Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по земле
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, ПЕТРОГРАФИИ, МИНЕРАЛОГИИ И ГЕОХИМИИ На правах рукописи
НОСОВА Анна Андреевна
ПЕТРОЛОГИЯ ПОЗДНЕДОКЕМБРИЙСКОГО И ПАЛЕОЗОЙСКОГО ВНУТРИПЛИТНОГО БАЗИТОВОГО ВУЛКАНИЗМА ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
Специальность 25.00.04 - петрология, вулканология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук
Москва - 2007
Работа выполнена в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии Наук (ИГЕМ РАН)
Официальные оппоненты:
доктор геолого-минералогических наук, профессор Попов Виктор Сергеевич доктор геолого-минералогических наук Соловова Ирина Петровна доктор геолого-минералогических наук Котов Александр Борисович
Ведущая организация:
Геологический Институт Российской Академии Наук
Защита состоится л25 декабря 2007 г. в ___ часов на заседании диссертационного совета Д 002.122.01 при Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии Наук (ИГЕМ РАН) по адресу: 1190Москва, Старомонетный пер., д.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГЕМ РАН
Автореферат разослан ________________20
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат геолого-минералогических наук М.А.Юдовская Достижения в области теоретической и экспериментальной петрологии, наряду с прогрессом геодинамики, позволили разработать сценарии магматической активности в различных геодинамических ситуациях. Наиболее сложными эти сценарии оказываются для континентальных внутриплитных обстановок, в которых фактор мощной субконтинентальной гетерогенной литосферы значительно влияет на характер магматических процессов. Именно вопросы взаимодействия дериватов подлитосферной верхней мантии, глубинных плюмов и субконтинентальной литосферы являются ядром современных дискуссий по проблемам внутриплитного магматизма. Континентальные базальты и сопряженные с ними кислые породы, являясь продуктом этого взаимодействия, несут о нем информацию в своем вещественном составе.
Актуальность работы. Необратимость геологического развития Земли определяет важность эволюционного аспекта в рассмотрении проблем магматизма, поэтому петрологический анализ вулканической активности, последовательно проявлявшейся в пределах крупного блока континентальной литосферы, каковым является ВосточноЕвропейская платформа (ВЕП), на протяжении более 1,5 млрд. лет, представляет несомненный интерес. За этот длительный период времени в пределах ВЕП сформировались многочисленные мезопротерозойские (MР), неопротерозойские (NP) и палеозойские (PZ) магматические провинции, занимающие перикратонное (MР, NP) и интракратонное (PZ) положение.
Однако вопросы эволюции магматизма ВЕП, в частности, понимание его источников, условий и механизмов частичного плавления мантии на различных глубинах, а также процессов подъема и фракционирования мантийных магм при наличии мощной субконтинентальной литосферы, остаются недостаточно разработанными. Их решение требует сопоставления разновозрастных и пространственно разобщенных объектов - магматических провинций, но оно существенно затруднено значительным различием в уровне их минералогической, геохимической и изотопной изученности. Для большинства проявлений базальтового магматизма ВЕП данные изучения вещественного состава современными методами отсутствуют либо имеются в ограниченном объеме. Это не позволяет разработать для них генетические петрологические модели, что делает ограниченным понимание геологической эволюции ВЕП, для которой главными событиями в геологической истории были эпохи внутриплитного магматизма. Обобщения по проблемам внутриплитного магматизма ВЕП, опирающиеся не только на систематизацию разрозненных данных, но и на оригинальный фактический материал и сопоставимые аналитические данные для комплексов разного возраста и локализации, позволяющий корректно сравнивать различные магматические проявления, до настоящего времени отсутствуют. Высказанные соображения определяют актуальность данной работы, направленной на заполнение лакун в наших знаниях о петрологии внутриплитного магматизма ВЕП, что позволит приблизится к созданию целостной модели геологической эволюции одной из крупнейших континентальных структур.
Цель работы - выявить характер эволюции внутриплитного базитового вулканизма ВЕП, определить основные источники вещества и оценить их вклад в формирование расплавов, продуцировавших позднедокембрийские и палеозойские магматические провинции платформы.
Основные задачи состояли в 1) анализе геологической позиции, возраста (при необходимости - его определении изотопными методами), состава позднедокембрийских и палеозойских проявлений базитового вулканизма для выделения основных магматических провинций и эпох их формирования; 2) изучении минералогического, геохимического, изотопного (Sr, Nd, O) состава вулканитов каждой крупной провинции с целью разработки петрологических моделей с оценкой состава мантийного источника, вклада коровой контаминации; реставрации процессов фракционирования расплавов; 3) корреляции возрастных и вещественных характеристик магматических провинций ВЕП; 4) сравнительном анализе петролого-геохимических особенностей вулканизма различных частей платформы с учетом их предшествующего геологического развития для оценки влияния гетерогенности литосферы на петрологические характеристики внутриплитного магматизма.
Фактический материал и методы исследований. Были исследованы вулканические проявления шести крупных магматических провинций ВЕП: на западе платформы (Приладожская (MР), Волынско-Брестская (NP)), на ее севере (Онежско-Тиманская (NP), Архангельская алмазоносная (PZ)) и на востоке (Камско-Бельская (MР), Западно-Уральская (NP)). В сравнительных целях проведено изучение надсубдукционного вулканизма Тагильской зоны (PZ) Уральского мобильного пояса.
В основу работы положен собственный материал автора, полученный в ходе полевых работ в Карелии, на Южном и Среднем Урале, а также документации керновых коллекций в Минске, Архангельске, Ярославле. Образцы керна пород Волго-Уральской области, Онежского полуострова и Волынско-Брестской провинции, изученные в настоящей работе, были любезно предоставлены В.И.Козловым, Н.В.Веретенниковым, В.М.Горожаниным и Е.Д.Андреевой.
Каменный материал изучался следующим комплексом методов: 1) петрографическое изучение шлифов (около 1000 шлифов); 2) определение составов минералов микрорентгеноспектральным методом (около 1000 микрозондовых определений); определение концентраций элементов-примесей в минералах (клинопироксенах) методом вторично-ионной масс-спектрометрии (около 60 анализов); 3) определение петрохимического состава валовых проб пород методом рентгенофлуоресцентного анализа (около 500 проб); 4) определение концентраций элементов-примесей в валовых пробах пород методом индукционно-связанной плазмы с масс-спектрометрическим окончанием (около 120 проб); 5) Rb-Sr и Sm-Nd изотопные исследования валовых проб и породообразующих минералов (около 50 образцов); 6) K-Ar изотопные исследования валовых проб пород (5 проб); 7) изучение изотопного состава кислорода валовых проб пород (5 проб). Аналитические исследования выполнялись в лабораториях ИГЕМ РАН, ИГГД РАН, ОИГГ СО РАН, ИМГРЭ, ИМЭ РАН.
Научная новизна и личный вклад автора. Научная новизна исследований определяется тем, что в работе на основе нового оригинального фактического материала, включающего данные прецизионных геохимических и изотопных исследований, впервые дана картина эволюции внутриплитного базитового магматизма ВЕП, в которой обоснованы его основные возрастные этапы, для каждого из которых оценен вклад источников магм различной природы, и проведена корреляция с основными дивергентными и конвергентными событиями трех суперконтинентальных циклов позднего докембрия и палеозоя.
В работе получены принципиально новые данные по значительному числу конкретных объектов и выявлены новые закономерности в развитии магматизма крупной континентальной структуры.
1. Впервые получен, либо существенно дополнен, комплекс минералогических, геохимических и изотопных данных для пород всех позднедокембрийских и некоторых палеозойских вулканических провинций ВЕП.
2. Установлен неопротерозойский возраст базальтов Онежского грабена (Sm-Nd изохронным методом), ранее относимых к среднему рифею, что существенно изменяет схему стратиграфического расчленения образований позднего докембрия в регионе.
3. Впервые проведена корреляция по возрастным и вещественным характеристикам неопротерозойских вулканитов севера и востока (Западный склон Урала) ВЕП и показана их принадлежность к единому этапу магматической активности (около 670 млн. лет назад).
4. Установлено путем сравнения возрастных и вещественных характеристик, построенных на их основе петрологических моделей, что в мезопротерозое магматизм западной и восточной частей ВЕП развивался асинхронно и автономно, в то время как в неопротерозое и палеозое на всей ВЕП магматизм был квазисинхронным и однотипным;
5. Установлена природа геохимической специфики (деплетирование HFSE) мезопротерозойских базитов Волго-Уральской области, которая определялась взаимодействием глубинного плюма с латентным литосферным надсубдукционным источником и вкладом верхнекорового контаминанта.
6. Для неопротерозойской Волынско-Брестской и палеозойской Архангельской провинций впервые показано определяющее влияние древних литосферных шовных зон на вещественный состав и характер распределения вулканитов.
7. Определена природа мезопротерозойских высоко Ti-Fe-P базальтов Приладожья:
показано, что они являются эффузивными аналогами йотунитов, производными литосферных магм, связанных со становлением гранит-анортозитовых комплексов.
Также показано, на примере Волынско-Брестской и Архангельской провинций, что положение вулканических провинций относительно более ранних шовных структур в подстилающей литосфере определяет распределение вулканитов различных геохимических типов (в первую очередь, высоко- и низко-титанистых базальтов) внутри провинций. Это может быть связано с вовлечением в генерацию расплавов субконтинентальной литосферной мантии с различной мощностью, тепловыми характеристиками и вариациями состава.
