CC BY
85
ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 550.4+553.061.12+235.4
ГАББРОИДЫ СЕРГЕЕВСКОГО И КАЛИНОВСКОГО КОМПЛЕКСОВ СИХОТЭ-АЛИНЯ: ГЕОХИМИЯ И ИЗОТОПНЫЕ ОТНОШЕНИЯ САМАРИЯ, НЕОДИМА, СТРОНЦИЯ И СВИНЦА*
В.Т. Казаченко, С.Н. Лаврик, Е.В. Перевозникова, Н.В. Скосарева
Дальневосточный геологический институт ДВО РАН
Аннотация
Габброиды сергеевского и калиновского комплексов, а также породы ВладимироАлександровского массива имеют общий мантийный источник магматического материала - примитивную мантию (BSE). Образовались они в результате взаимодействия плюма с осадочными породами океанической коры, предположительно, судя по геохимическим особенностям и изотопному составу свинца, в основании островной дуги (габброиды и гранито-гнейсы Окраинско-Сергеевского террейна и его фрагментов и ультрабазиты Владимиро-Александровского массива) или океанических плато (габброиды калиновского комплекса). Они различаются между собой химическим составом присутствующей в них осадочной компоненты и, вероятно, возрастом. По меньшей мере с девона упомянутые структуры в виде двух цепочек островов располагались вблизи окраины Ханкайского массива. Ключевые слова:
габброиды, сергеевский комплекс, калиновский комплекс, геохимия, изотопия, Сихотэ-Алинь.
Введение
Габброиды сергеевского и калиновского комплексов присутствуют в составе аллохтонов, образующих в современной структуре Сихотэ-Алиня две цепочки вблизи западной и восточной границ Самаркинского террейна (рис. 1). Аллохтоны у западной границы сложены габброидами калиновского комплекса. Наиболее крупный аллохтон второй цепочки, расположенный на юге Сихотэ-Алиня, известен в качестве самостоятельного Окраинско-Сергеевского террейна, а остальные считаются его фрагментами. Значительную часть Окраинско-Сергеевского террейна слагают крупные плутоны синкинематических габброидов сергеевского комплекса и гранитогнейсов [1]. В габброидах присутствуют блоки метаморфических пород океанической природы, а в гранито-гнейсах - метатерригенных пород. Плутоны интрудированы раннеордовикскими гранитами [1]. На габброидах сергеевского комплекса с осадочным контактом залегают верхнедевонские туфы [2], а на раннеордовикских гранитах - пермские морские, наземные вулканические и осадочные отложения [1]. На древних породах Окраинско-Сергеевского террейна, как можно полагать, сформировались карбон-пермские рифовые массивы Таухинского террейна, фрагменты которых встречаются в ассоциации с родингитами и глубоко метаморфизованными граносиенитами (со структурой “антирапакиви)”, по изотопным и геохимическим особенностям аналогичными габброидам сергеевского комплекса (см. ниже). Габброиды сергеевского комплекса представлены метагаббро по С.В. Коваленко и И.А. Давыдову [3] или амфиболовыми габбро-, диорито-гнейсами по А.И. Ханчуку [1]. По данным С.М. Синицы [2], по химическому составу они относятся к ряду “габбро-кварцевый диорит” и прорваны дайками макаровских габбро, которые, по мнению этого автора, являются производными той же магмы. Согласно С.М. Синице, габброиды сергеевского комплекса обладают гнейсовой текстурой и содержат “автомигматиты” в виде жил плагиогранитов и плагиоаплитов. Габброиды сергеевского комплекса по С.М. Синице имеют додевонский
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 12-05-00396-а) и Президиума РАН (проект № 12-1-П27-03).
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
21
В.Т. Казаченко, С.Н. Лаврик, Е.В. Перевозникова и др.
возраст, так как в некоторых местах выступают из-под базальных девонских отложений [2].
Рис. 1. Положение изученных объектов в Сихотэ-Алине. Тектоническая основа по А.И. Ханчуку [4 ] с небольшими изменениями:
1 - ХН - Ханкайский массив; БР - Буреинский массив; 2 - юрские террейны (фрагменты аккреционных призм): СМ - Самаркинский, НБ - Наданьхада-Бикинский; 3 - калиновские габброиды (девон?); 4 - Окраинско-Сергеевский террейн (СР) и его фрагменты, включенные в структуры юрской аккреционной призмы и испытавшие вместе с ними цикл син- и постаккреционных преобразований; 5,6- раннемеловые террейны-фрагменты: 5 - неокомовской аккреционной призмы (ТУ - Таухинский); 6 - приконтинентального спредингового турбидитового бассейна (ЖР - Журавлевско-Амурский); 7 - баррем-альбской островодужной системы (КМ - Кемский); 8 - альбской аккреционной призмы (КС - Киселевско-Маноминский); 9 - левые сдвиги, в том числе: КК - Куканский, АР - Арсеньевский, МФА -Мишань-Фушуньский (Алчанский), ЦСА - Центральный Сихотэ-Алинский, ФР - Фурмановский; 10 - надвиги
По предположению А.И. Ханчука [1], синкинематические интрузии габброидов и гранитогнейсов возникли в результате плавления пород субдукционного комплекса. Окраинско-Сергеевский террейн образует тектонические покровы и клиппы на Самаркинском террейне юрской аккреционной призмы и совместно с последним смят в складки [1]. На юге Окраинско-Сергеевского террейна присутствуют выходы дунитов, троктолитов и анортозитов ВладимироАлександровского массива и серпентинитового меланжа (бухты Мелководная, Каплунова и др.),
22
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
Габброиды сергеевского и калиновского комплексов Сихотэ - Алиня...
а в северной части расположен базит-гипербазитовый массив кл. Кириенкова. По данным Р.А. Октябрьского [5], породы Владимиро-Александровского массива прорывают габброиды сергеевского комплекса. Фрагменты Окраинско-Сергеевского террейна, как уже отмечалось выше, прослеживаются также вдоль Центрального Сихотэ-Алинского разлома. Самый северный из них - Хорский блок [6]. Одним из фрагментов Окраинско-Сергеевского террейна, судя по геохимическим и изотопным данным для габброидов и присутствию в них блоков метаморфизованных офиолитов (см. ниже), является Каменский аллохтон, породы которого предыдущими исследователями относились к ариаднинскому [5], а сейчас включаются в состав калиновского комплекса. Фрагменты Окраинско-Сергеевского террейна, как отмечалось выше, присутствуют и в Таухинском террейне. Аллохтоны относимого к среднему палеозою калиновского комплекса (Самаркинский, Чугуевский, Бреевский и др.) в Самаркинском террейне состоят из сильно измененных кортландитов, верлитов, вебстеритов, пироксенитов, габброноритов, норитов, габбро, дунитов, троктолитов и лерцолитов [5]. К этому же комплексу, по нашим данным (см. ниже), относятся и породы охарактеризованного относительно недавно [6, 7] дунитового массива окрестностей с. Дальний Кут на севере Приморья. Считается, что габброиды калиновского комплекса формировались в основании океанического плато [8]. По другим, более ранним, представлениям калиновские габброиды и габброиды Окраинско-Сергеевского террейна слагали единый комплекс меланократового основания, на котором были заложены структуры Сихотэ-Алиня. Датировки методами абсолютной геохронологии габброидов сергеевского комплекса варьируют от 200 до 2106 млн лет [3, 9]. Имеющиеся датировки калиновских габброидов колеблются от 100 до 410 млн лет [10].
Основная цель данных исследований - получение на основе геохимических и изотопных данных сведений об источниках магм и геодинамической природе габброидов сергеевского и калиновского комплексов, а также пород Владимиро-Александровского массива.
Методика исследований
Определение содержаний породообразующих оксидов и потерь при прокаливании (п.п.п.) в магматических породах (табл. 1, 2) выполнено в лаборатории аналитической химии ДВГИ ДВО РАН методами гравиметрии (SiO2, H2O и п.п.п.) и атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре iCAP 6500Duo (Thermo Scientific Corporation, США) (прочих оксидов). Особенностью пробоподготовки являлось сплавление навески с метаборатом лития. Определение содержаний второстепенных элементов (табл. 2, 3) выполнено в лаборатории аналитической химии ДВГИ ДВО РАН методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре Agielent 7500 с (Agielent Technologies, США). Особенностью пробоподготовки, как и в предыдущем случае, являлось сплавление навески с метаборатом лития.
