2 – Улаханбамский, 3 – Нетский; Б – 1 – Горностахский, 2 – Юдомско-Хамнинский, 3 – Майский; В – Начарский; Г – 1 – Джалканский палеограбен, 2 – Восточно-Хандыгский палеограбен, 3 – Халыинский и Бурхалинский палеограбены; Д – 1 – Кыллахский, 2 – Юдомский, 3 – Ловинский, 4 – Иотканский, 5 – Майский; Е – 1 – Менкюленский ареал и Джалканский палеограбен, 2 – Бурхалинский ареал и Халыинский палеограбен.

Схема составлена Лебедевой О. Ю. по материалам Кропачева А. П., Русса В. В., Коновалова А. Л. (Карта геологических формаций Южного Верхоянья, 1 : 500 000, 2004 г., Тектоническая карта Южного Верхоянья 1 : 500 000.

(Кропачев, 2004); Станцева А. Л. (Геологическая карта листа О-(53)54 (Охотск) масштаба 1 : 1 000 000, 1982 г.; Соболева А. Е. (Соболев, 1986).

нистым, переходным к умереннокалиевым породам калиево-натриевого типа щелочности. Средний химический состав пород приведен в табл.

Сеттедабанский позднесилурийско-раннедевонский долерит-трахидолеритовый (Кропачев, 2004) комплекс, представленный силлами и дайками, имеет широкий ареал распространения и занимает практически всю площадь Сеттедабанской зоны. В пределах ареалов этого комплекса выделяются дайковые пояса субмеридионального простирания. Они протягиваются с севера на юг вдоль ареалов распространения базальтов живетского, франского и фаменского возрастов (рис. 2, Г). Дайки комплекса имеют меридиональное простирание, простые прямолинейные формы, крутые падения, мощность 10–20 м, протяженность 10–18 км, прорывают нижнепалеозойские отложения.

Мощность силлов варьирует от первых до 15–40 м, протяженность – от до 50 км. Преобладающее количество силлов размещается на севере ареала и локализовано в отложениях нижнего–среднего кембрия и верхнего кембрия– нижнего ордовика, размещаясь группами из 5–15 сближенных тел. На юге ареала силлы практически не встречаются. Время внедрения даек и силлов сеттедабанского комплекса предполагается по наблюдениям взаимоотношений даек и вмещающих пород. Определения радиологического возраста, полученные K-Ar методом, дают большой разброс результатов (Войткевич, 1977).

Основываясь на геологических данных, возраст сеттедабанского комплекса, до получения новых радиоизотопных датировок, можно считать позднесилурийским или позднесилурийско-раннедевонским (Кропачев, 2004). Породы сеттедабанского комплекса представлены долеритами, оливиновыми долеритами и трахидолеритами. В пределах единых тел наблюдаются постепенные переходы долеритов в оливинсодержащие долериты. Структура долеритов порфировая и долеритовая, пойкилоофитовая. Оливиновые долериты и долериты состоят из плагиоклаза (66 %), авгита, диопсид-геденбергита (26 %), оливина (0–12 %), иногда кварца (до 2 %). Рудные минералы представлены магнетитом, ильменитом, пирротином, пиритом – до 8 %, акцессории – апатитом, сфеном, ортитом, вторичные минералы – хлоритом, эпидотом, карбонатом, актинолитом. Трахидолериты и оливиновые трахидолериты состоят из плагиоклаза (55–65 %), титан-авгита, эгирин-авгита (20–35 %), оливина (0–8 %). Рудные минералы представлены магнетитом, ильменитом, пирротином, пиритом – до 8 %, акцессории – апатитом, сфеном, ортитом, вторичные минералы – хлоритом, эпидотом, карбонатом, актинолитом. По сравнению с долеритами других комплексов породы сеттедабанского комплекса характеризуются наибольшей степенью вторичных преобразований.