В методическом отношении для различных типов внутриплитных базальтов показана высокая информативность комплекса изотопных и геохимических исследований на уровне минеральных фаз для выявления и реставрации процессов коровой контаминации.
Автором проводились систематизация материалов, петрологические расчеты, интерпретация данных и построение петрологических моделей, а также полевые исследования, документация керна скважин, выбор и подготовка проб для лабораторных исследований, микрозондовые исследования, обработка результатов аналитических исследований.
Практическое значение работы определяется возможностью использовать полученные результаты при геолого-съемочных работах, а также минерагеническим аспектом, учитывая сопряженность внутриплитного базитового и кимберлитового магматизма ВЕП.
Основные защищаемые положения:
1. На основании обобщения оригинального и литературного материала установлены основные возрастные этапы дискретной внутриплитной магматической активности ВосточноЕвропейской платформы и главные закономерности распространения вулканитов с выделением вулканических провинций. Формирование этих провинций определялось процессами глобальной реорганизации плит мезопротерозойского, неопротерозойского и палеозойского суперконтинентальных циклов, причем как конвергентных (ранний мезопротерозой, средний палеозой), так и дивергентных (средний мезопротерозой, неопротерозой).
2. Показано, что мезопротерозойские вулканиты распространены на западной и восточной периферии Восточно-Европейской платформы и принципиально различаются геохимическими характеристиками. Вулканиты запада платформы представляют собой высокоFe-Ti-P базальты, обогащенные высокозарядными элементами, и имеющие отрицательные значения Nd(Т); изотопно-геохимические особенности базальтов свидетельствуют, что в их петрогенезисе доминировал вклад литосферного (обогащенного) источника. Вулканиты востока платформы - низко-Ti магнезиальные метадолериты, резко деплетированные высокозарядными и обогащенные литофильными элементами, Nd(Т) которых варьируют от отрицательных до близких к нулю значений. Их петрохимические и изотопно-геохимические характеристики указывают на участие в петрогенезисе источников в литосферной мантии с надсубдукционными геохимическими характеристиками и значительную контаминацию верхнекоровым веществом.
3. Показано, что неопротерозойские вулканиты распространены вдоль северной, восточной и западной периферии Восточно-Европейской платформы. Вулканиты северной и восточной периферии платформы формировались синхронно и имеют сходные изотопные (Nd) и геохимические характеристики: они сильно обогащены высокозарядными и литофильными элементами, имеют высокие и умеренные положительные значения Nd(Т), и формировались за счет плавления деплетированного источника. Вклад коровой контаминации в их петрогенезис был незначительным. Базальты и долериты западной периферии платформы имеют умеренно обогащенные высокозарядными и литофильными элементами составы, отрицательные и близкие к нулю значения Nd(Т); вариации петрохимических и изотопно-геохимических характеристик указывают на участие в петрогенезисе обогащенного мантийного источника (литосферной мантии) и значительный вклад процессов коровой контаминации.
4. Установлено, что практически для всех внутриплитных базальтов ВЕП, в той или иной мере, характерен вклад коровой контаминации в петрогенезис, что приводит к трансформации их геохимических и изотопных параметров относительно первичных производных мантийных источников. Обоснована для ряда случаев слабо контаминированных базальтов эффективность геохимических, в том числе изотопных, исследований на уровне минеральных фаз, позволяющих установить вклад коровой контаминации путем выявления изотопного и специфических геохимических сдвигов между отдельными составляющими породы.
Структура работы. Работа состоит из 10 глав, которые объединены в 5 разделов. В первом разделе, состоящем из двух глав, рассмотрены основные проблемы внутриплитного магматизма в приложении к ВЕП, а также основные методы и подходы, использованные при выполнении работы. Во втором разделе дана характеристика мезопротерозойского магматизма западной (глава 3) и восточной (глава 4) периферии платформы. Третий раздел посвящен внутриплитному магматизму неопротерозоя (главы 5, 6 и 7). В четвертом разделе рассмотрен палеозойский магматизм ВЕП, главным образом на примере Архангельской провинции (глава 8), и проведено сравнение с рифтогенным надсубдукционным магматизмом Урала (глава 9).
Наконец, в пятом разделе описаны общие закономерности эволюции внутриплитного магматизма ВЕП. Работа содержит 236 страницы текста, 104 рисунка, 23 таблицы. Таблицы составов пород и минералов, а также описания стандартных аналитических методик вынесены в Приложение. Список литературы состоит из 280 наименований.
Апробация работы. Результаты исследований изложены в 40 публикациях, в том числе коллективной монографии и 9 статьях в рецензируемых журналах. Они докладывались на Всероссийских Петрографических Совещаниях (2000, 2005), и 10 всероссийских конференциях в 1998-2007 годах.
Работа выполнялась в рамках тем Лаборатории Петрографии ИГЕМ РАН, а также была поддержана проектами РФФИ (в т.ч. под руководством автора), ОНЗ РАН и договорами с АК Алроса и ОАО Недра.
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность всем коллегам, в сотрудничестве с которыми проводились многолетние исследования. Эта работа не могла быть выполнена без заинтересованной поддержки со стороны академика О.А.Богатикова и проф.
В.А.Кононовой. Отдельные положения работы обсуждались с академиками В.И.Коваленко, М.А.Семихатовым, А.С.Махначем, чл.-корр. РАН В.В.Ярмолюком, а также с О.В.Андреевой, С.В.Богдановой, В.В.Бочкаревым, С.Н.Бубновым, Н.В.Веретенниковым, В.М.Горожаниным, А.Г.Гурбановым, А.Я.Докучаевым, Ю.С.Каретиным, В.И.Козловым, В.А.Кононовой, И.А.Кондрашовым, И.С.Красивской, О.Ф.Кузьменковой, Ю.О.Ларионовой, В.А.Ларченко, А.И.Марченко, В.В.Наркисовой, В.А.Первовым, И.Т.Расс, Л.В.Сазоновой, А.В.Самсоновым, Л.Н.Таран, Н.Н.Тарасовым, Г.В.Тархановым, В.В.Третяченко, Л.В.Шумлянским, Т.Н.Херасковой, Е.В.Юткиной, Р.Г.Язевой.
Неоценимый вклад в выполнение работы внесли исследователи-аналитики А.С.Авдеенко, Е.В.Гусева, О.А.Дойникова, Д.З.Журавлев, Н.Н.Коротаева, Ю.О.Ларионова, В.А.Лебедев, С.Г.Симакин, А.И.Якушев. Автору помогали студенты МГУ им. М.В.Ломоносова Л.Г.Петрова, М.Е.Блюмкина, Е.В.Сизова.
Автор глубоко признательна всем названным коллегам за научные консультации, поддержку и помощь.
Основные проблемы внутриплитного магматизма в приложении к ВосточноЕвропейской платформе. Формирование Восточно-Европейской платформы (ВЕП) как единой и обособленной от прочих континентальных масс структуры было обусловлено процессами, протекавшими во время двух позднедокембрийских суперконтинентальных циклов. В ходе позднепалеопротерозойского цикла 2.05-1.78 млрд. лет назад произошло сочленение протократонов (континентальных масс, образованных архейской и раннепалеопротерозойской корой - Сарматии, Волго-Уральской области и Балтии) и аккретирование к ним позднепалеопротерозойских островодужных комплексов. К началу мезопротерозоя была сформирована крупная континентальная масса - прото-Балтика, входившая в состав мезопротерозойского суперконтинента (Bogdanova et al., 1996; 2000). В ходе распада позднедокембрийского суперконтинента Родинии 0,75-0,55 млрд. лет назад произошло вычленение из него континентальной массы ВЕП.
В мезо- и неопротерозойское (рифей-вендское) и палеозойское время на протяжении около 1,3 млрд. лет, в пределах платформы неоднократно проявлялся внутриплитный континентальный магматизм (рис.1).
Прогресс в исследованиях внутриплитного магматизма привел к тому, что в настоящее время разработаны модели основных геодинамических механизмов, обеспечивающих достижение солидуса мантийными перидотитами - концепции глубинных плюмов и растяжения литосферы под действием окружающих плит, опирающиеся на модели термомеханической нестабильности мантии, в т.ч. учитывающие ее химическую и фазовую гетерогенность. Эти достижения перевели основные проблемы изучения внутриплитного магматизма из области поисков общих механизмов плавления мантии в область понимания характера реализации этих механизмов и степень участия в них различных мантийных субстратов в конкретных геодинамических ситуациях.
В последнее время исследования внутриплитного магматизма Земли отчетливо выявили его изотопную и геохимическую гетерогенность в пределах рифтовых зон и платобазальтовых провинций Сибири, Ю.Америки, Африки, ЮВ Азии (Ярмолюк и др., 1997; 2005; Peate, Hawkesworth, 1996; Turner et al., 1999; Hawkesworth et al., 1996; George, Rogers, 2002; Xu et al., 2001 и др). Базальтовые расплавы, излившиеся в этих зонах и провинциях, обладают значительным изотопным и геохимическим разнообразием, причем контрастные по изотопногеохимическим характеристикам породы находятся в сложных пространственно-временных соотношениях. Причины этого лежат не только в том, что в магмогенерацию вовлекались источники различной природы (нижнемантийные, астеносферные, литосферные), но и в характере дренируемой литосферной мантии - в ее мощности и геохимических особенностях (возраст, степень и геохимическая спецификаа обогащения и/или деплетирования), определяемых ее природой (древний кратон, мобильный пояс и т.д.). Рифтовые пояса, раскалывавшие суперконтиненты, предпочтительно наследовали существовавшие внутри них ослабленные зоны - подвижные пояса, но также захватывали и прилежащие кратонные области и их переработанные в предшествующих орогенных событиях краевые зоны. В магматических провинциях, возникших в поперечных к ранним швам структурах, подстилаемых гетерогенной литосферной мантией, возможны значительные вариации в составе вулканизма. Реконструкция особенностей плюм-литосферного взаимодействия в магматических провинциях, занимающих секущее положение по отношению к древним шовным зонам, может быть ключом к пониманию гетерогенности литосферной мантии, обусловленной сочленением блоков с различной геологической историей.
o o o o o o o 24 30 36 42 48 54 o o o ХЕЛЬСИНКИ РИГА o МОСКВА МИНСК o КИЕВ o Cкифская плита o 123456 7 8 13 12 10 Рис.1. Проявления внутриплитного вулканизма ВЕП. Строение кристаллического фундамента показано по (Божко и др., 2002) с изменениями по (Кононова и др., 2005, Самсонов и др., 2006).