Пробоподготовка и измерения изотопного состава Nd и Sm (табл. 3) выполнены в Геологическом институте Кольского научного центра РАН. Анализы выполнялись на семиканальном твердофазном масс-спектрометре Finnigan-MAT 262 (RPQ) в статическом двухленточном режиме с использованием рениевых и танталовых лент. Среднее значение отношения 143Nd/144Nd в стандарте La Jolla за периоды измерений составило 0.511835±18 (N=15). Ошибка в 147Sm/144Nd отношениях составляет 0.3 % (2о) - среднее значение из 7 измерений в стандарте BCR. Погрешность измерения изотопного состава Nd в индивидуальном анализе не превышала 0.004 %. Холостое внутрилабораторное загрязнение по Nd и Sm составляло 0.3 и 0.06 нг соответственно, а точность определения их концентраций - ±0.5 %. Изотопные отношения нормализованы по 146Nd/144Nd=0.7219 и пересчитаны на принятую величину 143Nd/144Nd в стандарте La Jolla=0.511860.
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
23
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
ю
4^
Результаты определения содержания породообразующих оксидов в магматических породах, мае. %
Таблица 1
Проба лют Ре2Оз МпО МаО ХаГГ Na20 КЛ> Ж НА) п.п.п. Сумма
№п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ' 14
1 С-10-08-Д 46.90 1.21 16.60 10.60 0.21 6.75 8.85 3.29 0.38 0.24 0.05 4.50 9937
2 С-10-09-Б 30790" 131 12.90 7.99 0.17 3.63 8.85 3.08 1.84 0.20 0105 8.70 99.61
3 С-10-12В 45.10 1.56 18.09 11.79 0.17 6.72 9.01 3.26 1.11 0.12 не обн. 2.80 99772
4 С-10-Г8 45.60 1.25 17.15 13.59 0.18 4.74 10.42 2.44 0.41 0.07 0.25 4.30 Т0074О
5 С-10-26-А 45. /8 134 15.95 10.91 0.20 6.45 15.34 2.04 0.26 0.45 0.03 1.51 I0O725
6 С-! О-26-b 42.62 1.84 21.46 11.08 0.17 4.72 12.31 2.47 0.66 0.63 0.05 1.61 9932
7 С-10-08-Е 49.40 1.91 1538 13.86 0.22 4.42 8.23 3.06 0.07 0.22 не обн. 3.70 Г00Д7
8 С-10-09-А 45.80 1.67 16.78 12.46 0.21 5.52 9.64 2.88 0.05 0.15 0.17 4.40 99773
9 С-10-12Д 41.50 1.68 23.26 7.57 0.08 7.00 12.09 1.80 1.22 0.03 0.40 3.60 ГШ723
10 С-10-1F 47.00 136 19.18 10.55 0.18 4.33 10.21 3.50 0.25 0.11 не обн. 3.00 9937
11 J1-10-2B 51.20 1.14 23.07 6.52 0.13 1.95 7.68 5.21 1.26 0.31 0.20 1.75 ГО0742
12 Л-10-21' 50.52 Г.39 2Т7Г2 7.48 ' ' 0.15' 2703 8.33 5.63 0.55 0.42 0.30 2.50 ГО0741
ЛЗ Л-10-1 Л578Г 2.06 1135 13.14 “0723“ 2.98 15.06 “0196 0.21 0.19 0.25 8.10 шш
14 Л-10-1-А 48.40 лзз- 14.03 15.16 0.26 5.69 7.79 3.13 0.52 0.16 0.45“ 2.10 ПНП4
15 ВА-1 37.60 032 Л079Г “1X67“ “оттз“ кшг “5199“ “0147“ “0108 0.02 0.72 Ж30“ 97740
16 ВА-4 38.35 0.09 16.90 10.19 итг “ШГГ “97Г2“ “034“ “0123 0.02 0.52 6.31 977Л
17 ВА-6 36.87 0.05 10.41 13.16 0.16 23.78 5.37 0.08 0.01 0.02 0.43 8.89 99723
18 БА7П 35.66 0.08 3.4 16.61 0.22 31.89 1.48 0.16 0.02 0.03 0.95 9.30 99780
T9 ВА-12 40.20 ЛШ2^ 29.77 2773 “0.03“ “1798“ Л9737" "0.89" и. 11 “0.03 0.20“ “4740“
20 ВАЛЗ 39.81 0.09 24.38 ~Т.35~ "ШГ 6.96 Т473Т 0197 “1)124“ “0102 0.25“ 4.80 99728
21 12-6-2 3435 0.19 1.66 16.01 0.11 32.54 0.43 0.01 <0.01 <0.01 7.06 8.38 ГШ774
22 12-6-6 35.94 0.16 3.23 14.88 0.10 30.65 2.62 0.08 <0.01 0.02 3.07 8.26 997Ш
23 ПЛЛ 39.26 030 17.23 8.45 0.14 14.48 12.15 1.16 0.07 0.02 0.92 5.43 9939
24 12-6-10 38.35 1.74 16.81 13.63 0.20 9.98 13.19 1.46 0.04 0.02 0.50 3.2 997П
ЛЗ 12-6-11 40.39 1.40 Л477б“ 11.89 0.16 16.04 10.39 1.60 0.21 0.01 0.64 2.21 99770
26 “ 12-6-15 " 40.15 ~ТУГ 19.40 7.91 0.09 10.06 14.52 1.30 0.10 0.01 0.37 3.82 99.Т2
27 12-6-16 40.76 “0.12 21.94 5779 0.08 9.44 12.40 1.34 “0Л8“ “0101“ 0.95 5.46 98748
28 12-6-20 42772 0.20 6.18 12.87“ 0.17 23.64 “5192“ 0.18 0.04“ 0.03 1.00 6.15 Т00709
29 ТИЛ 41.81 1.44 20.87 00 о 0.09 8.95 13.09 1.53 0.54 0.01 0.31 2.76 99Л6
30 12-Дк-2 37.91 1.05 1.23 12.46 0.18 26.02 9.68 0.10 <0.01 0.00 1.14 10.5 Т00726
Л1 12-дк-З 37.71 ЛШГ 0.78 14.12 0.17 33.20 3.12 0.07 0.00 0.00 1.04 9.73 100727
12 Г2-Дк-4 42.70 “0ТГ 1.09 13.82 0.20 25.99 7.78 0.08 0.00 <0.01 1.06 7.21 ШШ
Примечание: 1-10 - сергеевские габброиды (1-5) и офиолиты (6-10); (11-14) - каменские габброиды (11, 12) и офиолиты (13, 14); 15-32 - габброиды: владимиро-александровские (15-20); бреевские (21-29) и окрестностей с. Дальний Кут (30-32). Все железо принято за трехвалентное. Аналитики: Н.В. Зарубина, Г.А. Горбач, Е.А. Ткалина, Н.В. Хуркало, В.Н. Каминская.
В.Т. Казаченко, С.Н. Лаврик, Е.В. Перевозникова и др.
Габброиды сергеевского и калиновского комплексов Сихотэ - Алиня...