В кыллахский позднедевонский долеритовый комплекс (Кропачев, 2004) объединены меридионально ориентированные дайковые тела, расположенные в Кыллахской СФЗ и Нетском блоке. Силловая форма интрузий для магматических тел данного комплекса не характерна. Дайки кыллахского комплекса объединены в пять ареалов (рис. 2, Д). Простирание даек субмеридиональное, падение крутое (70–90о), мощность 12–15 м и протяженность до 40 км. Дайки размещены среди рифейских, вендских и ордовикских отложений, иногда прорывают породы ордовика–силура и нижнего девона. Дайки имеют плитообразную форму, хотя встречаются и тела более сложной конфигурации. Их взаимоотношения с осадочными породами вполне определенно свидетельствуют о послескладчатом проявлении дайкового магматизма. В бассейне р. Белая дайками кыллахского комплекса рассечены и смещены широтные дайки долеритов вендского горбинского комплекса. Позднедевонский возраст комплекса установлен Sm-Nd методом и составляет 374 ± 31, 372 ± и 338 ± 55 млн лет. Дайки сложены долеритами и оливиновыми долеритами.

Структуры долеритов порфировидные, с долеритовой, пойкилоофитовой, габбро-долеритовой основной массой. Минеральный состав (%): плагиоклаз – 40, авгит – 33, оливин – от 0 до 6–8. Акцессорный минерал – апатит, ильменит, магнетит (10–15%). Породы кыллахского комплекса относятся к мезократовым, умереннотитанистым, умереннокалиевым разностям долеритов калиевонатриевого типа щелочности. Средний химический состав представлен в табл.

К раннекаменноугольному ольчанскому комплексу, выделенному А. В. Сагиром и А. П. Бабичем (Сагир, 1996), относятся дайки, силлы, штоки долеритов, объединяющиеся в два небольших по размерам ареала распространения (рис. 2, Е). Тела менкюленского ареала представлены в основном штоками и силлами, имеющими в плане овальную эллипсовидную, лентовидную форму и размеры от 100 200 до 300 1200 м. Вмещающими породами для них являются доломито-известняковые отложения ордовика– силура. Южный Бурхалинский ареал объединяет немногочисленные дайки и силлы габбро-долеритов. Дайки имеют мощность около 5 м и протяженность до 1,5 км. Падение западное под углом 70–90. Мощность некоторых тел по восстанию возрастает до 300 м. Мощность их достигает 180 м, протяженность 3 км. Вмещающими породами являются отложения нижнекаменноугольной толщи. Раннекаменноугольный возраст комплекса достаточно условен и основан на геологических наблюдениях. Комплекс представлен долеритами и габбродолеритами, трахидолеритами. Структура пород офитовая и гипидиоморфнозернистая, редко – пойкилоофитовая. Минеральные состав долеритов:

плагиоклаз – 45–60 %, авгит (титан-авгит в трахидолеритах) – 30–50 %, кварц, микрографические срастания кварца и калиевого полевого шпата – 3–5 до 12–15 %, апатит – 1–2 %, редкие зерна рутила, сфена, ильменит – 2–10 %.

Долериты и трахидолериты ольчанского комплекса относятся к мезократовым, умереннокалиевым разностям долеритов калиево-натриевого типа щелочности и к высокотитанистым, умереннощелочным трахидолеритам. Средний химический состав приведен в табл.

2. В долеритовых комплексах выделены две группы пород: 1 – кварцевые долериты, долериты, в меньшей степени оливиновые долериты;

2 – трахидолериты, оливиновые трахидолериты. К первой группе отнесены породы R3, V2, D3, второй – O2–3. В состав S2–D1 и C1 комплексов входят породы двух групп. Для пород первой группы характерны Рис. 3. Диаграмма ТАС для долеритов (А) и трахидолеритов (Б) Южного Верхоянья (Петрографический кодекс, 2010). В – диаграмма главных компонент, построенная с помощью факторного анализа. В таблице на диаграмме представлены величины нагрузок. Г – диаграмма зависимости TiO2–K2O (Голубева, 2004).

повышенные относительно регионального кларка (средние для долеритов R3–C1 Южного Верхоянья) содержания SiO2, Al2O3, Fe2O3, иногда тяжелых РЗЭ и пониженные K2O, Na2O, P2O5, LILE, HFSE, легких РЗЭ. Для пород второй группы характерны повышенные содержания TiO2, MgO, Na2O, P2O5, РЗЭ, особенно легких, HFSE, Th, U, Pb, Zn, и пониженные сидерофильных элементов.