Положение рифтовых структур показано по (Балуев, 2006), с изменениями. Условные обозначения. 1-кора: 1 - сформированная в архее, 2 - сформированная в архее и переработанная в неоархее и палеопротерозое, 3 - сформированная в палеопротерозое; 4 - постсвекофенские неметаморфизованные осадочные и вулканогенные комплексы; 5-6 Плутоны AMCG ассоциации, 5 с возрастами 1.8-1.7 млрд.
ет (в пределах Сарматии), 6 с возрастами 1.68-1.50 млрд. лет (в свекофенском домене Балтии); 7-9:
рифтовые впадины и авлакогены, выполненные осадками: 7 - раннего-среднего рифея, 8 - конца среднего-верхнего рифея; 9 - палеозоя; 10-13 проявления внутриплитного вулканизма: 10 - комплексы толеитовых базальтов, 11 - бимодальные комплексы субщелочных базальтов - риолитов; 12 - комплексы субщелочных и щелочных базальтов, 13 - кимберлиты; 14 - докембрийские разломы, 15 - границы платформы ВЕП является древним кратоном, в который объединены сегменты с литосферой, различной по возрасту, составу и мощности (Богданова и др., 1996 и др.). Влияние фактора Т е р о м е И е о л е р Б о м М е о к с й А и т Н Бал У Р А Л Д н е п р о в о Д а о н и н д а е п ц в к я и а к й с й а и п в с а л к а и р к П о г е н е р о м е о е к р с о в м о з е А о к с й и п с а К Ч е р н о е м о р е гетерогенности литосферы на характер проявления и вещественный состав внутриплитного магматизма представляется весьма важной проблемой в изучении платформы. В качестве еще одного важного аспекта исследований отметим феномен пространственного совмещения разновозрастных магматических провинций и вытекающую из этого проблему сохранности литосферных корней при плюм-литосферном взаимодействии.
В настоящее время достаточно детально изучены литологические и тектонические особенности рифтогенных структур ВЕП, и проведено их обобщение как для платформы в целом (Nikishin et al., 1996), так и для отдельных структур (Хераскова и др., 2002; 2006). Однако по проблемам позднепротерозойского магматизма ВЕП обобщающие работы были выполнены в 50-90 гг прошлого века (Тимергазин, 1959; Веселовская и др., 1960; Ушакова, 1962;
Магматизм..., 1981; Алексеев, 1984; Грачев и др., 1994). Результаты работ по рифтогенному магматизму ЮВ Балтии были обобщены в работе (Kepezinskas, 1999). В последнее время для некоторых позднедокембрийских и палеозойских рифтогенных магматических комплексов ВЕП были проведены петрологические и изотопно-геохимические исследования, в том числе их изотопное датирование (Wilson, Lyashkevich, 1996; Богданов и др., 2003, Карпухина и др., 2001;
Первов и др., 2005; Шумлянский, 2006 и др.). Однако обобщения по проблемам внутриплитного магматизма ВЕП, опирающиеся не только на систематизацию разрозненных данных, но и на оригинальный фактический материал и сопоставимые аналитические данные для комплексов разного возраста и локализации, позволяющий корректно сравнивать различные магматические проявления, до настоящего времени отсутствуют.
Основные методы и подходы. Объекты исследований. Предлагаемый в работе подход к изучению внутриплитного магматизма включает, с одной стороны, анализ вещественных характеристик базитов и построение на его основе петрогенетических моделей, а с другой - их историко-геологическую интерпретацию с привлечением геологических моделей и геотектонических палеореконструкций. Только такой комплексный подход позволит понять специфику разновозрастной магматической активности крупного блока континентальной литосферы.
Для внутриплитного магматизма характерно проявление вулканической активности в относительно узких временных рамках в пределах обширных территорий, что определяет формирование магматических провинций. В работе рассмотрены шесть крупных провинций:
мезопротерозойские - запада ВЕП (на примере ферробазальтов Приладожья) и востока ВЕП (Камско-Бельская в Волго-Уральской области и Башкирском антиклинории);
неопротерозойские - запада (Волынско-Брестская), севера (Онежско-Тиманская, на примере базальтов Онежского грабена) и востока (Западно-Уральская) платформы; палеозойская - севера ВЕП (Архангельская алмазоносная провинция). Кроме того, проведено сравнение минералого-геохимических особенностей внутриплитного и надсубдукционного рифтогенного базитового вулканизма на примере пространственно сопряженных Западно-Уральской провинции и Тагильской палеодуги.
Полученные данные по минералогическому, геохимическому и изотопному составу рифтогенных вулканитов из рассматриваемых провинций позволили разработать модели их петрогенезиса. В общем случае модель включает представления о характере фракционной кристаллизации расплавов, определение природы мантийных источников и оценку вклада корового вещества в петрогенезис. Однако специфика вулканических проявлений в разных провинциях в каждом случае определяла комплекс используемых методов и, соответственно, полноту петрологических моделей. В вулканитах, испытавших метаморфизм в условиях пренит-пумпеллиитовой и низов зеленосланцевой фаций (Западно-Уральская провинция, Тагильская палеодуга), зачастую единственной сохранившейся первичной минеральной фазой остается клинопироксен (Срх). Это позволило использовать геохимические особенности зональных Срх для расшифровки эволюции расплавов этих вулканических областей.
Особенностью внутриплитного магматизма является его бимодальность. Поэтому в работе, на примере детально исследованной Волынско-Брестской провинции, рассмотрены вопросы петрогенезиса кислых пород во внутриплитных обстановках.
Мезопротерозойский магматизм В мезопротерозойское время (MР, раннем - среднем рифее, 1.6 - 1.0 млрд. лет назад) ВЕП была ареной активной магматической деятельности внутриплитного типа. В раннем MР основные ее проявления установлены в западной части ВЕП (в свекофенском домене Балтии и на западе Сарматии) и на востоке платформы, в Волго-Уральской области. На западе в раннем рифее бимодальный и базальтовый вулканизм, внедрение дайковых роев; развитие сети рифтогенных грабенов сопровождали становление плутонов анортозитов-гранитов рапакиви (AMCG типа). На востоке в раннем (?) - начале среднего рифея сформировалась обширная магматическая провинция траппового типа, сопряженная с развитием очень крупных рифтовых структур - авлакогенов.
В позднем MР базитовый магматизм запада Балтии проявился в свекофенском домене ВЕП роями долеритовых даек и силлами Центрально-Скандинавской долеритовой группы с возрастом 1264-1268 млн. лет (Suominen, 1991). Эти проявления, так же как и рои даек близкого возраста (1249 - 1229 млн.лет), известные в Гренландии и Канаде (дайковые рои Садбери и Маккензи, 1267Ц1235 млн.лет) связывают с воздействием крупного плюма (Elming, Mattsson, 2001), инициировавшего раскол мезопротерозойского суперконтинента. Восточнее в позднем MР вулканизм редуцирован и его известные проявления ограничены дайками лампроитов и оливиновых лампрофиров Костамукши и Лентииры-Кухмо (12355 млн. лет, Беляцкий и др., 1997).
Западная часть ВЕП. Приладожье. Вулканиты группируются в три ареала, пространственно и во времени сопряженных со становлением плутонической ассоциации анортозитов-гранитов рапакиви (AMCG). Выделяются три ареала развития эффузивов и дайковых роев (Носова и др., 2005): прибалтийский, наиболее ранний, с изотопными возрастами вулканитов в 1640-1500 млн. лет (Богданов и др., 1999; Ramo, 1991; Ramo et al., 1996; Suominen, 1991; Kepezinskas, 1999), овручский, 1580-1480 млн. лет (Геология Беларуси, 2001), и ладожский, наиболее поздний, включающий вулканиты с изотопными возрастами 1500-1457 млн. лет (Богданов и др., 2003; Rm et al., 2001).
Вулканические проявления приурочены к структурам Финско-Ботническо-Балтийской рифтовой системы и внутри них - к локальным осадочным бассейнам (впадины Сатакунта, Мухос, Пашско-Ладожская, Овручская и др). Формирование этих грабеновых структур связано с развитием листрических разрывов, которые образовались в режиме растяжения в верхней части коры при ее воздымании, обусловленным подъемом астеносферы и тепловым воздействием при становлении AMCG плутонов и последующем остывании коры при завершении этого магматизма (Korja, Heikkinen, 1995).
Наиболее масштабно MP1 базиты эффузивной и субвулканической фаций проявлены в Восточном Приладожье, в непосредственной пространственной связи с Салминским плутоном габброноритов-гранитов рапакиви, имеющим возраст 15471 - 15290.6 млн. лет (Neymark et al., 1994; Amelin et al., 1997). Они представлены лавовыми толщами (суммарной мощностью более 250 м), крупным Валаамским габбромонцонитовым силлом и дайками трахидолеритов (Хазов, 1967; Amantov et al., 1996; Светов, Свириденко, 1996).