Таблица 2
Петрохимические (мас. %), геохимические (г/т) и изотопные характеристики граносиенитов Мокрушинской площади
Проба/ окисел 11-27 11-32 Проба/ элемент 11-27 11-18 11-32 Проба/ изотопное отношение 11-27 11-18
SiO2 66.40 66.13 V 38.2 31.3 41.3 8'Sr/86Sr 0.706124 0.706298
TiO2 0.59 0.61 Y 31.31 28.26 31.85 +/- 5 5
Al2O3 15.77 15.49 Zr 447.8 357.3 485.2 143Nd/144Nd 0.512477 0.512499
Fe2O3_общ. 4.64 4.19 Nb 15.38 13.66 16.61 +/- 6 4
MnO 0.12 0.10 La 35.563 33.519 37.179
MgO 0.98 0.85 Ce 76.265 73.206 80.056
CaO 2.57 2.67 Pr 9.359 8.648 9.578
Na2O 5.08 5.52 Nd 38.429 34.590 38.715
K2O 2.42 1.86 Sm 7.990 6.920 7.720
P2O5 0.20 0.19 Eu 2.461 2.006 2.325
H2O- 0.23 0.22 Gd 7.104 5.768 6.553
п.п.п. 1.24 1.2 Tb 1.126 0.907 1.163
Сумма 100.24 99.03 Dy 6.430 5.451 6.491
Ho 1.257 1.044 1.285
Er 3.827 3.163 3.608
Tm 0.528 0.461 0.537
Yb 3.277 3.200 3.602
Lu 0.520 0.454 0.529
Hf 10.38 7.55 10.48
Ta 0.6966 0.6811 0.8291
Th 6.3605 5.9830 6.7780
Пробоподготовка и измерения изотопного состава Pb и Sr (табл. 4) выполнены в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН (г. Санкт-Петербург). Подготовка проб, включая химическое разложение и последующее выделение элементов, подробно описана в работе Саватенкова [11]. Изотопный анализ Pb выполнялся на многоколлекторном масс-спектрометре Finnigan MAT261 в режиме одновременной регистрации ионных токов исследуемых элементов с погрешностью внутри опыта 0.01 % (2о). Изотопный состав Pb измерялся в одноленточном режиме на рениевых испарителях. Для измерений использовался силикатный эмиттер в смеси с H3PO4. Общий уровень лабораторного загрязнения Pb не превышал 0.1 и 0.01 нг соответственно. Поправка изотопных отношений Pb на фракционирование проводилась по методике двойного изотопного разбавления с использованием трассера U- Pb- Pb [12]. Ошибки измерения изотопных отношений 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb и 208Pb/204Pb, определенные по серии параллельных анализов стандарта породы BCR-1, не превышают 0.03, 0.03 и 0.05 % соответственно.
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
25
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
ю
ON
Содержания некоторых элементов-примесей в габброидах Сихотэ-Алиня, г/т
Таблица 3
Элемент/ Проба С-10-09-Б C-10-12-B С-10-12-Д C-10-18 C-10-26-A C-10-19 С-10-26-Б С-10-08-Д C-10-08-E C-I0-09-A Л-10-2-В Л-10-2-Г Л-10-1 Л-10-1-А BA-1 BA-4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
V 142.4 450.6 347.6 536.7 204.6 293.9 249.7 231.6 517.0 397.5 85.02 89.17 447.8 518.0 76.90 26.40
Y 28.11 21.35 11.88 15.02 3724 2939 36.79 18.42 29.08 35.12 21.06 20.79 54.21 52.41 3.69 1.06
Zr 191.9 32.33 14.77 82.34 152.2 79.14 69.64 52.54 70.79 83.09 803.2 519.7 132.3 137.5 9.92 4.13
Nb 20.6153 4.5278 1.0083 2.7143 7.2953 1.2358 4.6718 3.8900 2.0140 2.3865 3.4400 4.5415 2.8060 3.3265 0.4606 0.1766
La 28.325 11.582 1.935 11.6379 22.993 2.926 12.688 11.050 5.671 4.010 10,318 15.664 4.507 4.717 1.063 0.826
Се 55.7066 28.0016 5.4766 20.9866 51.3066 8.2816 34.0166 24.1603 14.5003 10.5353 24.9553 33.5553 13.6653 13.7903 2.7241 1.6236
Рг 6.194 4.080 0.929 2.483 7.104 1.409 5.419 3.208 2.070 1.836 3.723 4.389 2.213 2.339 0.386 0.217
Nd 25.1405 18.55047 5.55547 1024547 32.09547 7.65547 26.91047 13.76647 11.37647 9.32647 17.35147 192865 12.86147 13.29147 2.31047 0.88097
Sm 5.054 4.402 1.787 2.1971 6.624 2.686 6.794 2.827 3.305 3.073 4.008 4.059 4.472 4.652 0.516 0.176
Eu 1.283 1.357 0.844 0.830 2.121 1.241 2.405 1.337 1.328 1.289 2.116 2.175 1.592 1.633 0.257 0.185
Gd 5.575 4.455 2.139 2.581 7.315 3.908 7.365 3.617 4.451 4.913 3.985 4.899 6.870 6.570 0.801 0.229
Tb 0.700 0.625 0.371 0.425 1.129 0.705 1.039 0.474 0.725 0.757 0.623 0.635 1.138 1.213 0.125 0.020
Dy 4.211 3.085 1.972 2.123 5.726 3.863 5.796 2.687 4.196 4.667 3.178 3.405 7.007 7.192 0.571 0.172
Ho 0.927 0.738 0.391 0.442 1.206 0.965 1.294 0.604 0.973 1.147 0.731 0.716 1.726 1.749 0.125 0.040
Er 2.350 1.888 1.070 1.560 3.545 2.858 3.365 1.647 2.830 3.202 2.167 2.103 5.167 5.247 0.358 0.116
Tm 0.359 0.230 0.130 0.206 0.448 0.381 0.433 0.224 0.343 0.482 0.242 0.247 0.732 0.696 0.042 0.015
Yb 2.20242 1.6274 0.7054 1.1809 2.7424 2.1669 2.5739 1.4720 2.1825 2.72350 1.7920 1.6420 4.5715 4.61050 0.2346 0.05252
Ln 0.3148 0.2465 0.105 0.1849 0.4322 0.322 0.34775 0.2177 0.3616 0.3951 0,2153 0.2836 0.806 0.6696 0.0315 0.0089
Та 1.0607 0.1413 0.0413 0.1022 0.3213 0.0520 0.1135 0.1764 0.0987 0.1329 0.0969 0.1573 0.1704 0.1959 0.00970 0.00599
Th 6.11129 0.299385 0.063035 0.488185 0.803785 0.081185 0.057435 0.114266 0.416216 0.143116 0.081316 0.15682 0.230016 0.244566 0.06429 0.017690
l47Sm/144Nd 0.123933 0.138629 0.201120 0.135267 0.134950 0.215443 0.158623 0.141144 0.185333 0.208672 0.141447 0.131277 0.206829 0.216055 0.172660 0.131947
143Nd/l44Nd 0.512518 0.512435 0.512554 0.512407 0.512466 0.513103 0.512335 0.512424 0.512972 0.513141 0.512575 0.512547 0.513214 0.513171 0.512596 0.512664
F.rr 10 5 14 9 10 18 16 4 3 10 11 10 5 7 17 10
В.Т. Казаченко, С.Н. Лаврик, Е.В. Перевозникова и др.