Среди долеритов Южного Верхоянья по вещественным характеристикам выделяются две группы комплексов: 1 – кварцевые долериты, долериты, оливиновые долериты; 2 – трахидолериты, оливиновые трахидолериты. К первой группе относятся породы позднерифейского улаханбамского комплекса, поздневендского горбинского комплекса, позднедевонского кыллахского комплекса (рис. 3, А). К трахидолеритам отнесены породы средне-позднеордовикского суордахского комплекса (рис. 3, Б). В состав сеттедабанского и ольчанского комплексов входят породы двух групп (рис. 3, А, Б). На диаграмме ТАС точки составов долеритов улаханбамского, горбинского и кыллахского комплексов попадают в поля базальтов и незначительно в поля трахибазальтов и умереннощелочных пикробазальтов (рис. 3, А); а трахидолеритов суордахского, сеттедабанского и ольчанского комплексов – в поля трахибазальтов и незначительно базальтов и умереннощелочных пикробазальтов (рис. 3, Б).

Долериты первой группы комплексов, наиболее ярким представителем которой является улаханбамский комплекс, характеризуются повышенными относительно регионального кларка содержаниями SiO2, Al2O3, Fe2O3, СаО и пониженными TiO2, P2O5; трахидолериты второй группы, типичным представителем которой является суордахский комплекс, характеризуются повышенными содержаниями TiO2, P2O5, MgO и пониженными SiO2, Al2O3, Fe2O3, СаО, MnO (рис. 3, В). Характерной особенностью трахидолеритов является повышенное содержание TiO2 (рис. 3, Г). Породы сеттедабанского комплекса содержат в своем составе долериты и трахидолериты и имеют переходные петрохимические характеристики.

Содержание микроэлементов сравнивалось с региональным кларком, полученным при вычисления среднего из совокупности всех рассматриваемых долеритов. Средние значения для каждого из комплексов и вычисленного регионального кларка приведены в табл. Долериты и кварцевые долериты улаханбамского комплекса характеризуются повышенными относительно регионального кларка Co, Cr, Cu, Pb и пониженными LILE, HFSE, сидерофильных элементов, кроме Cr, Cu; долериты горбинского комплекса характеризуются повышенными содержаниями Zr, Cr, Ni и пониженными LILE, HFSE, всех РЗЭ; кыллахского – повышенными содержаниями Ba, Rb, Cr, Ni, V, Yb и пониженными HFSE и всех РЗЭ;

сеттедабанского – повышенными Sr и пониженными Ba, Rb, Hf, Pb, средние содержания микроэлементов этого комплекса близки к региональному кларку, а определения отдельных анализов имеют большой разброс значений, что может объясняться неоднородностью состава комплекса.

Средние содержания петрогенных окислов и малых элементов в долеритах и трахидолеритах Рис. 4. Диаграммы зависимости отношений малых элементов в долеритах (синий контур) и трахидолеритах (оранжевый контур) Южного Верхоянья.

А – классификационная диаграмма Nb/Y – Zr/TiO2 (ppm) (Winchester, Floyd, 1977); Б – Y/Nd–Na2O+K2O. В – La–Sm, Г – La–Nb, Д – Y–Zr, Е – Zr/4–Y–Nb*2 (Meschede, 1986).

Автором разработаны геохимические критерии расчленения пород рассматриваемых комплексов. Наиболее информативными элементами-индикаторами являются La, Nb, Zr и Y. На классификационной диаграмме Nb/Y–Zr/ TiO (рис. 4, А) точки составов отчетливо делятся на две группы и ложатся в поля базальтов и трахибазальтов. Диаграмма Y/Nd–Na2O+K2O (рис. 4, Б) демонстрирует уменьшение отношения Y/Nd с ростом щелочности. На диаграммах La–Sm (рис. 4, В), La–Nb (рис. 4, Г), Y–Zr (рис. 4, Д), Zr/4–Y–Nb*2 (рис. 4, Е) точки составов образуют два отчетливых поля – долеритов и трахидолеритов с повышенными содержаниями HFSE и легких РЗЭ. Поля составов горбинского, Рис. 5. Диаграмма зависимости отношений малых элементов в долеритах Южного Верхоянья.