Изотопные датировки базальтов - 149968 млн. лет (Sm-Nd минеральная изохрона, Богданов и др., 2003) и габбромонцонитов Валаамского силла - 1457.42.7 млн. лет (U-Pb, бадделеит, Rm et al., 2001) свидетельствуют, что становление вулканической ассоциации происходило через 40-90 млн лет после внедрения Салминского массива, но одновременно с внедрением наиболее поздней группы гранитов рапакиви в ЮВ Швеции и Польше - гранитоидами Рагунды (15145-150512 млн. лет, Persson, 1999), Норана (146910 млн. лет, Claesson, Kresten., 1997), Стромсбро (150019 млн. лет, Andersson, 1997), Бартошице (1499/млн. лет, Claesson et al., 1995).
Детальная документация разрезов многочисленных скважин в Северо-Восточном Приладожье показала, что вулканиты слагают две толщи. Перерыв между лавовыми излияниями фиксируется частичным размывом нижней толщи, горизонтом туффитов и пачкой гравелитов с прослоями аргиллитов. Верхняя толща характеризуется более широким развитием обильно миндалекаменных и шлаковых разностей по сравнению с нижней (Андреева, Носова, 2006; Андреева и др., 2006).
Базальты афировые и редкопорфировые, вкрапленники представлены слабозональным лабрадором. Основная масса сложена Pl (50%) состава от лабрадора до андезина и Cpx (30%) с Mg# 0.64-0.67 (центр) до 0.50-0.53 (край), Ti-Mt и Ilm (10%, в базальтах верхней толщи иногда до 30%). Основной акцессорный минерал - Ap (до 2 %). В базальтах нижней толщи встречены Ol (Mg# 0.51-0.40) и Opx (Mg# 0.39-0.41). Специфика минерального состава (присутствие Opx и высокожелезистые темноцветные фазы) сближает базальты с мафитами анортозитрапакивигранитных плутонов.
Вулканиты обеих толщ представлены ферробазальтами - высокотитанистыми (в базальтах нижней толщи 3.91-4.14 % TiO2, в базальтах верхней до 4.87-5.34 % TiO2.) железистыми (Mg# 0.30-0.40) низко кремнеземистыми (44Ц48 % SiO2) породами с высокими отношениями Al2O3/СаО (1.7-1.9) и высокими концентрациями Р (около 1.0% Р2О5 в нижних базальтах до более 1.5 % Р2О5 в верхних). Особенности петрохимии соответствуют петрохимической специфике ферродолеритов (йотунитов) - высокожелезистых высокотитанистых базитовых пород повышенной щелочности, обычно слагающих дайки и небольшие интрузивные массивы в AMCG комплексах.
Породы обогащены как LILE (Ва до > 2000 мкг/г, Sr до 600-650 мкг/г), так и HFSE.
Концентрации Zr достигают 770 мкг/г в ферробазальтах верхней толщи и 520 мкг/г - в ферробазальтах нижней; концентрации Nb - 80 и 47 мкг/г соответственно. Отношение Nb/Lan (здесь и далее нормировано к РМ по Sun, McDonough, 1989) варьирует в пределах 0.73-0.59.
Распределение РЗЭ характеризуется сильным фракционированием легких лантаноидов относительно тяжелых: La/Ybn (здесь и далее РЗЭ нормированы к хондриту С1 по Sun, McDonough, 1989) 9.3-10.6, Sm/Ybn - 3.2-3.4; при этом легкие земли фракционированы сильно (La/Smn = 2.8-3.2), тяжелые - умеренно (Gd/Ybn 2.0 - 2.3; Dy/Ybn 1.3 - 1.5). В спектрах РЗЭ ферробазальтов нижней толщи наблюдается слабая отрицательная аномалия Eu (Eu/Eu* 0.840.95); в спектрах ферробазальтов верхней толщи она выражена сильнее (Eu/Eu* 0.64-0.79).
Изотопный состав Nd в базальтах характеризуется отрицательными значениями Nd(1500): в ферробазальтах Северо-Восточного Приладожья они варьируют от -4.7 до -5.3 для ферробазальтов нижней толщи и от -4.5 до -5.8 для ферробазальтов верхней толщи, а в трахибазальтах юго-востока Приладожья достигают еще более низкого значения Nd(1460) = -8.7.
Практически по всем геохимическим параметрам ферробазальты Приладожья близки к йотунитам (Vander Auwera et al., 1998; Bolle et al., 2003; Bedard, 2001): высокие отношения Al2O3/CaO, высокие концентрации Ti, P, щелочных оксидов, Zr, Sr, отчасти Nb, пониженные значения отношения Nb/La, низкие концентрации Cr), а также низкорадиогенный изотопный состав Nd. Принадлежность этих пород к йотунитовому (ферродолеритовому) типу позволяет рассматривать ферробазальты как эффузивные аналоги йотунитов (Носова и др., 2005).
Петрогенезис. Для ферробазальтов Приладожья в составе петрогенетической модели рассмотрены особенности фракционной кристаллизации и возможные мантийные источники, а также обсуждается вопрос коровой контаминации. Фракционная кристаллизация. Сравнение составов ферробазальтов с трендами фракционирования природных ферродиорит-гранитных серий и с экспериментальными данными по фракционированию йотунитовых расплавов (Vander Auwera et al., 1998) показало, что изменение составов ферробазальтов отвечает экспериментальным трендам фракционирования примитивных йотунитов при Р=5-7 кбар и окислительно-восстановительных условиях, отвечающих буферу QFM. Моделирование фракционирования ферробазальтовых расплавов (COMAGMAT, Арискин, Бармина, 2001) и расчет кумулусной ассоциации методом масс-баланса показали, что изменение составов ферробазальтов определялось фракционированием Оpx(36-41)+Рl(53-62)+Ilm(1-6) ассоциации, в которой доминировал Pl. Полученные оценки состава кумулата были проверены с помощью моделирования поведения элементов-примесей при фракционной кристаллизации указанной ассоциации, которые показали неплохое соответствие с природным распределением, в том числе модель предсказала появление отрицательной аномалии Eu в ферробазальтах верхней толщи.
Р-Т-fO2 условия, при которых протекал процесс фракционирования, можно оценить по данным Ilm-Mt термо-оксиметрии (Andersen, Lindsley, 1985) и результатам моделирования этого процесса c помощью COMAGMAT, а также в сравнении с экспериментальными данными, полученными в (Vander Auwera et al., 1998). Фракционирование opx+pl+ilm ассоциации, повидимому, имело место при давлениях 5-7 кбар и Т 1160-1180С в условиях QFM буфера (или несколько более восстановительных), а кристаллизация срх-pl-TiMt ассоциации происходила уже при излиянии ферробазальтов.
Мантийные источники и коровая контаминация. Изотопный состав Nd йотунитов является одной из основных причин дискуссий об их происхождении. Для изотопного состава Nd в этих породах характерны значительные вариации, причем преобладают низкие отрицательные значения Nd(Т), (до -8Е-10); в области положительных значений Nd(Т) не достигают высокорадиогенных величин (Markl, Hohndorf, 2003; Bolle et al., 2003; Dorr et al., 2002 и др.); основная особенность изотопного состава Nd - его зависимость от возраста коры, в которой локализованы йотуниты. Имеющиеся изотопные данные не дают однозначного ответа на вопрос о природе источника: имела ли место масштабная коровая контаминация деплетированного мантийного вещества или он представлял обогащенный мантийный субстрат, либо являлся мафическим нижнекоровым веществом (Longhi et al., 1999).
Геохимические характеристики ферробазальтов Приладожья на первый взгляд согласуются с моделью их происхождения за счет контаминации нижнекоровым веществом мантийных расплавов типа континентальных толеитовых, но ключевым остается вопрос о количестве корового вещества, необходимого для соответствующей трансформации исходного мантийного состава. Как показали расчеты AFC-модели (для РЗЭ), она может быть достигнута в ходе фракционирования базальтов (степень фракционирования F=0.6-0.5) при ассимиляции ими значительного количества тоналитового расплава (отношение количества ассимилянта и кумулата r=0.5-0.6). Очевидно, что при таких объемах ассимиляции кислого вещества не сохранятся ни петрохимические характеристики базальтов (низкая кремнекислотность, высокие содержания Ti и др.), ни характер распределения HFSE (умеренные и высокие значения для Zr/Nb и Nb/Th отношений соответственно). В то же время Nd изотопные данные свидетельствуют, что расплавы по мере фракционирования испытывали некоторую коровую контаминацию, что отражает зависимость между значениями Nd(Т) и характеристик, которые определяются степенью дифференциации ферробазальтов (концентрации Р2O5, TiO2), и возможным вкладом коровой контаминации (Pb/Ce, La/Sm). Однако даже наименее дифференцированные ферробазальты имеют низкорадиогенные величины Nd(Т) (- 4.5, - 4.7).
Такие изотопно-геохимические характеристики пород могут возникнуть: 1) в результате плавления литосферной мантии и 2) за счет вклада древнего корового вещества.
