Условия формирования пород и источники магм позднекайнозойского Удоканского вулканического плато
- Авторы: Ярмолюк В.В.1, Саватенков В.М.2, Козловский А.М.1, Ступак Ф.М.1, Кузнецов М.В.2, Шпакович Л.В.2
-
Учреждения:
- Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
- Институт геологии и геохронологии докембрия РАН
- Выпуск: Том 31, № 1 (2023)
- Страницы: 3-28
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0869-5903/article/view/137136
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869590323010107
- EDN: https://elibrary.ru/BKWRYL
- ID: 137136
Цитировать
Аннотация
Удоканское вулканическое плато (УВП), подобно другим областям позднекайнозойской вулканической провинции Центральной Азии, сформировалось в интервале от среднего миоцена до плейстоцена. Его продукты обладают повышенной щелочностью и по составу варьируют от щелочных пикробазальтов и базанитов до щелочных трахитов. Изменения составов контролировалось двумя трендами дифференциации, отвечавшими разным условиям образования исходных магм. Породы с низкими содержаниями SiO2 (<45 мас. %) образовались из расплавов низких степеней плавления, возникших в условиях повышенных давлений и температур. Образование пород, отвечающих интервалу составов 45–61 мас. % SiO2 было связано с дифференциацией базальтовых расплавов, которые возникли на меньших глубинах и при меньших температурах. Геохимические характеристики базальтоидов УВП сближают их с базальтами OIB-типа. Близки они и по изотопному составу Sr, Nd, Pb, отвечая параметрам умеренно деплетированной мантии, которая близка к составу источников океанических базальтов, отвечающих мантии глубинных мантийных плюмов. Соответствующий мантийный компонент присутствует в составе источников других вулканических областей позднекайнозойской внутриплитной вулканической провинции Центральной Азии, что указывает на участие в образовании этих областей нижнемантийного плюма.
Ключевые слова
Об авторах
В. В. Ярмолюк
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
Email: v.m.savatenkov@ipgg.ru
Россия, Москва
В. М. Саватенков
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: v.m.savatenkov@ipgg.ru
Россия, Санкт-Петербург
А. М. Козловский
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
Email: v.m.savatenkov@ipgg.ru
Россия, Москва
Ф. М. Ступак
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
Email: v.m.savatenkov@ipgg.ru
Россия, Москва
М. В. Кузнецов
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН
Email: v.m.savatenkov@ipgg.ru
Россия, Санкт-Петербург
Л. В. Шпакович
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН
Email: v.m.savatenkov@ipgg.ru
Россия, Санкт-Петербург
Список литературы
- Глебовицкий В.А., Никитина Л.П., Салтыкова А.К. и др. Термальная и химическая неоднородность верхней мантии Байкало-Монгольского региона // Петрология. 2007. Т. 15. № 1. С. 62–92.
- Грачев А. Ф. Хамар-Дабан – горячая точка Байкальского рифта: данные химической геодинамики // Физика Земли. 1998. № 3. С. 3–28 .
- Диденко А.Н., Каплун В.Б., Малышев Ю.Ф. и др. Глубинное строение и металлогения Восточной Азии. Владивосток: Дальнаука, 2010. 332 с.
- Добрецов Н.Л., Буслов М.М., Василевский А.Н. Геодинамические комплексы и структуры Забайкалья, их отражение в гравитационных полях // Геология и геофизика. 2019. Т. 60. № 3. С. 301–317.
- Зорин Ю.А., Турутанов Е.Х. Региональные изостатические аномалии силы тяжести и мантийные плюмы в южной части Восточной Сибири (Россия) и в Центральной Монголии // Геология и геофизика. 2004. Т. 45. № 10. С. 1248–1258.
- Зорин Ю.А., Турутанов Е.Х. Плюмы и геодинамика Байкальской рифтовой зоны // Геология и геофизика. 2005. Т. 46. № 7. С. 685–699.