А – диаграмма Th/Yb–Ta/Yb (по Pearce, 1983), Б – La/Nb–Ba/Nb. (Условные обозначения см. рис. 4).

Рис. 6. Диаграмма содержаний редкоземельных элементов, нормализованных по хондриту (Sun S. S., McDonough W. F., 1989). А – долериты, Б – трахидолериты.

кыллахского и улаханбамского комплексов практически на всех диаграммах перекрываются. Отделить долериты улаханбамского комплекса от кыллахского можно с помощью диаграммы Th/Yb–Ta/Yb (рис. 5, А) а улаханбамские от горбинских с помощью диаграммы – La/Nb–Ba/Nb (рис. 5, Б).

Различия в содержаниях РЗЭ демонстрируются на спайдерграммах (рис. 6, А, Б). Нормализация проводилась по хондриту (Sun S. S., McDonough W. F., 1989). Для кварцевых долеритов наблюдается пологий тренд (La/Lu = 17–23), для трахидолеритов – более крутой (La/Lu = 37–64).

3. Установлено, что различие составов долеритов первой группы комплексов и трахидолеритов второй группы комплексов может быть связано с вариациями глубинности генерации магматического расплава при различной степени плавления мантийного протолита, что отражается в площадях ареалов рассматриваемых комплексов.

Проведенный анализ петрохимических и геохимических особенностей долеритов и трахидолеритов рассматриваемых комплексов показал ряд особенностей петрогеохимии выделенных групп комплексов. В частности – содержание легких и тяжелых РЗЭ. В долеритах наблюдаются пониженные, относительно регионального кларка, содержания легких РЗЭ и повышенные тяжелых РЗЭ, в трахидолеритах наблюдается повышенное содержание легких и тяжелых РЗЭ.

При частичном плавлении протолита из-за различной когерентности легких и тяжелых редкоземельных элементов, эти элементы в различных содержаниях переходят и остаются в расплаве. В первых незначительных порциях расплава содержание La оказывается большим, чем в последующих за счет больших объемов выплавившегося расплава. Тяжелые РЗЭ обнаруживают незначительно меньшую степень некогерентности и с увеличением степени плавления и последующей фракционной кристаллизации содержание Yb растет, а отношение La/Yb падает. На рис. 7, А показано, что долериты и кварцевые долериты образованы при больших степенях плавления, а трахидолериты при сравнительно меньших. Диаграмма, предложенная японскими геохимиками (Onuma et al.) и дополненная Говоровым и Голубевой (1995) (рис. 7, Б), позволяющая количественно оценить степень парциального плавления исходного субстрата, также подтверждает это предположение. Основным элементом диаграммы является прямая (Р), проведенная под углом 45 к осям, градуированная по степени парциального плавления перидотитового (пиролитового) субстрата верхней мантии. Точки составов долеритов ложатся на линию плавления метаперидотитов со степенью парциального плавления около 10 %, а трахидолериты – на линию плавления калиевых эклогитов со степенью плавления около 2 %. Горизонтальное направление вариации состава пород соответствует тренду фракционирования плагиоклаза, а направленное под углом 30 к горизонтальной оси соответствует тренду кристаллизации клинопироксена. Различия субстрата, подвергающегося плавлению, иллюстрируется также диаграммами (рис. 8, А и Б), на которых в координатах Zr–Y и Zr–Nb точки составов долеритов и трахидолеритов образуют разнонаправленные тренды, которые Рис. 7. Диаграммы зависимостей отношений элементов в долеритах и трахидолеритах Южного Верхоянья.

А – La/Yb–La (Taylor, 1985); Б – Ba/Ca–Sr/Ca (Onuma et al., 1981; Голубева, 2004).

Рис. 8. Диаграммы зависимости малых элементов в долеритах и трахидолеритах Южного Верхоянья.

А – Zr–Y, (Симонов, 2005), Б – Zr-Nb, (Симонов, 2005) стрелами показаны тренды 1 – платобазальтовые магматические системы, 2 – океанические острова (Симонов, 2005).