Для проверки первого предположения проведено сопоставление распределения элементов-примесей в ферробазальтах, примитивных йотунитах и континентальных базальтах различных типов. Оно показало, что ферробазальты и примитивные йотуниты имеют геохимические характеристики, наиболее сходные с таковыми некоторых высокотитанистых базальтов (мезозойские базальты провинции Парана и др., Farmer, 2003; Gibson et al., 1996), имеющих отрицательные величины Nd(Т) (-1.6...-8.3). Эти базальты рассматриваются как производные геохимически обогащенной литосферной мантии. Ферробазальты Приладожья и базиты Салминского плутона (Шарков, 2006) имеют сходный между собой геохимический облик и изотопный состав Nd (Nd(1540) от -6,5 до -8,2, Ramo et al., 1996). Детальные изотопные исследования пород Салминского массива (Neymark et al., 1994) позволили авторам прийти к выводу о том, что габбро-анортозиты и сопряженные базитовые разности формировались расплавами, происходящими из лизотопно-аномального источника в субконтинентальной мантии; аналогичный источник можно полагать и для ферробазальтов Приладожья.
Однако, связь изотопного состава Nd базитов из AMCG плутонов Фенноскандии и возраста коры, в которой они локализованы (рис.2), не позволяет исключать процессы коровой контаминации в их петрогенезисе. Низко-радиогенный изотопный состав Nd не характерен для базитов из плутонов, локализованных в ювенильной свекофенской коре и имеющих возраста 1665 - 1580 млн. лет. Так, базитовые породы Выборгского плутона имеют Nd(Т) от +1,6 до -1,2, Рижского плутона - от +0,3 до -0,6 (Ramo et al., 1996). В тоже время для поздней генерации AMCG плутонов, с возрастами 1.54 - 1.50 млн. лет, локализованных в краевых частях области развития палеопротерозойской коры, напротив, характерен изотопный состав Nd, обедненный радиогенным изотопом. Таковой, помимо Салминского массива, отмечен для массива Стромсбро (1500 - 1520 млн. лет) в Центральной Швеции, где Nd(Т) составляет от -5,7 до -8,(Andersson, 1997), а также для массивов мазурского комплекса (около 1500 млн. лет) в Польше:
в базитах Nd(Т) варьирует от Ц2,5 до -5 (Wiszniewska et al., 2002).
Рис. 2. Диаграмма эволюции изотопного состава Nd в мезоархейских (поле I) и неоархейских (поле II) гранитоидах, палеопротерозойских метаосадках и гранитоидах Приладожья (поле III), мезопротерозойских базитах Приладожья и базитах комплексов анортозитов-гранитов рапакиви Фенноскандии. Базиты - (прямоугольники): 1 - Салминского плутона, 2 - Центральной Швеции, 3 - Мазурского комплекса, 4 - Валаамского силла и трахибазальтов ЮВ Приладожья, 5 - базальтов СВ Приладожья, 6 - Выборгского массива, 7 - Рижского массива, (пунктирной линией показана эволюция Nd в базальтах Ундвы), 8 - массивов ЮЗ Финляндии, Эволюция DM показана по (DePaolo, 1981).
Данные для базитов по (Ramo et al., 1996; Andersson, 1997; Wiszniewska et al., 2002; Ramo et al., 2003), AR и PR1 гранитоидов из (Самсонов и др., 2004; Лобач-Жученко и др., 2000; Куликов и др., 1990;
Конопелько и др., 1999).
Проведенный анализ эволюции изотопного состава Nd палеопротерозойской, нео- и мезоархейской коры Фенноскандии и Карельского кратона и величины Nd(Т) базитов AMCG ассоциации, в том числе ферродолеритов, и соответствующие расчеты показали, что наблюдаемый в молодых массивах низкорадиогенный изотопный состав Nd не мог сформироваться без участия древней архейской коры (Носова и др., 2005). Для этих массивов, помимо изотопных, имеются геологические свидетельства участия древней архейской коры в петрогенезисе: Салминский массив частично локализован в пределах выходящей на поверхность части Карельского кратона, в одном из массивов Центральной Швеции обнаружен циркон с возрастом 2700 млн. лет (Ohlander et al., 1999), в массивах мазурского комплекса на присутствие древнего корового вещества указывают изотопные параметры не только Sm-Nd, но и Re-Os системы (Wiszniewska et al., 2002).
Таким образом, совокупность геохимических и изотопно-геохимических характеристик ферробазальтов Приладожья поддерживает представления о литосферной мантии в качестве источника их первичных расплавов и значительной роли контаминации коровым веществом в их петрогенезисе.
Восточная часть ВЕП. Камско-Бельская провинция. В результате проведенной систематизации опубликованных данных по рифейскому магматизму Волго-Уральской области и Башкирскому антиклинорию (Иванова, 2002; Тимергазин, 1959; Веселовская и др., 1960;
Алексеев, 1984 и др.) и полученных нами данных можно констатировать следующее (Носова и др., 2005). Мезопротерозойский магматизм в Волго-Уральской области и Башкирском антиклинории, объединяемый в Камско-Бельскую провинцию, охватывает огромные площади (не менее 500 х 500 км); он представлен дайками и силлами преимущественно базальтового и пикритового составов, залегающими в осадочных породах стратиграфического интервала раннего - низов среднего рифея. В Башкирском антиклинории в составе магматизма этого возрастного интервала известны ограниченные проявления кислого и субщелочного вулканизма (в навышском и машакском комплексах); он завершается лавовыми излияниями, продукты которых выделяют в машакский комплекс; в Волго-Уральской области эффузивные излияния достоверно не установлены. Состав базальтов, долеритов и пикритов свидетельствует об их петрогенетическом родстве и отличается специфическими для внутриплитных образований чертами - это высокомагнезиальные породы с низким содержанием титана.
Анализ опубликованных U-Pb датировок цирконов и бадделеитов мезопротерозойских магматических пород Башкирского антиклинория (Холоднов и др., 2007; Ernst et al., 2006;
Путеводитель, 2006) показал, что машакские вулканиты (13666 млн. лет) значительно (на 1030 млн. лет с учетом ошибок определений) моложе даек из бакальской свиты (1385.31.4 млн.
ет). Поэтому дайки и силлы, распространенные в раннерифейских отложениях как в Башкирском антиклинории, так и в Волго-Уральской области могут быть как синхронными машакским вулканитам, так и представлять раннюю (предрифтовую) стадию развития провинции. Заметим, что раннерифейские изотопные датировки (кроме K-Ar) для вулканитов Башкирского антиклинория в настоящее время неизвестны, тогда как датировки, отвечающие началу среднего рифея хорошо коррелируются с изотопными возрастами габбро КусинскоКопанского (138863 млн. лет, Холоднов и др., 2006) и габбро Бердяушского (138828 млн. лет, Ронкин и др., 2006) рифтогенных интрузивов. Таким образом, формирование рифтогенной вулкано-плутонической ассоциации, в том числе дайкового комплекса, происходило наиболее вероятно в конце раннего рифея - начале среднего рифея.
В условиях существующей ситуации дефицита изотопных определений возраста магматических пород Волго-Уральской области, датирование которых опирается главным образом на стратиграфические признаки (локализация даек и силлов среди пород определенной свиты и отсутствие их в вышележащих отложениях) и датировки K-Ar методом валовых проб, преимущественно 60-80-тых гг прошлого века, основной целью при рассмотрении магматизма этой области оказалось проведение петролого-геохимической корреляции с более изученной областью Башкирского антиклинория.
С этой целью были изучены метадолериты и метапикриты даек и силлов в отложениях раннерифейской кырпинской и среднерифейской серафимовской серий из керна скважин Волго-Уральской области (скв. 203 и 183 Мензелино-Актаныш в западной прибортовой части Камско-Бельского авлакогена, скв. 1 Кипчак в центральной части этого авлакогена) и в стратиграфически аналогичных бурзянской и юрматинской серий в Башкирском антиклинории (дайка и силлы в бакальской и юшинской свитах, силлы в суранской свите).
Метабазиты отличаются низкотитанистым (0.54-0.81% TiO2) высокомагнезиальным (Mg# 0.56-0.73) составом, только в дифференцированных разностях (Mg# 0.37-0.42) содержания TiOдостигают 1,6-2,3%. Характерны повышенные концентрации SiO2, причем наиболее высоки они в самых магнезиальных разностях базальтов (до 53.34 % SiO2 при 13.27 MgO %).
Мультиэлементные спектры пород обладают четко выраженными особенностями, общими для пород Волго-Уральской области и Башкирского антиклинория: обогащение наиболее некогерентными элементами (Cs, Rb, Ba), сильная положительная аномалия К, отрицательная аномалия Ti, знакопеременная аномалия Sr, отрицательная аномалия U и Th (рис.3). Характер распределения РЗЭ отличается умеренным фракционированием легких земель относительно тяжелых и средних (La/Ybn 1.8 - 5.0; La/Smn 1.3 - 1.8), в области тяжелых земель спектр имеет плоский вид, что отражают низкие величины Gd/Ybn = 1.2 - 1.4. В то же время в спектрах пород из разных областей существует ряд отличий. Во-первых, это наличие и глубина отрицательной аномалии Nb и Та. В породах Волго-Уральской области эта аномалия выражена очень резко, отношение Nb/La падает до 0.2-0.1. В породах Башкирского антиклинория аномалия проявлена гораздо слабее, вплоть до отсутствия (в наших пробах величины отношения Nb/La от 0.6-0.поднимаются до 1.1-1.5). Во-вторых, в породах Башкирского антиклинория по сравнению с породами Волго-Уральской области, несколько ниже уровень фракционирования легких лантаноидов, притом, что в области тяжелых РЗЭ спектры практически не различаются. При сохранении общего толеитового типа от ранних проявлений (метаэффузивы кырпинской серии) к поздним (метаэффузивы машакской свиты, Ernst et al., 2006) наблюдается сдвиг геохимических характеристик от присущих высококремнистым высокомагнезиальным базальтам к более выраженным особенностям континентальных толеитов.