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
Окончание таблицы 3
Элемент/ Проба BA-6 BA-11 BA-12 BA-13 12_6_6 12_6_2 12_6_8 12610 12_6_l1 12 6 15 127 1 12616 12_6_20 12_Дк_2 12_Дк_3 1 2_Дк_4
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
V 22.10 27.94 7.44 25.99 49.60 66.55 111.3 364.4 353.9 433.60 404.6 28.53 68.20 179.5 105.1 149.7
Y 0.57 1.09 0.41 1.15 1.57 1.58 3.41 17.94 13.10 9.14 11.48 1.03 2.33 5.21 2.53 4.98
Zr 2.05 2.07 2.13 4.70 1.24 1.03 3.30 11.89 16.76 5.37 6.56 1.28 3.27 13.44 3.45 4.55
Nb 0.1398 0.1461 0.1354 0.1974 0.1203 0.0524 0.2254 0.8825 1.1030 0.4625 0.5195 0.2059 1.0705 0.6730 0.0576 0.0695
La 0.4520 0.406 1.0427 1.045 0.1961 0.2665 0.4135 0.9055 1.2215 0.525 0.9135 0.2725 0.9735 1.0930 0.3340 0.4130
Се 0.7861 0.8106 1.7396 1.8761 0.4904 0.3946 1.7649 4.2119 4.2214 2.036 2.6634 0.9354 1.9174 3.945 1.2619 1.5469
Pr 0.126 0,114 0.191 0.281 0.117 0.073 0.316 0.994 0.925 0.519 0.674 0.123 0.305 0.723 0,242 0.310
Nd 0.54447 0.61547 0.79947 1.36947 0.712 0.380 1.593 6.316 5.651 3.358 3.587 0.6610 1.209 3.574 1.344 2.132
Sm 0.0946 0.179 0.0880 0.214 0.2963 0.1256 0.7952 3.0507 2.2012 1.569 2.1737 0.2053 0.6412 1.4747 0.4376 0.6587
Eu 0.102 0.091 0.223 0.239 0.664 0.134 0.326 1.191 0.811 0.671 0.834 0.217 0.202 0.405 0.187 0.317
Cd 0.161 0.277 0.135 0.461 0.734 0.306 0.736 3.488 2.467 1.747 2.215 0.260 0.379 1.389 0.660 0.946
Tb 0.011 0.032 0.019 0.040 0.068 0.054 0.136 0.600 0.377 0.298 0.400 0.084 0.083 0.226 0.098 0.170
Dv 0.064 0.150 0.042 0.140 0.369 0.440 0.700 4.207 3.076 2.255 2.591 0.364 0.501 1.335 0.679 1.145
Ho 0.021 0.033 0.011 0.051 0.085 0.075 0.131 0.717 0.498 0.425 0.387 0.066 0.087 0.213 0.106 0.179
Er 0.066 0.101 0.031 0.118 0.180 0.158 0.389 2.143 1.342 0.920 1.351 0.100 0.234 0.535 0.264 0.525
Im 0.004 0.007 0.006 0.018 0.042 0.012 0.047 0.354 0.186 0.146 0.199 0.053 0.031 0.044 0.023 0.080
Yb 0.03222 0.04237 0.0092 0.0388 0.119 0.168 0.298 1.610 0.956 0.686 0.820 0.088 0.114 0.2577 0.1938 0.3324
Lii 0.0060 0.012 0.01145 0.0157 0.0698 0.0333 0.0728 0.3433 0.2119 0.1519 0.1537 0.1685 0.0556 0.0857 0.0697 0.0586
Та 0.02129 <0.01 <0.01 <0.01 0.0382 0.04 0.03 0.07 0.10 0.02 0.02 0.0474 0.0578 0.0883 0.0118 0.0252
Th 0.005360 0.01222 0.012685 0.031715 0.092050 0.072700 0.014225 0.058000 0.019780 0.044180 0.0460 0.042775 0.0715 0.04652 0.04312 0.02538
147Sm/l44Nd 0.125464 0.220600 0.084818 0.123947 0.180206 0.231752 0.196443 0.235332 0.212187 0.233544 0.235848 0.147471 0.151256 0.144712 0.210383 0.224553
143Nd/144Nd 0.512510 0.512646 0.512464 0.512562 0.512681 0.512668 0.512626 0.512635 0.512727 0.512711 0.512689 0.512423 0.512639 0.512777 0.512929 0.512881
Err 18 15 18 14 19 13 4 13 5 13 18 16 18 19 5 14
Примечание: 1-10 - сергеевские габброиды (1-5) и офиолиты (6-10); габброиды: владимиро-александровские (15-20), бреевские (21- 29) и Ю.М..Иванова, М.Г. Блохин.
11-14 - каменские габброиды (11,12) и офиолиты (13,14), 15-32 -окрестностей с. Дальний Кут (30-32). Аналитики: Н.В. Зарубина,
ю
о
Габброиды сергеевского и калиновского комплексов Сихотэ - Алиня..
В.Т. Казаченко, С.Н. Лаврик, Е.В. Перевозникова и др.
Таблица 4
Изотопные отношения свинца и стронция в сергеевских, владимиро-александровских и бреевских габброидах
Nn/n Проба 206Pb/204Pb +/-2с, % 207Pb/204Pb +/-2о, % 208Pb/204Pb +/-2о, % 87Sr/86Sr +/-2о
1 С-10-08-Д 18.1933 0.039 15.5889 0.043 38.0340 0.052
2 С-10-09-Б 19.3350 0.040 15.6382 0.043 39.4512 0.053 0.706888 3
3 С-10-12-В 18.1222 0.039 15.5661 0.043 38.0902 0.053 0.706552 6
4 С-10-18 18.6195 0.039 15.6277 0.043 38.4082 0.053
5 С-10-26-А 18.7321 0.039 15.6157 0.043 38.4249 0.052 0.707144 3
6 С-10-08-Е 18.4516 0.040 15.5429 0.043 38.2978 0.053
7 С-Ю-09-A 18.5824 0.041 15.4608 0.045 37.7261 0.054
8 С-10-12-Д 18.0960 0.039 15.5524 0.043 37.8791 0.052 0.706491 5
9 С-10-19 18.1909 0.042 15.2269 0.045 36.8580 0.054 0.705625 6
10 С-10-26-Б 18.5233 0.040 15.6171 0.044 38.3041 0.053
11 ВА-6 18.1693 0.045 15.5799 0.049 38.0934 0.057
12 ВА-11 18.2982 0.046 15.5846 0.049 38.1120 0.057
13 ВА-12 18.1491 0.040 15.5843 0.045 38.0650 0.061
14 ВА-13 18.1968 0.040 15.5791 0.044 38.0880 0.053
15 12-6-2 18.0044 0.040 15.5482 0.043 37.9255 0.053 0.706238 4
16 12-6-6 18.0945 0.041 15.6185 0.045 38.1569 0.054 0.706003 4
17 12-6-8 18.0433 0.040 15.5973 0.044 38.0615 0.053 0.705927 5
18 12-6-10 18.0835 0.039 15.5621 0.043 37.9817 0.052 0.705932 5
19 12-6-11 18.0890 0.040 15.5781 0.044 38.0154 0.053 0.705900 4
20 12-6-15 18.0343 0.039 15.5748 0.043 37.9931 0.052
Примечание. 1-10 сергеевские габброиды (1-5) и офиолиты (6-10); 1 владимиро-александровские (11-14) и бреевские (15-20).
-20 - габброиды:
Определение изотопного состава Sr и Nd (табл. 3) проводилось там же на многоколлекторном твердофазном масс-спектрометре Triton. Воспроизводимость результатов определения концентраций Sr и Nd, вычисленная на основании многократных анализов стандарта BCR-1, составляла ±0.5 %, а величина холостого опыта - 0.2 нг и 0.5 нг соответственно. В результате анализа стандартного образца BCR-1 (по 6 измерениям) получены следующие значения: [Sr]=336.7 мкг/г, [Nd]=28.13 мкг/г, 87Sr/86Sr=0.705036±22,
143Nd/144Nd=0.512642±14. Воспроизводимость изотопных анализов контролировалась
определением состава стандарта SRM-987. За период измерений Sr полученное значение 87Sr/86Sr в стандарте SRM-987 соответствовало 0.710241±15 (2 7, 10 измерений), а величина 143Nd/144Nd в стандарте La Jolla составила 0.511847±8 (2 7, 12 измерений). Изотопный состав Sr нормализован по величине 88Sr/86Sr=8.37521, а состав Nd - по величине 146Nd/144Nd=0.7219. Изотопный состав Sr приведен к табличному значению стандарта SRM-987 87Sr/86Sr =0.710240. Изотопный состав Nd приведен к табличному значению стандарта La Jolla 143Nd/144Nd=0.511860.
Результаты исследований
Результаты изучения петрографии, петрохимии и минералогии габброидов калиновского и сергеевского комплексов изложены в работе Р.А. Октябрьского [5]. Дополнительные сведения приведены в работах С.В. Коваленко и И.А. Давыдова [3], С.Н. Синицы [2], А.И. Ханчука и И.В. Панченко [8] и других авторов. Поэтому в данной работе вопросы петрографии, петрохимии и минералогии габброидов почти не затрагиваются.
Из-за метаморфизма (вплоть до сланцев и гнейсов) изученных в данной работе габброидов Бреевского аллохтона и окрестностей с. Дальний Кут (калиновский комплекс), а также габброидов и офиолитов окрестностей сел Сергеевка и Каменка (Окраинско-Сергеевский
28
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
Габброиды сергеевского и калиновского комплексов Сихотэ - Алиня...
террейн и его фрагменты), их диагностика по минеральному составу во многих случаях невозможна. Сергеевские и каменские габброиды по текстурным и структурным особенностям, а также по степени метаморфизма практически неотличимы друг от друга. В тех и других иногда встречаются хлорит-эпидот-амфиболовые сланцы и разности, частично сохранившие структурные признаки базальтов. Эти породы, а также габбро и троктолиты слагают блоки измененных магматических пород океанической коры (офиолитов) в интрузивных сергеевских и каменских габброидах (далее - габброиды), что подтверждается геохимическими и изотопными данными (см. ниже). Наиболее часто сергеевские и каменские габброиды сложены относительно крупными выделениями роговой обманки и измененного плагиоклаза и в качестве эпигенетических образований содержат обильные выделения калиевого полевого шпата, альбита, эпидота, пренита, более поздних амфибола и кварца, а также зерна апатита, циркона, алланита и других минералов. В каменских габброидах встречаются единичные мельчайшие зерна самородной платины. Мельчайшие зерна циркона присутствуют в рассеянном состоянии, а более крупные (диаметром до 0.1 мм) очень “свежие” кристаллы образуют прерывистые линейные зонки и иногда содержат включения такого же “свежего” альбита в срастании с кристаллами апатита, что свидетельствует об их эпигенетической природе. В габброидах Бреевского аллохтона и окрестностей с. Дальний Кут из первичных минералов лишь изредка встречаются реликтовые выделения оливина, пироксена и шпинели. Первичный плагиоклаз, как правило, нацело замещен тонкой смесью вторичных минералов. В изначально богатых оливином разностях наблюдается резкое преобладание серпентина и магнетита. Для остальных разностей характерно обилие роговой обманки, слагающей относительно крупные таблитчатые кристаллы (первичный характер которых, тем не менее, вызывает сомнение) и более мелкие, явно эпигенетические выделения.