совпадают с полученными В. А. Симовым (2005) по расплавным включениям в пироксене из пород базальтового состава. Кварцевые долериты Южного Верхоянья обнаруживают сходство с платобазальтами, а трахидолериты – с базальтами океанических остров.

Вывод о различной степени парциального плавления пород двух выделяемых групп комплексов согласуется с объемами внедрившихся пород, наблюдаемыми на современной дневной поверхности, то есть с площадями ареалов распространения рассматриваемых комплексов (рис. 2). Наибольшими площадями характеризуются долериты улаханбамского, горбинского и кыллахского комплексов, наименьшими – трахидолеритов суордахского. Ареал распространения сеттедабанского комплекса занимает площади, сопоставимые с «улаханбамскими», но его объемы должны быть пересмотрены, так как в настоящее время в него включены долериты и трахидолериты.

4. Установлено, что долеритовые комплексы Южного Верхоянья имеют сходные характеристики с долеритовыми комплексами Северного Верхоянья и авлакогенов Сибирской платформы, что позволяет предположить возможность образования долеритовых комплексов Южного Верхоянья в обстановке континентального рифтогенеза.

Долеритовый дайковый магматизм рифейского, вендского и палеозойского возраста Сибирской платформы и Верхоянского складчато-надвигового пояса проявлялся многократно и охватил значительные площади. Структурный план рифейского яруса на территории Сибирской платформы определяется линейными грабенообразными прогибами – авлакогенами – протяженностью в несколько сот километров при ширине в несколько десятков километров.

Авлакогены прослеживаются от фронтальных зон орогенных поясов и затухают в пределах платформы. Мощность рифейских отложений в авлакогенах составляет 2000–4000 м (Парфенов, 2001). Магматические породы основного состава рифейского возраста развиты на Анабарском и Алдано-Становом щитах, в пределах Оленекского поднятия, Уджинского и Уринского авлакогенов, в южном секторе Верхоянского складчато-надвигового пояса и связываются большей частью исследователей с представлениями о развитии на данной территории процессов рифтогененза (Гусев и др., 1998; Шпунт, 1987; Олейников, 1989). По вещественному составу, возрасту и морфологии тел позднерифейскому кулаханбамскому комплексу наиболее близки комплексы позднерифейских долеритовых силлов и даек Уджинскогого поднятия и силлов и даек позднерифейских кварцевых габбро-долеритов Уринского авлакогена и Оленекского поднятия. Петрохимически долериты этих районов характеризуются близкими к улаханбамским содержаниями петрогенных окислов (рис. 9, А, Б), но часть из них перекрывается полем составов трахидолеритов второй группы.

Магматические образования в составе венд-нижнепалеозойского структурного яруса расположены, кроме Южного Верхоянья, на северо-восточном склоне Оленекского поднятия и в Северном Верхоянье (хр. Хараулах). Силлы и дайки этих районов сложены трахидолеритами, с калиево-натриевым характером щелочности, умеренно повышенной титанистостью и пониженным содержанием фосфора. Трахидолериты этих районов обнаруживают сходство по вещественному составу с ордовикскими высокотитанистыми трахидолеритами суордахского комплекса (рис. 10, А, Б). А. К. Худолей (2001, 2003) и М. Д. Булгакова (1990) рассматривают вендские трахидолериты в качестве рифтогенных образований кембрийско-ордовикского этапа рифтогенеза Рис. 9. Сравнительная характеристика кварцевых долеритов и долеритов Южного Верхоянья и некоторых долеритовых комплексов Сибирской платформы по петрохимическому составу.

А – диаграмма зависимости TiO2–K2O в долеритах первой группы (синий контур) и трахидолеритах второй группы (оранжевый контур) и некоторых позднерифейских долеритовых комплексов Сибирской платформы (Олейников, 1983). Б – диаграмма зависимости SiO2–Na2O+K2O в долеритах первой группы (синий контур) и трахидолеритах второй группы (оранжевый контур) и некоторых позднерифейских долеритовых комплексов Сибирской платформы (Олейников, 1983).

Рис. 10. Сравнительная характеристика трахидолеритов Южного Верхоянья и вендских трахидолеритов хр. Хараулах и Оленекского поднятия по петрохимическому составу.