11La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu CsRbBa Th U K NbTa La Ce Pr Sr NdSm P Hf Zr Eu Ti GdTb Dy Y Ho Er TmYb Lu Рис. 3. Геохимические особенности мезопротерозойских низко-Ti и неопротерозойских умеренноTi базитов Волго-Уральской области и Башкирского антиклинория. 1-3 - базиты мезопротерозоя: - метабазальты, скв.203 Мензелино-Актаныш; 2 - метадолериты, скв. 1 Кипчак; 3 - габбродолериты, силлы р.Кургас; 4 - долериты неопротерозоя (криволукский и барангуловский комплексы).
Изотопный состав Nd, определенный в валовых пробах метабазитов, является низкорадиогенным (Nd рассчитаны для 1400 млн. лет): Nd(1400) для метабазальтов и метадолеритов площади Мензелино-Актаныш составляют -6.1Е-6.0, Nd модельные возраста этих пород соответствуют архею (3.3-2.6 млрд. лет). В метадолеритах скв. 1 Кипчак Nd(1400) ( 0.3) отражают более радиогенный изотопный состав Nd, модельный возраст соответствует 2.млрд. лет. В метадолеритах силлов кургасского комплекса из юшинской свиты Nd(1400) составляют +0.4Е+0.5, модельные возраста еще более молодые - 1.9-1.7 млрд. лет. Таким образом, намечается тренд повышения доли радиогенного изотопа в составе Nd метабазитов Волго-Уральской области с запада на восток, от Татарского свода к Башкирскому антиклинорию, который, возможно, отражает превалирующий возраст контаминирующего базиты корового вещества.
Петрогенезис. Для базитов Камско-Бельской провинции полученные результаты позволили обсудить вклад литосферной компоненты в их петрогенезис (Носова и др., 2005).
Геохимические и изотопно-геохимические данные отчетливо указывают на коровый вклад в петрогенезис метабазитов. Интерпретация этих данных возможна в рамках двух моделей: 1) вклад субдукционной компоненты за счет латентного источника в литосферной мантии, обогащенной в ходе предшествующих субдукционных событий (Puffer, 2001) и/или 2) масштабной коровой контаминации высокотемпературных магнезиальных расплавов (Puhtel et al., 1997; Smithies, 2002; Buchanan et al., 1999).
В метабазитах увеличение степени фракционирования легких лантаноидов не сопровождается заметным увеличением уровня фракционирования тяжелых РЗЭ. Наиболее простым объяснением в данном случае может быть верхнекоровая природа контаминирующего вещества. Подтверждением этому (Носова и др., 2005) может служить несомненное сходство спайдер-диаграмм метабазальтов Волго-Уральской области и низкотитанистых базальтов формации Далструм палеопротерозойской (2,05-2,06 млн. лет) Бушвельдской магматической провинции, для которых изотопные и геохимические особенности интерпретируются как результат ассимиляции толеитовой магмой верхнекорового материала (Buchanan et al., 1999).
Кроме того, выполненные расчеты модели смешения показали принципиальную возможность формирования геохимической специфики исследуемых метабазальтов за счет взаимодействия астеносферных (плюмовых) расплавов с коровым веществом.
Однако сильный дефицит Nb, характерный для метабазитов Камско-Бельской провинции, не может быть объяснен только вкладом корового компонента. Анализ положения фигуративных точек пород на диаграмме Ce/Nb - Th/Nb (рис.4) указывает на участие четырех компонентов в формировании их состава: производные плюмового источника c участием рециклингового литосферного вещества, надсубдукционный компонент, верхняя кора и дериваты деплетированной мантии.
Th/Nb Рис. 4. Диаграмма Ce/Nb-Th/Nb (Polat et al., 1999) для мезопротерозойских пород Камско-Бельской провинции. Зеленые значки - мезопротерозойские базиты Волго-Уральской области и Башкирского антиклинория, наши данные, серые значки - мезопротерозойские базиты Башкирского антиклинория, по (Ernst et al., 2006), треугольники - породы машакского комплекса. Составы геохимических резервуаров (DMM - деплетированная мантия, RSC - реститовый компонент слэбов, SDS - мобильный компонент слэбов) по (Sauders et al., 1988), СС (средний состав коры) и UC (верхняя кора) - по (Taylor, McLennan, 1985). Поля составов: 1 - MORB, 2 - производные Исландского плюма, 3 - Сибирские траппы, по (Lightfoot et al.,1990) ; 4 - породы Марианской дуги, по (Polat et al., 1999).
Полученная геохимическая картина может быть интерпретирована как совмещение указанных выше моделей вклада латентного надсубдукционного источника в литосферной мантии, и масштабной коровой контаминации. Вероятно, под воздействием глубинного плюма произошло частичное плавление литосферной мантии с надсубдукционными геохимическими характеристиками, приобретенными в ходе позднепалеопротерозойских орогенных событий, и сохранившихся к началу мезопротерозоя, возможно, из-за редуцированности посторогенного этапа (?). Высокомагнезиальные расплавы интенсивно взаимодействовали с верхнекоровым веществом, что привело к дальнейшей трансформации их геохимических и изотопных характеристик в сторону обогащения LILE и LREE и деплетирования HFSE.
Как известно, высококремнистые высокомагнезиальные базальты (SHMB), с низкими содержаниями Ti, деплетированные HFSE, характерны для интракратонных областей плюмлитосферного взаимодействия (провинция Ветреного пояса, Puhtel et al., 1997; Сибирские траппы и др.) В случае Волго-Уральской области их появление является существенным аргументом в пользу представлений, высказанных на основе анализа осадочных последовательностей (Maslov et al., 1997) о том, что, по крайней мере, до начала среднего Ce/Nb рифея, эта область, как и Башкирский антиклинорий, занимали интракратонную позицию, а не являлись пассивной окраиной ВЕП, как предполагалось в (Ayala et al., 2000).
Неопротерозойский вулканизм В позднем рифее - венде в пределах ВЕП сформировалось несколько крупных магматических провинций: на западе - Волынско-Брестская (ВБП) с возрастом вулканитов 5млн. лет (Shumlyansky et al., 2002), на севере - Онежско-Тиманская с возрастом вулканитов 670580 млн лет (Щукин и др., 2002; Носова и др., 2006), на востоке - Западно-Уральская с возрастом вулканитов 730-570 млн. лет (Петров и др., 2005; Карпухина и др., 2001).
Западная часть ВЕП. Волынско-Брестская провинция. ВБП занимает обширную территорию в пределах востока Польши, Беларуси, северо-запада Украины, Молдовы, протягиваясь с ССЗ на ЮЮВ почти на 800 км при ширине в центральной части около 300 км.
Общая площадь распространения лав и туфов поздневендского возраста в западной части ВЕП составляет не менее 350 тыс. кв. км (Ушакова, 1962; Махнач, Веретенников, 1970; Nikishin et al., 1996; Воловник, 1971).
О времени вулканической активности свидетельствуют следующие геохронологические данные: возраст циркона из туфов Польши определен в 5514 млн. лет (U-Pb, Compston et al., 1995), а возраст базальтов Украины - в 55253 млн. лет (Rb-Sr изохрона, Shumlyansky et al., 2002) и 54929 млн. лет (U-Pb возраста цирконов, Шумлянский и др., 2006).
Основные типы пород. Предлагаемая нами классификация базальтов ВБП (Носова и др, 2005, Носова и др., 2007) основана на нормативном составе пород и концентрации TiO2. Среди эффузивов выделяются оливиновые (с модальным и нормативным оливином) субщелочные базальты, включая низкотитанистые (< 1.10-2.0 мас. % TiO2) и умеренно-титанистые (2.0-3.мас. % TiO2, в единичном случае до 3.56 мас. % TiO2) разности, и кварцнормативные базальты нормального ряда (толеиты), включая низкотитанистые ( < 1.75-2.0 мас. % TiO2) и умеренновысокотитанистые (2.0-3.6 мас. % TiO2) разности. Гипабиссальные тела сложены низкотитанистыми оливиновыми долеритами субщелочного ряда (1.2-1.5 мас. % TiO2) и высокотитанистыми оливиновыми габбро-долеритами субщелочного ряда (3.0-4.5 мас. % TiO2).
Cpx, Pl и Fe-Ti оксиды присутствуют во всех разновидностях базальтов. Оl и K-Na полевые шпаты встречены только в оливиновых базальтах. Оливин из силла низко-Ti долеритов характеризуется железистым составом (Fo54-56) и высокими концентрациями Mn (MnO 0.69 - 1.23%). Оl из гипабиссальных высоко-Ti долеритов, по данным Б.Я.Воловник (1971) более магнезиальны - до Fo82-85. Для плагиоклазов низко- и умереннотитанистых пород характерны несколько генераций, реликтовые оплавленные ядра, обратная зональность; Pl из высоко-Ti толеитовых базальтов и высоко-Ti долеритов имеют простое незональное строение. Пироксены во всех изученных базальтах представлены авгитовыми разностями, в умеренно-Ti оливиновых базальтах и высоко-Ti толеитовых базальтах появляются пижониты; Орх установлены только в дацитах. Наиболее магнезиальные авгиты, близкие к эндиопсидам, встречаются в высоко-Ti долеритах, в низко-Ti долеритах авгиты наиболее кальциевые, близкие к салитам. В Срх зональность либо не проявлена, либо носит прямой характер - от центра к краю кристалла происходит уменьшение Mg#. Согласно геобарометру (Nimis, Ulmer, 1998) при наиболее высоких давлениях (выше 3 кбар, 3,5-7,7 кбар) кристаллизовались Cpx из высоко-Ti и низко-Ti долеритов. Cpx из умеренно-Ti оливиновых и высоко-Ti толеитовых базальтов начинали кристаллизоваться при низких давлениях (ниже 3 кбар, 1,4 кбар). Основные параметры вещественного состава выделенных типов магматических пород, приведенные в таблице, показывают, что каждый тип характеризуется определенными интервалами величин геохимических показателей и изотопных отношений Nd и Sr.