Габброиды Владимиро-Александровского массива, сергеевского и калиновского комплексов представлены ультраосновными и основными (кроме средних по составу сергеевских диоритов и кварцевых диоритов) породами нормальной и умеренно-щелочной серий (рис. 2, а). Базиты сергеевского и калиновского комплексов относятся преимущественно к толеитовой и высококалиевой известково-щелочной сериям (рис. 2, в). Среди офиолитов, судя по расположению точек на диаграмме (рис. 2, б) и структурным особенностям пород, встречаются базальты, габбро и троктолиты. Присутствующие в сергеевских и калиновских габброидах офиолиты иногда тоже отличаются высокими содержаниями K2O,
соответствующими высококалиевой известково-щелочной серии, однако это обстоятельство, так же как и некоторые особенности мультиэлементных спектров, очевидно, связано с изменением химического состава этих пород в результате метаморфизма.
На разнообразных петрохимических диаграммах габброиды Владимиро-Александровского массива, калиновского и сергеевского комплексов обычно образуют три общих тренда или поля, совпадающие с трендами или полями магматических пород супрасубдукционных офиолитов Южного Тибета [12], - ультрабазитов малоглиноземистой (дунит-перидотит-пироксенитовой) и глиноземистой (дунит-троктолит-анортозитовой) серий, а также габбро, базальтов и диабазов (см. рис. 2, б). Таким образом, в петрохимическом отношении габброиды и офиолиты сергеевского и калиновского комплексов, а также габброиды Владимиро-Александровского массива близки друг к другу и к офиолитам супрасубдукционной океанической коры Южного Тибета.
Мультиэлементные спектры сергеевских и каменских габброидов и офиолитов (окрестности с. Сергеевка и Каменка), а также габброидов Бреевского аллохтона, окрестностей с. Дальний Кут и Владимиро-Александровского массива сопоставимы по форме и обладают признаками спектров IAB-типа (рис. 3, а, б), которыми последние отличаются, в частности, от спектров OIB-типа, а именно максимумами Ba, U и Sr и минимумами Th и Nb. Для каменских габброидов характерно очень высокое содержание Zr и, соответственно, резко выраженные максимумы этого элемента в спектрах. REE-спектры сергеевских и каменских габброидов соответствуют IAB-типу, а присутствующих в них метаморфизованных офиолитов - MORB-типу (рис. 3, в). REE-спектры ультрабазитов Владимиро-
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
29
В.Т. Казаченко, С.Н. Лаврик, Е.В. Перевозникова и др.
Александровского массива по форме повторяют спектры IAB-типа (см. рис. 3, в), а Бреевского аллохтона и дунитового массива с. Дальний Кут - спектры MORB-типа (рис. 3, г).
Рис. 2. Положение габброидов на некоторых петрохимических диаграммах:
1-4 - магматические породы Самаркинского (1), Чугуевского (2) и Бреевского (3) аллохтонов и массива кл. Кириенкова (4) по Р.А. Октябрьскому [5]; 5, 6 - каменские базиты (5) и офиолиты (табл. 1); 7 - породы сергеевского комплекса по С.М. Синице [2]; 8, 9 - сергеевские габброиды (8) и офиолиты (9) (табл. 1); 10 - сергеевские габброиды по С.В. Коваленко [3]; 11 - владимироалександровские ультрабазиты; 12 - бреевские габброиды; 13 - гранатовое габбро Бреевского аллохтона по А.И. Ханчуку, И.В. Панченко [8]. Буквы на рисунке (в русской транскрипции относятся к условным значкам на диаграмме, в английской - использованы вместо условных значков): сп - серпентиниты; д - дуниты; ол - оливиниты; в - верлиты; л - лерцолиты; т - троктолиты; а - анортозиты; г - габбро; н - габбронориты; гд - габбродиориты; д - диориты; кд - кварцевые диориты; ам - амфиболиты; пи - пироксениты; g - “мантийные перидотиты” (дуниты и гарцбургиты) Южного Тибета; q - кумуляты (троктолиты, перидотиты и габбро) Южного Тибета; d- базальты и диабазы Южного Тибета;
Рис. 2, а: I - толеитовая серия, II - известково-щелочная серия, III - высококалиевая известково-щелочная серия;
Рис. 2, б, в: I - дунит-троктолит-анортозитовая серия; II - дунит-перидотит-пироксенитовая серия; III - поле базитов
30
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
Рис. 3. Мультиэлементные (а, б) и REE (в, г) спектры габброидов и офиолитов: а) 1-3 - OIB (1), IAB (2), MORB (3); 4-5 - владимиро-александровские габброиды (4), сергеевские габброиды и офиолиты (5); б) 1, 2 - калиновские габброиды (Бреевский аллохтон) (1), массива Дальнего Кута (2). Остальные условные обозначения см. на рис. 2, а. в) 1 - примитивная мантия; 2 - деплетированная мантия; 3-5 - владимиро-александровские (3), сергеевские офиолиты (4) и габброиды (5). Остальные условные обозначения см. на рис. 2, а; г) 1-2 - габброиды калиновские (Бреевский аллохтон) (1) и массива Дальнего Кута (2); 3 - серпентиниты бухты Мелководной. Для нормирования содержаний и построения эталонных спектров использованы геохимические данные С.С. Сана, У.Ф. МакДонафа [13] (для OIB и MORB); M.T. Маккаллока, Ж.А. Гэмбла [14] (для IAB); У.Ф. МакДонафа и др. [15] и Д.А. Вуда и др. [16] (для примитивной мантии); Х. Палмэ, Х.Ст. О'Нэйлла [17] (для деплетированной мантии)
На диаграмме “Sm/Nd-Sm/Eu” (рис. 4, а) точки габброидов и метаморфизованных офиолитов образуют четыре тренда. Тренд I соответствует владимиро-александровским ультрабазитам с REE-спектрами IAB-типа. На тренде II размещены точки сергеевских и каменских габброидов с REE-спектрами IAB-типа. На тренде III располагаются точки сергеевских и каменских офиолитов со спектрами MORB-типа. Точки бреевских габброидов образуют самостоятельный тренд IV, располагающийся выше трендов владимироалександровских, каменских и сергеевских габброидов и офиолитов.
На диаграмме “Sm/Nd-Nd” (рис. 4, б) точки владимиро-александровских ультрабазитов, сергеевских и каменских габброидов со спектрами IAB-типа расположены в области более низких Sm/Nd-отношений по сравнению с точками бреевских ультрабазитов, а также сергеевских и каменских офиолитов со спектрами MORB-типа. На субгоризонтальном тренде сергеевских и каменских габброидов с REE-спектрами IAB-типа располагается также точка диоритов сергеевского комплекса Окраинско-Сергеевского террейна. Для сравнения на диаграмму вынесены точки надсубдукционных офиолитов Южного Тибета [18], в том числе базальтов и диабазов, положение которых примерно совпадает с положением точек сергеевских и каменских офиолитов.