А – диаграмма зависимости TiO2–K2O в долеритах и трахидолеритах Южного Верхоянья и хр. Хараулах и Оленекского поднятия (Олейников, 1983). Б – диаграмма зависимости SiO2–Na2O+K2O в долеритах и трахидолеритах Южного Верхоянья и трахидолеритов хр. Хараулах и Оленекского поднятия (Олейников, 1983). Синим контуром обозначены составы долеритов Южного Верхоянья, оранжевым контуром обозначены трахидолериты Южного Верхоянья.

пассивной окраины Сибирской платформы. По данным А. К. Худолея, раннепалеозойский рифтогенез не был одновременным по всей территории и, вероятно, состоял из нескольких фаз и раскрывался с севера на юг.

Структурный план среднепалеозойского яруса определяется широким проявлением процессов рифтогенеза на восточной окраине Сибирской платформы (Парфенов, 2001; Булгакова, 1990; Колодезников, 1988; Левашов, 1975;

Масайтис, 2006). Дайковые комплексы размещаются в бортах линейных грабенов – авлакогенов, которые начинаются в районе фронта Верхоянского складчато-надвигового пояса и затухают в глубь платформы. В этих районах располагаются также поля кимберлитов, базальтовые трубки взрыва и массивы щелочно-ультраосновных пород с карбонатитами. Силлы и дайки пород основного состава наиболее распространены в пределах Патомско-Вилюйского авлакогена, в северном (Хараулах) и южном (хр. Сетте-Дабан) секторах Верхоянского складчато-надвигового пояса. На северо-западном и юго-западном бортах Патомско-Вилюйского авлакогена располагаются ВилюйскоМархинская и Чаро-Синская дайковые зоны, представленные протяженными поясами даек и силлов долеритов и кварцевых долеритов, а также монцонитРис. 11. Сравнительная характеристика среднепалеозойских трахидолеритов Южного Верхоянья и некоторых долеритовых комплексов Сибирской платформы и Северного Верхоянья по петрохимическому составу и распределению РЗЭ.

А – диаграмма зависимости TiO2–K2O в долеритах первой группы (синий контур) и трахидолеритах второй группы (желтый контур) и некоторых палеозойских долеритовых комплексов Сибирской платформы (Масайтис, 2006) и Северного Верхоянья (Олейников, 1983). Б – диаграмма нормированного распределения РЗЭ (нормализация проводилась к хондриту – по Saunders, 1984) в трахидолеритах Южного Верхоянья и некоторых долеритовых комплексов Патомско-Вилюйского авлакогена (Масайтис, 2006).

порфиров и граносиенит-порфиров. В осевой части авлакогена располагается Контайско-Ждербинская дайковая зона, имеющая меньшие размеры. На диаграмме TiO2–K2O (рис. 11, А) и спайдер-диаграмме (рис. 11, Б) иллюстрируется сходство состава палеозойских долеритов трахидолеритов Южного Верхоянья и палеозойских интрузивных комплексов Вилюйско-Патомского авлакогена (вилюйско-мархинского, чаро-синского, контайско-джербинского, нучалинского). По данным А. К. Худолея (2003), девонский рифтогенез происходил вдоль всей восточной окраины Сибирского палеоконтинента и, начавшись в среднем девоне в Южном Верхоянье, распространился к началу франского века на всю восточную окраину Палео-Сибири.

При построении дискриминационных диаграмм, разработанных для реконструкции геодинамических обстановок формирования базитовых комплексов, точки составов долеритов и трахидолеритов Южного Верхоянья, как правило занимают поля внутриплитных базальтов. Использовались диаграммы Ti/1000–V (рис. 12, А), Zr–Zr/Y (рис. 12, Б), Nb/Y – Ti/Y (рис. 12, В), Zr–Ti (рис. 12, Г).

Рис. 12. Дискриминационные диаграммы для долеритов и трахидолеритов Южного Верхоянья. А – Ti/1000–V (Shervais, 1982), Б – Zr–Zr/Y (Pearce J. A., 1979), В – Nb/Y–Ti/Y (Pearce, 1982), Г – Zr–Ti (Pearce, 1982)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы: в пределах Южного Верхоянья выделяются шесть долеритовых комплексов R3, V2, O2–3, S2–D1, D3, C1 возрастов. В процессе работы были выделены их ареалы распространения и уточнены геологические и вещественные характеристики.