Таблица. Геохимические и изотопные характеристики основных типов пород ВБП Оливиновые Оливиновые Толеитовые Оливиновые Оливиновые Типы пород, низко-Ti умеренно-Ti высоко-Ti высоко-Ti низко-Ti характер базальты, базальты, базальты, долериты, долериты, залегания покровы покровы покровы силлы силлы Mg# 0.45-0.50 0.46-0.60 0.40-0.46 0.40-0.50 0.50-0.TiO2, % 1.1-2.0 2.0-3.1 2.0-3.2 3.0-4.5 1.3-1.Ni, ppm 90-110 30-60 30-80 50-70 130-1Cr, ppm 100-170 30-100 10-50 50-80 60-1Nb/La 0.6-0.8 0.7-1.0 0.6-0.,7 0.9-1.1 0.9-1.La/Ybn 4.3-4.7 4.1-4.6 4.3-6.0 7.3-8.9 7.3-8.La/Smn 2.1-2.5 1.9-2.1 1.9-2.1 2.1 2.9-3.Gd/Ybn 1.6-1.7 1.6-1.,8 1.7-2.3 2.5-2.9 1.7-1.Nd(550) -2.7Е-6.6 +0.2Е-3.5 -0.7Е-1.3 -2.6Е-2.5 -5.8Е-5.0.70712 0.70794 0.70515 0.70640 0.706Sr/86Sr(550) 0.70795 0.71004 0.70706 0.70645 0.708Вулканический ареал ВБП расположен вкрест простирания предшествующих палео- и мезопротерозойских шовных и рифтовых структур. Центральная часть ВБП наследует положение, во-первых, области сочленения блоков древней (позднеархейской - раннепалеопротерозойской) и относительно молодой (поздней палеопротерозойской) субконтинентальной литосферы, во-вторых, осевой части MР рифтовой структуры - ВолыноОршанского авлакогена. Она подстилается корой и литосферой сокращенной мощности (Геология Беларуси, 2001, Bogdanova et al., 2006).
Распределение пород с различной концентрацией Ti хорошо коррелирует с их положением относительно древней шовной зоны. Над зоной сочленения Сарматии и Фенноскандии, выраженной в фундаменте провинции Центрально-Белорусской структурной зоной, отвечающей краевой части активной окраины Сарматии, к которой были аккретированы островодужные комплексы Балтийско-Белорусского гранулитового пояса (Bogdanova et al., 2006), распространены наиболее низкотитанистые разности базальтов. По мере удаления от этой зоны к северу и, менее выражено, к югу, появляются высокотитанистые разности эффузивов.
Высоко-Ti долериты силловой фации приурочены только к Сарматской части провинции (Осницко-Микашевичскому поясу) и не выходят за пределы MР Волыно-Оршанского авлакогена. Кислые породы встречены только в свекофенской части, подстилаемой образованиями Балтийско-Белорусского гранулитового пояса (Bogdanova et al., 2006).
Петрогенезис. Полученные минералогические и геохимические данные для пород ВБП позволили рассмотреть особенности кристаллизации расплавов, оценить вклад коровой контаминации в их состав и сделать предположения относительно состава мантийных источников. Кроме того, обсуждается происхождение кислых пород. Особенности кристаллизации расплавов. Совокупность полученных данных по составам минералов можно интерпретировать следующим образом. Подъем расплавов к поверхности характеризовался различной динамикой для базальтов разных типов. Низко- и умеренно-Ti породы испытали многоэтапность кристаллизации, явления ассимиляции и смешения в коровых промежуточных камерах. Расплавы высоко-Ti типов кристаллизовались главным образом при излиянии магмы и, поднимаясь к поверхности, вероятно не имели длительных остановок на своем пути.
Отмеченные различия динамики кристаллизации базальтов свидетельствуют о различиях в тектонических режимах: подъем низко- и умеренно-Ti расплавов происходил до того, как растягивающие напряжения достигли максимума, очевидно, что они периодически ослаблялись, что позволило существовать промежуточным камерам и проявиться процессам контаминации; кристаллизация высоко-Ti толеитов происходила в условиях активного растяжения.
Коровая контаминация базальтов и происхождение кислых пород. Анализ пространственного распределения Nd изотопных параметров (Nd(550)) в базальтах и кислых породах, показывает, что базальты с низкорадиогенным изотопным составом Nd распространены вблизи области развития кислых пород (рис.5). По мере продвижения к северу от этой области отчетливо проявлен тренд возрастания значений (Nd(550)) вплоть до появления положительных величин. Описанная ситуация отвечает свекофенской части провинции, подстилаемой палеопротерозойской корой. В части провинции, сформированной на активной окраине Сарматии, также можно уловить аналогичный тренд повышения Nd(550) к югу, но число данных здесь пока невелико.
1.Волковыск 0.0.2 -0.-3.Кобрин -3.-11.-11.7 Пинск -11.-8.9 -6.-2.-5.8 -5.-2.7, -2.Луков -2.-1.-1.-2.Ровно Рис. 5. Схема распределения значений Nd(550) в базальтах и кислых породах ВБП. 1 - низко- и умеренно-Ti оливиновые базальты нижней толщи, 2 - высоко-Ti толеитовые базальты верхней толщи, - кислые породы, 4 - высоко-Ti оливиновые долериты силлов, 5 - низко-Ti оливиновые долериты силлов; 6-7 - контуры области распространения кислых пород (6), структурно-тектонических зон фундамента ВБП (7): МД - Мазовецкий домен, ББГП ЦБелорусско-Балтийский гранулитовый пояс, ЦБСЗ- Центрально-Белорусская структурная зона, ОМП - Осницко-Микашевический пояс (по Bogdanova et al., 2006). Курсивом показаны данные из (Шумлянский, 2006).
Второе важное наблюдение, которое следует из анализа изотопных данных - высоко-Ti толеитовые базальты верхней толщи, которые изливались после риолитов и дацитов, имеют Nd с более радиогенным изотопным составом, чем оливиновые низко- и умеренно-Ti базальты нижней толщи, предшествовавшие образованию кислых пород. Такая связь изотопных параметров базальтов с их возрастным положением относительно кислых пород наиболее вероятно определяется испытанной ими коровой контаминацией.
Анализ серии диаграмм (рис.6) и расчеты моделей смешения подтвердили предположения о значительной роли контаминации в формировании изотопных и геохимических характеристик пород ВБП (Носова и др., 2005; 2007). Наиболее реалистично процесс контаминации описывается моделью ассимиляции в ходе фракционной кристаллизации, учитывающей тепловые характеристики магмы и боковых пород при их взаимодействии - ECAFC (Spera, Bohrnson, 2001; Bohrnson, Spera, 2001). Эту модель мы применили для умеренно-Ti базальтов, моделируя контаминацию веществом верхней и нижней коры. Был выбран один из наименее контаминированных по геохимическим и изотопным данным образец (Влв41/40), для которого вначале был рассчитан состав исходного (нефракционированного) расплава, а затем применена модель EC-AFC для случаев контаминации верхне- и нижнекоровым материалом, состав которого принимался в соответствии с имеющимися данным об изотопных и геохимических характеристиках коры региона (Бибикова и др., 1995; Сlaesson et al., 2001;
Markwiсk et al., 2001; Shumlianskyу et al., 2006). Положение точек базальтовых составов вблизи рассчитанных кривых, описывающих поведение Sm-Nd системы и элементов-примесей La, Yb, Nb, подтверждают наше предположение о влиянии контаминации на изотопный и геохимический состав умеренно-Ti базальтов и указывают на основной вклад вещества верхней коры.
Nd(T) Nd(T) C1a ( a ) ( b ) C1a r=0. C1b C1b C C C CРис. 6. Диаграммы Nd(T) -100/Nd (а) и Nd(T) - (Nb/La)n (б) для базальтов ВБП. Условные обозначения 1 - низко-Ti оливиновые долериты силлов, 2 - низко-Ti оливиновые базальты севера ВБП, 3 - низко-Ti оливиновые базальты центра ВБП (по данным Шумлянский, 2006), 4 - умеренно-Ti оливиновые базальты, 5 - высоко-Ti толеиты, 6 - высоко-Ti оливиновые долериты силлов, 7 - кислые породы, 8 - породы фундамента ВБП, по (Сlaesson et al., 2001), 9 - коровые ксенолиты из девонских трубок базальтов, ЮВ Беларусь, по (Markwiсk et al., 2001). С1a, C1b - предполагаемые составы мантийных выплавок, (см. текст), С2 и С3 - средние составы верхней и нижней коры соответственно, по (Rudnick, Gao, 2003).