- Зорин Ю.А., Турутанов Е.Х., Кожевников В.М. и др. О пpиpоде кайнозойcкиx веpxнемантийныx плюмов в Воcточной Cибиpи (Pоccия) и Центpальной Монголии // Геология и геофизика. 2006. Т. 47. № 10. С. 1060–1074.
- Киселев А.И., Медведев М.Е., Головко Г.А. Вулканизм Байкальской рифтовой зоны и проблемы глубинного магмообразования. Новосибирск: Наука, 1979. 164 с.
- Литаcов К.Д., Добpецов Н.Л., Cоболев А.В. Cвидетельcтва pеакционного пpоcачивания pаcплава в веpxней мантии по данным изучения пеpидотитовыx кcенолитов из базальтов Витимcкого и Удоканcкого вулканичеcкиx полей Забайкалья // Докл. АН. 1999. Т. 368. № 4. С. 525–529.
- Литаcов К.Д., Литаcов Ю.Д., Иванов А.В. и др. Удоканское вулканическое поле: строение верхней мантии по данным изучения перидотитовых ксенолитов в позднекайнозойских базальтоидах // Геология и геофизика. 2006. Т. 47. № 1. С. 132–152.
- Лобковский Л.И., Рамазанов М.М., Котелкин В.Д. Развитие модели верхнемантийной конвекции, сопряженной с зоной субдукции, с приложениями к мел-кайнозойской геодинамике Центрально-Восточной Азии и Арктики // Геодинамика и тектонофизика. 2021. Т. 12. № 3. https://doi.org/10.5800/GT-2021-12-3-0533
- Мордвинова В.В., Кобелев М.М., Треусов А.В. и др. Глубинное строение переходной зоны Сибирская платформа–Центрально-Азиатский подвижный пояс по телесейсмическим данным // Геодинамика и тектонофизика. 2016. Т. 7. № 1. С. 85–103.
- Новейший вулканизм Северной Евразии: закономерности развития, вулканическая опасность, связь с глубинными процессами и изменениями природной среды и климата // Изменение окружающей среды и климата: природные и связанные с ними техногенные катастрофы. В 8 томах. Пред. ред. кол. Н.П. Лаверов. М.: ИГЕМ РАН, ИФЗ РАН, 2008. Т. 2. 280 с.
- Петрографический кодекс. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2008. 198 с.
- Покровский Б.Г. Изотопные характеристики щелочных эффузивов Удоканского хребта // Геохимия. 1991. № 7. С. 995–1003.
- Рассказов С.В. Базальтоиды Удокана (Байкальская рифтовая зона). Новосибирск: Наука СО, 1985. 142 с.
- Рассказов С.В., Чувашова И.С. Вулканизм и транстенсия на северо-востоке Байкальской рифтовой системы. Новосибирск: “ГЕО”, 2018. 374 с.
- Рассказов С.В., Бовен А., Андре Л. и др. Эволюция магматизма северо-востока Байкальской рифтовой системы // Петрология. 1997. Т. 5. № 2. С. 115–136.
- Рассказов С.В., Чувашова И.С., Ясныгина Т.А. и др. Калиевая и калинатровая вулканические серии в кайнозое Азии. Новосибирск: “ГЕО”, 2012. 351 с.
- Ступак Ф.М. Кайнозойский вулканизм хребта Удокан. Новосибирск: Наука, 1987. 169 с.
- Ступак Ф.М., Лебедев В.А., Кудряшова Е.А. Этапы и ареалы позднекайнозойского вулканизма хребта Удокан (Забайкалье) по данным геохронологических исследований // Вулканология и сейсмология. 2008. № 1. С. 35–45.
- Ступак Ф.М., Лебедев В.А., Кудряшова Е.А. Структурно-вещественные комплексы позднекайнозойского Удоканского лавового плато: закономерности распределения и ассоциации пород // Вулканология и сейсмология. 2012. № 3. С. 46–58.