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
31
Рис. 4. Положение точек габброидов и офиолитов на диаграммах “Sm/Nd-Sm/Eu (а)” и “Sm/Nd- Nd (б)”:
1 - габброиды Владимиро-Александровского массива; 2, 3 - каменские и сергеевские габброиды (2) и офиолиты (3); 4 - бреевские габброиды; 5 - ультраосновные породы окрестностей с. Дальний Кут; 6 - серпентиниты бухты Мелководной; 7-9 - супрасубдукционные офиолиты Южного Тибета [12]: базальты и диабазы (7), основные и ультраосновные кумуляты (8) и т. н. мантийные перидотиты (9); 10 - MORB по А.В. Хофманн [19]; 11 - граносиениты Мокрушинской площади. Пунктирные линии и римские числа на рисунках - тренды магматических пород и их номера (см. текст)
Для оценки источников вещества габброидов и метаморфизованных офиолитов были использованы диаграммы на основе отношений несовместимых элементов - Nb, Zr, Th и Y, которые являются относительно нечувствительными к процессам изменения пород и фракционной кристаллизации [20]. Большинство точек сергеевских и каменских офиолитов с REE-спектрами MORB-типа на диаграмме “Nb/Y-Zr/Y” (рис. 5) размещены вблизи точки верхней деплетированной мантии (в поле N-MORB), что хорошо согласуется с их природой. На диаграмме, кроме того, четко проявлен тренд (I), в пределах которого геохимические характеристики изменяются от характеристик примитивной мантии до характеристик магматических пород островной дуги. На нем располагаются все точки сергеевских габброидов и владимиро-александровских ультрабазитов с REE-спектрами IAB-типа, а также точка диоритов Окраинско-Сергеевского террейна. Две точки каменских габброидов с REE-спектрами IAB-типа из-за высокого Zr/Y-отношения расположены примерно на продолжении этого тренда за пределами рисунка. Расположение точек ультрабазитов окрестностей с. Бреевка и Дальний Кут на диаграмме на трендах II и III в сочетании с изотопным составом Pb (см. ниже) указывают на то, что для них одним из источников магматического вещества являлась примитивная мантия, а не DEP, как можно было бы предположить для бреевских габброидов. Ультрабазиты окрестностей с. Бреевка и Дальний Кут обладают низкими значениями Zr/Y и Nb/Y, вследствие чего большинство их точек располагается на диаграмме за пределами полей магматических пород. Такими же и более низкими значениями Zr/Y и Nb/Y обладают некоторые осадочные породы, например пелагические карбонатно-кремнистые отложения мелового возраста на п-ове Камчатский Мыс [21] (см. рис. 5).
32
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
Габброиды сергеевского и калиновского комплексов Сихотэ - Алиня...
Рис. 5. Положение точек габброидов и офиолитов на диаграмме “Zr/Y-Nb/Y” [20]: Магматические породы (1-6): сергеевские и каменские офиолиты (1), сергеевские габброиды (2), габброиды владимиро-александровские (3), бреевские (4), Дальнего Кута (5), диориты бухты Мелководной (6), граносиениты Мокрушинской площади (7). Меловые пелагические отложения п-ва Камчатский Мыс по средним содержаниям [21] (8, 9): известняки и кремнистые известняки (8), яшмы и известковистые яшмы (9). Пунктирными линиями со стрелками показаны тренды состава пород и одновременно векторы изменения состава выплавок из PM в результате контаминации осадочным веществом. Римские цифры соответствуют номерам трендов (см. текст). S1-S4 - осадочные породы разной фациальной принадлежности. Поля пород и точки составов по К.С. Конди [20]: OIB - плюмовые внутриплитные базальты океанических островов, OPB - базальты океанических плато, MORB - базальты срединноокеанических хребтов, IAB - островодужные базальты, REC - рециклированная компонента, EN - обогащенная компонента, EM1 и EM2 - обогащенная мантия двух типов, HIMU -обогащенная U+Th/Pb мантия; PM - примитивная мантия, DM - верхняя деплетированная мантия, DEP - нижняя деплетированная мантия
Очевидно, расположение точек габброидов окрестностей с. Бреевка и Дальний Кут на трендах II-IV обусловлено смешением вещества PM и осадочных пород некоторых фаций, несколько различающихся по химическому составу. На диаграмме “Zr/Nb-Nb/Th” (рис. 6), как и на рис. 5, тоже проявлен “островодужный” тренд сергеевских и владимиро-александровских габброидов (I), началу которого примерно соответствует точка PM. Большая часть точек сергеевских и каменских офиолитов приурочена к полю N-MORB с источником DM. Особенности расположения точек бреевских габброидов на этой диаграмме обусловлены не смешением вещества PM и DEP (как можно было бы предполагать), а, как отмечалось выше, контаминацией выплавок из PM веществом осадочных пород. Некоторые точки габброидов и офиолитов из-за высокого отношения Nb/Th расположены за пределами диаграммы.
Расположение точек на “островодужном” тренде I (см. рис. 5) не является бесспорным доказательством островодужной природы сергеевских, каменских и владимиро-александровских габброидов. Аналогичный тренд характерен, например, для сумийских базальтоидов Карельского и Кольского кратонов, образование которых связано с процессами рифтогенеза [23]. Присутствие субдукционной компоненты авторы объясняют формированием базальтоидов из мантии, переработанной в результате предшествующего субдукционного события. С другой стороны, не наблюдается и принципиальных различий в общей картине распределения точек
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
33
В.Т. Казаченко, С.Н. Лаврик, Е.В. Перевозникова и др.
габброидов Окраинско-Сергеевского террейна и базальтов некоторых развитых островных дуг, например, высокоглиноземистых базальтов северо-восточной Японии (рис. 7). Для сравнения на диаграмму вынесены точки тибетских базальтов и диабазов, положение которых свидетельствует о плавлении верхней деплетированной мантии без заметного влияния на состав выплавок обогащенного компонента. Кумуляты и т. н. “мантийные перидотиты” тибетских офиолитов, судя по положению их точек на диаграмме, являются, возможно, производными выплавок из неоднородной по химическому составу рециклированной коры. Островодужной природе габброидов Окраинско-Сергеевского террейна не противоречат расположение их точек на диаграмме “V-Ti” для базальтов развитых островных дуг (рис. 8) и характер REE-спектров.
юо Zr/Nb
кл
ARC\
-^sl
i
I > ''О
I I
N-MORET \
DM
О
тJ" ♦
О
10 -
4 РМ Д л
%
DEP
О
Oceanic Plate Basalt
's _
r ^ ^ ~ --TJT4
’ - 4 ^0- _ _ -
Л ^ ^ -------
EM 2 О
EMI
T~
10
О
Д 4
OIB '
HIMU
О Rec О
Nb/Th
T~
15
T~
20
25
Рис. 6. Положение точек габброидов Сихотэ-Алиня на диаграмме “Zr/Nb -Nb/Th” [22]:
1 - сергеевские и каменские офиолиты. Остальные условные обозначения см. на рис. 5
На диаграмме “147Sm/144Nd -Y/Nb” (рис. 9, а) габброиды и офиолиты образуют единый тренд, в пределах которого 147Sm/144Nd изменяется от значений, близких к таковым для PM и DM, до среднего значения (0.12) в коре, что, очевидно, связано с влиянием вещества коровой природы. Положение точек в пределах тренда в целом согласуется с выводами об источниках вещества офиолитов, а также бреевских, сергеевских и владимиро-александровских габброидов, сделанными выше на основе анализа диаграммы “Nb/Y-Zr/Y” На диаграмме “143Nd/144Nd-Y/Nb“ (см. рис. 9, б) точки владимиро-александровских и каменских габброидов располагаются на тренде, начинающемся в точке PM (BSE) и протягивающемся в сторону EM1, а точки сергеевских габброидов занимают близкое к нему положение. С другой стороны, представлению о смешении вещества BSE и EM1 или EM2 в сергеевских, каменских и владимироалександровских габброидах противоречит положение точек этих пород на трендах (см. рис. 5, 6), протягивающихся в поля базальтов островных дуг, в том числе и в сторону, противоположную EM1 и EM2 (см. рис. 6). “Островодужный” характер трендов I на диаграммах (см. рис. 5, 6), скорее всего, обусловлен плавлением осадочных пород океанической коры под воздействием мантийного плюма, по-видимому, в основании островной дуги.
34
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
Габброиды сергеевского и калиновского комплексов Сихотэ - Алиня...