По вещественным характеристикам удается выделить две группы пород:

1 – кварцевые долериты, долериты, в меньшей степени оливиновые долериты;

2 – трахидолериты, оливиновые трахидолериты. К первой группе отнесены породы R3, V2, D3, второй – O2–3. В состав S2–D1 и C1 комплексов входят породы двух групп. Для пород первой группы характерны повышенные относительно регионального кларка (средние для долеритов R2–C1 Южного Верхоянья) содержания SiO2, Al2O3, Fe2O3, иногда тяжелых РЗЭ и пониженные K2O, Na2O, P2O5, LILE, HFSE, легких РЗЭ. Для пород второй группы характерны повышенные содержания TiO2, MgO, Na2O, P2O5, РЗЭ, особенно легких, HFSE, Th, U, Pb, Zn, и пониженные сидерофильных элементов.

Различие составов пород двух групп может быть связано с изменением условий генерации магматического расплава в процессе перемещения области магмообразования от верхних частей литосферы в более глубинные при уменьшении степени плавления мантийного протолита, что отражается в площадях ареалов рассматриваемых комплексов. Сопоставление особенностей гипабиссальных долеритовых интрузий Южного Верхоянья с долеритовыми телами Сибирской платформы и Северного Верхоянья показывает, что комплексы Южного Верхоянья имеют в этих структурах возрастные и вещественные аналоги. Долериты и кварцевые долериты R3, V2, D3 обнаруживают сходство с позднерифейскими долеритами Уджинского поднятия и Уринского авлакогена и Оленекского поднятия, а также с мезозойскими долеритовыми комплексами востока и севера Сибирской платформы. Трахидолериты O2–3, S2–D1, C1 по вещественным характеристикам и морфологии тел сходны с трахидолеритами хр. Хараулах; долериты – с долеритами дайковых комплексов Вилюйско-Патомского авлакогена.

Аналогия вещественных и геологических характеристик перечисленных комплексов, образование которых связывается (Олейников, Масайтис, Худолей, Булгакова, Левашев, Колодезников) с континентальным рифтогенезом, с характеристиками долеритовых комплексов Южного Верхоянья позволяет присоединиться к представлениям о формировании этих комплексов в том же геодинамическом режиме.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лебедева О. Ю. Расчленение и корреляция рифейских и палеозойских дайковых комплексов долеритов Южного Верхоянья // Геология и металлогения ультрамафит-мафитовых и гранитоидных интрузивных ассоциаций складчатых областей.

Материалы научной конференции (X чтения А. Н. Заварицкого). – Екатеринбург:

Институт геологии и геохимии Уро РАН, 2004. С. 129–132.

2. Лебедева О. Ю. Тектонические режимы, динамика осадконакопления и дайковые габбро-долеритовые комплексы рифея–палеозоя Южного Верхоянья // XXXVII Тектоническое совещание. Эволюция тектонических процессов в истории Земли. – М., 2004. C. 47–50.

3. A. K. Khudoley, A. G. Kropachev, V. I. Tkachenko, A. G. Rublev, S. A. Sergeev, D. I. Matukov and O. Yu. Lyahnitskaya. Mesoproterozoic to neoproterozoic evolution of the Siberian craton and adjacent microcontinents: an overview with constraints for a laurentian connection, Proterozoic Geology of Western North America and Siberia SEPM Special Publication No 86, Copyright 2006, p. 209–226.

4. Лебедева О. Ю. Рифейские и палеозойские дайковые долеритовые комплексы Сетте-Дабана // Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики. Т. 1. – М., 2008. С. 475–478.

5. Лебедева О. Ю. Данные изотопного датирования долеритовых комплексов Южного Верхоянья позднерифейского и позднедевонского возрастов // Чтения памяти П. Н. Чирвинского. – Пермь, 2012 (в печати).

6. Лебедева О. Ю. О возрасте долеритовых комплексов Южного Верхоянья // Региональная геология и металлогения, 2012, № 49 (в печати).

Отпечатано на Картографической фабрике ВСЕГЕИ