- Ярмолюк В.В., Иванов В.Г. Магматизм и геодинамика Западного Забайкалья в позднем мезозое и кайнозое // Геотектоника. 2000. № 2. С. 43–64.
- Ярмолюк В.В., Коваленко В.И., Иванов В.Г. Внутриплитная позднемезозойская–кайнозойская вулканическая провинция Центральной–Восточной Азии – проекция горячего поля мантии // Геотектоника. 1995. № 5. С. 41−67.
- Ярмолюк В.В., Кудряшова Е.А., Козловский А.М., Саватенков В.М. Позднемеловой–раннекайнозойский вулканизм Южной Монголии – след Южно-Хангайской горячей точки мантии // Вулканология и сейсмология. 2007. № 1. С. 3–31.
- Ярмолюк В.В., Кудряшова Е.А., Козловский А.М., Саватенков В.М. Позднекайнозойская вулканическая провинция Центральной и Восточной Азии // Петрология. 2011. Т. 19. № 4. С. 341–362.
- Ashchepkov I.V., André L., Downes H., Belyatsky B.A. Pyroxenites and megacrysts from Vitim picrite-basalts (Russia): Polybaric fractionation of rising melts in the mantle? // J. Asian Earth Sci. 2011. V. 42. P. 14–37.
- Adam J., Green T. Trace element partitioning between mica- and amphibole-bearing garnetlherzolite and hydrous basanitic melt: 1. Experimental results and the investigation of controls on partitioning behavior // Contrib. Mineral. Petrol. 2006. V. 152 P. 1–17
- Barry T.L., Saunders A.D., Kempton P.D. et al. Petrogenesis of Cenozoic basalts from Mongolia: Evidence for the role of asthenospheric versus metasomatised lithospheric mantle sources // J. Petrol. 2003. V. 44. P. 55–91.
- Be’dard J.H. A catalytic delamination-driven model for coupled genesis of Archaeancrust and sub-continental lithospheric mantle // Geochim. Cosmochim. Acta. 2006. V. 70. P. 1188–1214.
- Carlson R.W., Ionov D.A. Compositional characteristics of the MORB mantle and bulk silicate earth based on spinel peridotites from the Tariat Region, Mongolia // Geochim. Cosmochim. Acta. 2019. V. 257. P. 206–223.
- Chen M., Niu F., Liu Q., Tromp J. Mantle-driven uplift of Hangai Dome: New seismic constraints from adjoint tomography // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42. № 17. P. 6967–6974.
- Cunningham D. Active intracontinental transpressional mountain building in the Mongolian Altai: Defining a new class of orogen // Earth Planet. Sci. Lett. 2005. V. 240. P. 436–444.
- DePaolo D.J., Wasserburg G.J. Inferences about magma sources and mantle structure from variations of 143Nd/144Nd // Geophysi. Res. Lett. 1976. V. 3. Iss. 12. P. 743–746.
- Hart S.R. A large-scale isotope anomaly in the southern hemispheremantle // Nature. 1984. V. 309. P. 753–757.
- Herzberg C., Asimow P.D. Petrology of some oceanic island basalts: PRIMELT2.XLS software for primary magma calculation // Geochem. Geophys. Geosyst. 2008. V. 9. Q09001. https://doi.org/10.1029/2008GC002057
- Hirschmann M.M., Kogiso T., Baker M.B., Stolper E.M. Alkalic magmas generated by partial melting of garnet pyroxenite // Geology. 2003. V. 31. № 6. P. 481–484.
- Gale A., Dalton C.A., Langmuir C.H. et al. The mean composition of ocean ridgebasalts // Geochem. Geophys. Geosyst. 2013. V. 14. P. 489–518. https://doi.org/10.1029/2012GC004334
- Hunt A.C., Parkinson I.J., Harris N.B.W. et al. Cenozoic volcanism on the Hangai Dome, Central Mongolia: Geochemical evidence for changing melt sources and implications for mechanisms of melting // J. Petrol. 2012. V. 53. P. 1913–1942
- Hofmann A.W., Jochum K.P., Seufert M., White W.M. Nb and Pb in oceanic basalts: New constraints on mantle evolution // Earth Planet. Sci. Lett. 1986. V. 79. P. 33–45.