Рис. 7. Положение точек габброидов Сихотэ-Алиня (а), высокоглиноземистых базальтов СВ Японии и магматических пород офиолитового комплекса Южного Тибета (б) на диаграмме “Zr/Y-Nb/Y”:
1 и 2 - базальты фронтальной (1) и тыловой (2) зон вулканического пояса СВ Японии [24]; 3-9 - базальты (3), диабазы (4), габбро (5), перидотиты (6), троктолиты (7), гарцбургиты и дуниты (8) офиолитового комплекса Южного Тибета [18]. Остальные условные обозначения см. на рис. 5
Рис. 8. Положение точек габброидов на диаграмме “V-Ti”:
Высокоглиноземистые вулканиты фронтальной и тыловой зон (1) и внутриплитные лавы (2) Камчатской островной дуги. Габброиды и офиолиты Сихотэ-Алиня: 3, 4 - сергеевские и каменские габброиды (3) и офиолиты (4). Диаграмма заимствована у Ю.А. Мартынова [24] и дополнена авторами. Поля показаны по И.В. Шервайсу [25]
Предположение о плавлении осадочных пород в основании островной дуги основывается на присутствии в сергеевских габброидах блоков офиолитового комплекса, а также на характере мультиэлементных и REE-спектров и “островодужных” особенностях изотопного состава Pb сергеевских, каменских и владимиро-александровских габброидов (см. ниже). Точки сергеевских
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
35
В.Т. Казаченко, С.Н. Лаврик, Е.В. Перевозникова и др.
и каменских офиолитов, большинство из которых с некоторым разбросом группируются на диаграмме (см. рис. 9, б) вблизи точки DM, что соответствует их природе, тем не менее, образуют тренд в область низких значений 143Nd/144Nd и Y/Nb. Его наличие, так же как и некоторое смещение точек сергеевских габброидов относительно тренда “BSE-S4”, связано с метаморфическими процессами. Особенности расположения точек “островодужных” сергеевских, каменских и владимиро-александровских габброидов на этой и других диаграммах (см. рис. 5 и 6) в целом определялись контаминацией выплавок из BSE осадочным веществом океанической коры.
Рис. 9. Положение точек габброидов на диаграммах “147Sm/144Nd-Y/Nb ” (а) и “I43Nd/I44Nd-Y/Nb” (б): Магматические породы (1-7): каменские габброиды (1), сергеевские габброиды (2)
и офиолиты (3), габброиды владимиро-александровские (4), бреевские (5) и Дальнего Кута (6), граносиениты Мокрушинской площади (7). Две точки габброидов Дальнего Кута расположены на тренде IVза пределами рис. 8, а, б (в области высоких Y-Nb-отношений).
Положение точек EM1 и EM2 на диаграмме показано приблизительно, так как, судя по литературным данным, им свойственны значительные пределы колебаний значений по меньшей мере I43Nd/I44Nd
Все точки бреевских габброидов тренда III (см. рис. 5) на рис. 9, б располагаются на тренде, тоже начинающемся в точке ВSE и протягивающемся в область высоких Y-Nb-отношений при почти постоянном значении 143Nd/144Nd. Из диаграмм (см. рис. 9, а, б) видно, что контаминация магмы осадочным веществом в случае бреевских габброидов почти не влияла на величину 143Nd/144Nd, но приводила к значительному возрастанию или уменьшению величины 147Sm/144Nd.
На диаграмме “143Nd/144Nd-206Pb/204Pb” (рис. 10, а) точки владимиро-александровских и часть точек сергеевских габброидов располагаются на тренде, начинающемся в точке PM (BSE) и протягивающемся в сторону поля, предположительно, осадочных пород океанической коры S4, положение которого на диаграмме, очевидно близко к положению EM1. Смещение остальных точек сергеевских габброидов в сторону более высоких значений 206Pb/204Pb, как и точек офиолитов, относительно DM обусловлено метаморфизмом пород сергеевского комплекса. Положение точек бреевских габброидов на рис. 10, так же как их положение на диаграмме (см. рис. 5), указывает на вещество мантийного резервуара BSE с примесью, предположительно, осадочного вещества S2 и S3. Большинство точек сергеевских офиолитов расположено в поле смеси DM+F, однако для некоторых образцов характерны изотопные отношения сергеевских габброидов, приобретенные, по-видимому, вследствие метаморфизма. Сергеевские и бреевские габброиды отличаются высокими значениями 87Sr/86Sr (табл. 4), обусловленными примесью вещества корового происхождения (см. рис. 10, б).
36
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
Габброиды сергеевского и калиновского комплексов Сихотэ - Алиня...
Рис. 10. Положение точек габброидов Сихотэ-Алиня на диаграммах “I43Nd/I44Nd-206Pb/204Pb ” и “I43Nd/I44Nd-87Sr/86Sr ”:
I, 2 - сергеевские (1) и владимиро-
александровские (2) габброиды; 3 - сергеевские и каменские офиолиты; 4 - бреевские габброиды; 5 - граносиениты Мокрушинской площади.
DM, EMI, EM2, HIMU - конечные члены мантийного тетраэдра А. Зиндлера и С. Харта; F - внутритетраэдрный компонент. Большим кружком показано положение точки BSE по Х.Р. Роллинсону [26]
На диаграмме “207Pb/204Pb-20&Pb/204Pb”
(рис. 11, а) показаны области изотопного состава свинца вулканитов островных дуг (II),
пассивных континентальных окраин (IV) и тренд изотопного состава свинца деплетированной мантии (I). Границы этих областей и тренд приведены по С.А. Татарникову [27]. Кроме того, на диаграмме по литературным источникам оконтурены поля мантийных резервуаров. Из рис. 10 видно, что резервуар “DM” соответствует 87Sr/86Sr начальной, довольно значительной части поля РЬ
MORB. Резервуар “ЕМ1” и компонент “F” располагаются в начальной и конечной части поля Pb вулканитов островных дуг соответственно. Точки владимиро-александровских, бреевских и часть точек сергеевских габброидов располагаются на коротких трендах, начинающихся вблизи точки BSE и отвечающих смесям BSE+S4 (владимиро-александровские и сергеевские габброиды), BSE+S2 и BSE+S3 (бреевские габброиды). Остальные точки сергеевских габброидов из-за метаморфизма смещены в область более высоких значений 206Pb/204Pb. По этой же причине только в одном из изученных образцов сергеевских офиолитов сохранились изотопные отношения Pb, свойственные базальтам океанической коры, вследствие чего его точка расположена в поле N-MORB.
На диаграмме (см. рис. 11, б) точки Pb габброидов и Pb островной дуги Хонсю приурочены к протяженному тренду, начинающемуся в точке BSE. Исключение составляют точки офиолитов, а также несколько точек сергеевских габброидов, в которых, как уже отмечалось выше, из-за метаморфизма существенно возросли значения 206Pb/204Pb (см. рис. 10, а и 11, а). Расположение на этом же тренде точек Pb галенита скарновых и жильных (не вынесены из-за перегруженности диаграммы) месторождений Сихотэ-Алиня связано с образованием скарнов и руд за счет продуктов экзогенного разрушения габброидов [28, 29].
В последнее время на Мокрушинской площади нами обнаружены граносиениты со структурой “антирапакиви”, очевидно, метаморфической природы, которые по геохимическим особенностям и изотопным характеристикам (см. рис. 4 а, б, 5, 9 б, 10 б) отвечают сергеевским габброидам. Это обстоятельство свидетельствует в пользу присутствия фрагментов Окраинско-Сергеевского террейна в Таухинском террейне и принадлежности габброидов и, по крайней мере, части средних и кислых магматических пород Окраинско-Сергеевского террейна к единому островодужному (?) комплексу. Ранее наличие фрагментов Окраинско-Сергеевского террейна в Таухинском террейне предполагалось нами только на основании присутствия метаморфизованных продуктов экзогенного разрушения базитов и ультрабазитов - скарнов, яшм
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
37
В.Т. Казаченко, С.Н. Лаврик, Е.В. Перевозникова и др.
и контактово-метаморфизованных металло-носных осадков (марганцевосиликатных пород, силикатно-магнетитовых руд, кремней с дисперсным родохрозитом), а также родингитов.