- Ionov D. Mantle structure and rifting processes in the Baikal-Mongolia region: Geophysical data and evidence from xenoliths in volcanic rocks // Tectonophysics. 2002. V. 351. P. 41–60.
- Ionov D.A., Hofmann A.W., Shimizu N. Metasomatism-induced melting in mantle xenoliths from Mongolia // J. Petrol. 1994. V. 35. P. 753–785.
- Ionov D.A., Ashchepkov I., Jagoutz E. The provenance of fertile off-craton lithospheric mantle: Sr-Nd isotope and chemical composition of garnet and spinel peridotite xenoliths from Vitim, Siberia // Chemical Geol. 2005. V. 217. P. 1–75
- Johnson J.S., Gibson S.A., Thompson R.N. et al. Volcanism in the Vitim volcanic fi eld, Siberia: Geochemical evidence for a mantle plume beneath the Baikal Rift Zone // J. Petrol. 2005. V. 46. № 7. P. 1309–1344.
- Le Voyer M., Kelley K.A., Cottrell E., Hauri E.H. Heterogeneity in mantle carbon contentfrom CO2-undersaturated basalts // Nature. 2017. P. 1–8
- McCulloch M.T., Gamble J.A. Geochemical and geodynami-cal constraints on subduction zone magmatism // Earth Planet. Sci. Lett. 1991. V. 102. P. 358–374.
- McKenzie D. Some remarks on the movement of small melt fractions in the mantle // Earth Planet. Sci. Lett. 1989. V. 95. P. 53–72.
- McCulloch M.T., Wasserburg G.J. Sm-Nd and Rb-Sr chronology of continental crust formation // Science. 1978. V. 200. P. 1003–1011
- Morimoto N., Fabries J., Ferguson A.K. et al. Nomenclature of pyroxenes // Mineral. Mag. 1988. V. 52. P. 535–550.
- Neymark L.A., Kovach V.P., Nemchin A.A. et al. Late Archaean intrusive complexes in the Olekma granite-greenstone terrain (eastern Siberia): Geochemical and isotopic study // Precambr. Res. 1993. V. 62. Iss. 4. P. 453–472.
- O’Hara M.J. The bearing of phase equilibria studies in synthetic and natural systems on the origin and evolution of basic and ultrabasic rocks // Earth-Sci. Rev. 1968. V. 4. P. 69–133.
- O’Reilly S.Y., Griffin W.L. Mantle Metasomatism // Metasomatism and the Chemical Transformation of Rock SE-8. Eds. D.E. Harlov, A. Håkon. Berlin, Heidelberg: Springer, 2013. P. 471–533.
- Palme H., O’Neill H.S.C. Cosmochemical estimates of mantle composition // Treatise on Geochemistry. 2-nd ed. 2014. V. 3. P. 1–39. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-095975-7.00201-1
- Pearce J.A. Geochemical fingerprinting of oceanic basalts with applications to ophiolite classification and the search for archean oceanic crust // Lithos. 2008. V. 100. P. 14–48.
- Perepelov A., Kuzmin M., Tsypukova S. et al. Late cenozoic Uguumur and Bod-Uul volcanic centers in Northern Mongolia: Mineralogy, geochemistry, and magma sources // Minerals. 2020. V. 10. № 7. https://doi.org/10.3390/min10070612
- Pilet S., Baker M.B., Stolper E.M. Metasomatized lithosphere and the origin of alkaline lavas // Science. 2008. V. 320. P. 916–919.
- Putirka K. Thermometers and barometers for volcanic systems // Rev. Mineral. Geochem. 2008. V. 69. P. 61–120.
- Rhodes J.M., Dungan M.A., Blanchard D.P., Long P.E. Magma mixing at mid-ocean ridges: Evidence form basalts drilled near 22° N on the mid-Atlantic ridge // Tectonophys. 1979. V. 55. P. 5–61.
- Rudnick R.L., Gao S. Composition of the continental crust // Ed. R.L. Rudnick. The Crust. Treatise on Geochemistry. Oxford. 2003. V. 3. P. 1–64.
- Smith P.M., Asimow P. Adiabat-1ph: A new public front-end to the MELTS, pMELTS, and pHMELTS models // Geochem. Geophys. Geosyst. 2005. V. 6. P. 1525–2027. https://doi.org/10.1029/2004GC000816
- Sobolev A.V., Hofmann A.W., Kuzmin D.V. et al. The amount of recycled crust in sources of mantle-derived melts // Science. 2007. V. 316. P. 412–417.
- Sun S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: Implications for mantle composition and processes // Eds. A.D. Saunders, M.J. Norry. Magmatism in the Ocean Basins. Geol. Soc. London. 1989. Special Publ. 42. P. 313–345.
- Taylor S.R., McLennan S.M. The continental crust: Its composition and evolution; an examination of the geochemical record preserved in sedimentary rocks. Oxford: Blackwell, 1985. V. 312.
- Togtokh K., Miao L., Zhang F. et al. Major, trace element, and Sr-Nd isotopic geochemistry of Cenozoic basalts in Central-North and East Mongolia: Petrogenesis and tectonic implication // Geol. J. 2019. V. 54. P. 3660–3680.
- Wang C., Liu Y., Min N. et al. Paleo-Asian oceanic subduction-related modification of the lithospheric mantle under the North China Craton: Evidence from peridotite xenoliths in the Datong basalts // Lithos. 2016. V. 261. P. 109–127.
- Wang E.C. Timing of the initial collision between the Indian and Asian continents // Sci. China Earth Sci. 2017. V. 60. P. 626–634.
- Willbold M., Stracke A. Trace element composition of mantle end-members: Implications for recycling of oceanic and upper and lower continental crust // Geochem. Geophys. Geosyst. 2006. V. 7. Q04004. https://doi.org/10.1029/2005GC001005
- Workman R.K., Hart S.R. Major and trace element composition of the depleted MORB mantle (DMM) // Earth Planet. Sci. Lett. 2005. V. 231. P. 53–72
- Yang G., Li Y., Safonova I. et al. Early Carboniferous volcanic rocks of West Junggar in the western Central Asian Orogenic Belt: Implications for a supra-subduction system // Int. Geol. Rev. 2014. V. 56. P. 823–844.
- Yang Z.F., Li J., Jiang Q.B. et al. Using major element logratios to recognize compositional patterns of basalt: Implications for source lithologicaland compositional heterogeneities // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2019. V. 124. P. 3458–3490.
- Yarmolyuk V.V., Kudryashova E.A., Kozlovsky A.M. et al. Late Mesozoic–Cenozoic intraplate magmatism in Central Asia and its relation with mantle diapirism: Evidence from the South Khangai volcanic region, Mongolia // J. Asian Earth Sci. 2015. V. 111. P. 604–623. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2015.05.008
- Zhang Y., Yuan C., Sun M. et al. Recycled oceanic crust in the form of pyroxenite contributing to the Cenozoic continental basalts in Central Asia: New perspectives from oli-vine chemistry and whole-rock B–Mo isotopes // Contrib. Mineral. Petrol. 2019. V. 174. P. 1–22.
- Zhao D. Multiscale seismic tomography and mantle dynamics // Gondwana Res. 2009. V. 15. P. 297–323.
- Zhao D., Lei J., Tang R. Origin of the Changbai intra-plate volcanism in Northeast China: Evidence from seismic tomography // Chinese Sci. Bull. 2004. V. 49. № 13. P. 1401–1408.