Рис. 11. Особенности изменения изотопных отношений Pb габброидов Сихотэ-Алиня (а, б) и руд скарновых (б) месторождений Сихотэ-Алиня:
1-7 - свинец скарновых месторождений:
Верхнего (1); Николаевского (2); Первого Советского (3); Партизанского (4); Восточный Партизан (5); Второго Советского (6); Садового (7). Магматические породы (8-11): сергеевские габброиды (8) и офиолиты (9), владимиро-александровские (10) и бреевские (11) габброиды. Изотопные данные для Pb галенита руд скарновых месторождений заимствованы из сводки Ф.И. Ростовского [30]. Поля на диаграммах показаны по С.А. Татарникову [15] (а), а также Т.Г. Чуриковой с соавторами и Р.Р. Альмееву [31] (б). DM, EM I, EM 2 и BSE по Х.Р. Роллинсону [26]
Заключение
Габброиды сергеевского и калиновского комплексов, а также породы ВладимироАлександровского массива имеют общий мантийный источник магматического материала - примитивную мантию (BSE) - и образовались в результате взаимодействия плюма с осадочными породами океанической коры,
предположительно, судя по геохимическим особенностям и изотопному составу свинца, в основании островной дуги (габброиды и гранитогнейсы Окраинско-Сергеевского террейна и его фрагментов и ультрабазиты ВладимироАлександровского массива) или океанических плато (габброиды калиновского комплекса). Они различаются между собой химическим составом присутствующей в них осадочной компоненты и, вероятно, возрастом. По меньшей мере с девона упомянутые структуры в виде двух цепочек островов располагались вблизи окраины Ханкайского массива.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ханчук А.И. Палеогеодинамический анализ формирования рудных месторождений Дальнего Востока России. Рудные месторождения континентальных окраин. Владивосток: Дальнаука, 2000. 276 с. 2. Синица С.М. О происхождении гнейсовой фации сергеевских габброидов (Южное Приморье) // Тихоокеанская геология. 2004. Т. 23, № 3. С. 32-36. 3. Коваленко С.В., Давыдов И.А. Сергеевский выступ - древняя структура Южного Сихотэ-Алиня // ДАН СССР. 1991. Т. 319, № 5. С. 1173-1177. 4. Геодинамика, магматизм и металлогения Востока России / под ред. А.И. Ханчука. Владивосток: Дальнаука, 2006. Кн. 1. С. 1-572. 5. Октябрьский Р.А. Петрология палеозойских интрузивных базитов Южного Приморья: дис. ... к.г.-м.н. Владивосток, 1971, 256 с. 6. Ханчук А.И. Геологические строение и развитие континентального обрамления северо-запада Тихого океана: автореф. дис. ... д.г.-м.н. М., 1993. 31 с. 7. Новые минералого-петрографические находки в зоне центрального структурного шва (Сихотэ-Апинь) / С.А. Щека и др. // Вопросы магматизма, метаморфизма и оруденения Дальнего Востока. Владивосток, 1973. С. 258-260. 8. Ханчук А.И., Панченко И.В. Гранатовое габбро в офиолитах Южного Сихотэ-Алиня // ДАН СССР. 1991. Т. 321, № 4. С. 800-803. 9. U-Pb, Hf изотопные и REE систематики цирконов из сергеевского комплекса Сихотэ-Алиня: генезис кристаллов минерала-геохронометра и возраст этапов становления пород / А.А. Аленичева и др. // Материалы IV Российской конференции по изотопной геохронологии
38
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
Габброиды сергеевского и калиновского комплексов Сихотэ - Алиня...
“Изотопные системы и время геологических процессов”. СПб., 2009. Т. 1. С. 26-28. 10. Голозубов В.В., Мельников Н.Г. Тектоника геосинклинальных комплексов Южного Сихотэ-Алиня. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1986. 128 с. 11. Саватенков В.М., Морозова И.М., Левский Л.К. Поведение изотопных систем (Sm-Nd; Rb-Sr; K-Ar; U-Pb) при щелочном метасоматозе (фениты зоны экзоконтакта щелочно-ультраосновной интрузии) // Геохимия. 2004. № 10. С. 1027-1049. 12. Мельников Н.Н. Погрешности метода двойного изотопного разбавления при изотопном анализе обыкновенного свинца // Геохимия. 2005. № 12. С. 1333-1339. 13. Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes / ed. by A.D. Saunders and M.J. Norry // Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society Special Publication, London, 1989. V. 42. P. 313-345. 14. McCulloch M.T., Gamble J.A. Geochemical and geodynamical constraints on subduction zone magmatism // Earth Planet. Sci. Lett. 1991. Vol. 102. P. 358-374. 15. Rb and Cs in the earth and moon and the evolution of the earths mantle / W.F. McDonough, S. Sun, A.E. Ringwood, E. Jagoutz, A.W.K. Hofmann // Geochim. Cosmochim. Acta, Ross Taylor Symposium Volum. 1991. 16 Elemenntal and Sr isotope variations in basic from Iceland and surrounding ocean floor / . D.A. Wood, J.L. Joron, M. Treuil, M. Norry, J. Tarney // Contrib. Mineral. Petrol. 1979. Vol. 70. P. 319-339. 17. Palme H., O'Neill H.St.C. The Mantle and Core // Treatise Geochem. 2003. Vol. 2. P. 1-38. 18. Geochemistry and tectonic environment of the Dagzhuka ophiolite in the Yarlung-Zangbo suture zone, Tibet / B. Xia, H.X. Yu, G.W. Chen, L. Qi, T.P. Zao, M.F. Zhou // Geochemical Journal, 2003, V. 37, P. 311-324. 19. Hofmann A.W. Chemical differentiation of the Earth: the relationship between mantle, continental crust, and oceanic crust // Earth Plan Sci. Lett. 1988. Vol. 90. P. 297-314. 20. Condie K.C. High field strength element ratios in Archean basalts: a window to evolving sources of mantle plumes? // Lithos. 2005. Vol. 79. P. 491-504. 21. Савельева О.Л. Ритмичность осадконакопления и следы аноксических событий в меловых (альб-сеноманских) отложениях Восточной Камчатки: автореф. дис. ... к.г.-м.н. М., 2009. 25 с. 22. Pearce Ju.A. Geochemical fingerprinting of oceanic basalts with applications to ophiolite classification and the search for Archean oceanic crust // Lithos. 2008. Vol. 100. P. 14-48.
23. Богина М.М., Злобин В.Л. Корреляция сумийского базальтового вулканизма Карельского и Кольского кратонов: петрогеохимия, возраст и геодинамическая обстановка формирования // Магматизм и метаморфизм в истории Земли: тез. докл. XI Всероссийского петрографического совещания. Екатеринбург, 2010. Т. 1. С. 82-83.
24. Мартынов Ю.А. Геохимия базальтов активных континентальных окраин и зрелых островных дуг (на примере Северо-Западной Пацифики). Владивосток: Дальнаука, 1999. 218 с. 25. Shervais I. W. Ti-V plots and petrogenesis of modern and ophiolitic lavas // Earth. Planet. Sci. Let. 1982. Vol. 59, № 1. P 101-118. 26 Rollinson H.R. Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation. Essex: Longman Group UK Ltd., 1993. 352 p. 27. Татарников С.А. Изотопный состав Pb вкрапленников кпш разновозрастных гранитов Восточного Забайкалья // Современные проблемы геохимии: материалы научной конференции, посвященной 50-летию Института геохимии им. А.П. Виноградова и 50-летию Сибирского отделения Российской академии наук (2-6 апреля 2007 г.). Иркутск, 2007. С. 60-61. 28. Роль офиолитов в металлогении Сихотэ-Алиня / В.Т. Казаченко и др. // ДАН. 2012. Т. 444, № 4. С. 412-416. 29. Роль осадочных палеобассейнов в металлогении крупных геологических структур (на примере Сихотэ-Алиня) / В.Т. Казаченко и др. // Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории: материалы IV Всероссийского литологического совещания. Новосибирск, 2013. Т. 1. С. 407-411. 30. Ростовский Ф.И. Об изотопных отношениях свинца в галенитах рудных месторождений Востока Азии // Тихоокеанская геология. 2005. Т. 24, № 2. С. 33-45. 31. Альмеев Р.Р. Геохимия магматизма вулкана Безымянный: признаки мантийного источника и условия фракционирования исходной магмы: автореф. дис. ... к.г.-м.н. М., 2005. 26 с.
Сведения об авторах
Казаченко Валентин Тимофеевич - д.г.-м.н., заведующий лабораторией Дальневосточного геологического института ДВО РАН; e-mail: vkazachenko@mail.ru
Лаврик Сергей Николаевич - к.г.-м.н., старший научный сотрудник Дальневосточного геологического института ДВО РАН; e-mail: s_lavric@mail.ru
Перевозникова Елена Валериевна - к.г.-м.н., старший научный сотрудник Дальневосточного геологического института ДВО РАН; e-mail: elenavalper@yandex.ru,
Скосарева Наталья Валерьевна - старший инженер Дальневосточного геологического института ДВО РАН; e-mail: absenta2004@mail.ru
ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2015(22)
39