Кислые породы имеют типично коровые Nd и Sr изотопные характеристики (Nd(550) 11.7Е-11.8, Sr/86Sr(550) 0.73702-0.72773). Это свидетельствует, что соотношение тепловых характеристик и динамики подъема магмы позволило базальтовым расплавам осуществить достаточно масштабное плавление коры. Учет данных по Rb-Sr изотопной системе кислых пород, отличающихся высокорадиогенным изотопным составом Sr, усложняет картину контаминации. Во-первых, такой изотопный состав Sr исключает ведущую роль изотопно равновесных с источником нижнекоровых расплавов в формировании изотопного состава Sr кислых пород, поскольку ксенолиты гранулитов, представляющие нижнюю кору провинции, имеют Sr/86Sr(370) 0.70411 -0.70464 (Markwiсk et al., 2001). Во-вторых, изотопный состав Sr верхней коры также недостаточно радиогенен (Shumlianskyу et al., 2006), чтобы обеспечить наблюдаемое в кислых породах ВБП обогащение Sr изотопом. Расчеты показывают, что изотопный состав Sr кислых пород не мог быть сформирован процессом AFC типа за счет изотопно равновесных с источником выплавок из корового вещества. Скорее всего, имело место немодальное плавление корового субстрата с преимущественным вовлечением в этот процесс высоко-Rb фазы - биотита (Носова и др., 2007).
Минералогическим свидетельством реальности интенсивного захвата мантийными расплавами корового вещества является присутствие в базальтах Волыни цирконов широкого возрастного спектра. Цирконы с палеопротерозойскими U-Pb возрастами (около 2000 и 18млн. лет) отражают этапы корообразования, связанные с функционированием активной окраины Сарматии, аккретированием к ней свекофенских островодужных комплексов и последовавшее масштабное позднеорогенное гранитообразование в свекофенском домене ВЕП.
Цирконы, имеющие мезопротерозойский возраст (около 1470 млн. лет), отвечают поздней стадии посторогенного этапа развития свекофенского домена ВЕП, где широко распространены комплексы AMCG-типа с возрастами 1447-1542 млн. лет. Таким образом, возрастной спектр цирконов, захваченных базальтами Волыни при прохождении их расплавов через земную кору, соответствует основным этапам образования коры свекофенского домена ВЕП (Шумлянский и др., 2006; Шумлянский, Носова, 2007).
Состав мантийных источников. На основании величин Sm/Ybn, Lu/Hf и Ti/Y отношений, которые являются индикаторами глубины выплавления и/или степени плавления источника, мы можем предположить, что наиболее глубинными и наименее контаминированными выплавками были высоко-Ti долериты (Sm/Ybn = 3,5-4,2; Ti/Y = 480-760; Lu/Hf =0.06). Высоко-Ti толеиты, судя по величинам рассматриваемых отношений, представляют менее глубинные выплавки (Sm/Ybn = 2.9 - 3.1; Ti/Y = 420-500; Lu/Hf =0.06-0.09). Базальты низко- и умеренно-Ti типов по этим параметрам отвечают значительным степеням плавления источника и/или отсутствию граната в рестите выплавок (Sm/Ybn < 2.5; Ti/Y = 280-400; Lu/Hf =0.08 - 0.14).
Особенностью состава высоко-Ti долеритов является сочетание высоких содержаний Ti с низкорадиогенным изотопным составом Nd. Среди внутриплитных вулканитов существуют примеры высокотитанистых базальтов с относительно низкорадиогенным изотопным составом Nd, причем часть из них с геохимическими признаками коровой контаминации, а часть - без таковых. В случае отсутствия геохимических свидетельств коровой контаминации объяснением появления высокотитанистых базальтов с низкорадиогенным изотопным составом Nd могут быть представления о метасоматизированном (геохимически обогащенном) источнике расплавов в субконтинентальной литосферной мантии. Высоко-Ti долериты ВБП, как следует из их геохимических характеристик, в частности (Nb/La)n =0.9-1.1, не несут явных геохимических признаков взаимодействия расплавов с коровым веществом.
Для РЗЭ в высоко-Ti долеритах, концентрации которых были скорректированы для расплава, пересчитанного путем лобратного фракционирования ассоциации Ol+Cpx+Pl к составу с Mg# = 0.70 и Fo90, было проведено сравнение с модельными выплавками. Модельные выплавки были рассчитаны для субстрата, состав которого отвечал РМ, и метасоматизированного субстрата: деплетированного относительно РМ за счет 0.5 % плавления и затем обогащенного путем добавления к полученному таким образом реститу 1% 0.1%-ной выплавки из РМ. Такой вариант модификации субстрата отражает процессы полибарической генерации расплавов при подъеме плюма, когда на более высоких уровнях степень плавления выше и туда поступает расплав меньших степеней плавления из более глубоких уровней. Плавление полученных субстратов расчитывалось для двух вариантов модального состава гранатового лерцолита: типичного (%: Ol 62,5, Opx 20,0 Cpx 10,0, Gar 7,5) и с большим отношением Cpx/Gar (Ol43.5Opx Cpx Gar6.5). Распределение РЗЭ в 25.0 25.рассчитанном первичном расплаве высоко-Ti долеритов отвечает модельным 3-4 % выплавкам из гранатового лерцолита с распределением РЗЭ как в обогащенной РМ.
Геохимические особенности низко-Ti долеритов из силлов, особенно распределение в них РЗЭ, обладают определенной специфичностью: цериевые земли сильно фракционированы как относительно средних РЗЭ (La/Smn= 2.9-3.2) так и относительно иттербия (La/Ybn = 7.3-8.9), в то время как тяжелые земли фракционированы слабо (Gd/Ybn = 1.7 - 1.9 и Dy/Ybn = 1.2-1.4). В то же время для них характерны высокие содержания MgО и Mg# (0.61), повышенные концентрации Ni и Сr, что может свидетельствовать об их близости к первичным расплавам.
Для того, чтобы прояснить характер их генезиса, мы также провели модельные расчеты. Они показали, что расплавы низко-Ti долеритов могли быть смесью выплавок из деплетированного источника (рестит после 3% плавления состава РМ) и источника, представленного амфиболфлогопитовым составом, для которого приняты содержания РЗЭ как в ксенолите флогопитсодержащего гранатового лерцолита (Gregoire et al., 2001). Полученный результат указывает на существование в литосферной мантии ВБП областей модального метасоматоза с развитием флюидсодержащих фаз.
Модель формирования ВБП. Представления о формировании ВБП суммированы в модели трех стадий плюм-литосферного взаимодействия при образовании провинции (Носова и др., 2007). На первой стадии голова плюма, подошедшая к подошве литосферы под северной частью провинции, за счет потока тепла продуцировала появление очага частичного плавления в литосферной мантии. Его расплавы в верхних частях литосферы использовали для подъема главную структурную неоднородность - шовную зону между Сарматией и Фенноскандией, выраженную в коре падающей к западу пологой структурой (Минский разлом фундамента, Bogdanova et al., 2006). В результате область лежачего бока этой структуры в верхних горизонтах коры оказалась насыщена силлами высоко-Ti долеритов, а на более глубоких коровых уровнях вполне вероятно сформировались крупные массивы габбро. В основании коры началось подслаивание базальтовым материалом. Приуроченность выступа (головы) плюма к области сочленения протократонов может быть связана с топографией подошвы литосферы, наличием здесь ступени за счет сочленения более мощной литосферы Сарматии и более тонкой - Фенноскандии. Мощная холодная литосфера может играть роль барьера, нарушающего сферическую геометрию растекающейся головы плюма (Balen, Heeremans, 1998).
Следующая стадия отвечает растеканию головы плюма, подъему астеносферы и более обширному прогреву литосферы, в том числе и коры. Это способствует более масштабному частичному плавлению в литосферной и астеносферной мантии, поступлению расплавов к поверхности и проявлению наземного вулканизма (оливиновые низко- и умеренно-Ti базальты).
Происходит контаминации базальтовых расплавов коровым материалом; наиболее интенсивно этот процесс протекал под областью Подлясско-Брестской впадины, которая испытала прогрев еще на первой стадии: именно здесь формируются очаги кислых расплавов.
Третья стадия наступает после перерыва, выраженного размывом лавовых и туфовых отложений второй стадии. Можно полагать, что наиболее горячая часть плюма за счет дрейфа литосферной плиты оказалась под областью севера ВБП. В эту стадию формируются толеитовые расплавы высоко-Ti типа.
Северная часть ВЕП. Онежско-Тиманская провинция. В Юго-Восточном Беломорье в составе позднедокембрийских отложений известно несколько проявлений базальтового и щелочно-базальтового вулканизма (Станковский и др., 1972; Станковский и др., 1977; Щукин и др., 2002). Наличие магматических проявлений внутриплитного типа близкого возраста, распространенных на значительной территории, дает основания выделить неопротерозойскую Онежско-Тиманскую магматическую провинцию (Носова, 2006).
Проявления базальтового вулканизма известны в юго-западной приосевой части Онежского рифта (базальты Солозера, Станковский и др., 1972).
Детальное изучение базальтов Солозера позволило получить новые геохронологические данные. Ранее для базальтов Солозера изотопное датирование проводилось только K-Ar методом по 4 валовым пробам, которые показали разброс значений от 945 до 330 млн. лет; по одной пробе из нижнего покрова базальтов получено значение 1300 млн. лет (Станковский и др., 1981), тем не менее, их возраст принимался как среднерифейский. Поэтому мы предприняли попытку определить время формирования базальтов Солозера, используя К-Ar, Rb-Sr и Sm-Nd методы изотопного датирования (Носова и др., 2006, 2007). Данные изучения КAr, Rb-Sr систем показали, что они были перестроены под воздействием наложенных событий и не несут геохронологической информации. Sm-Nd изотопные характеристики изучены в валовых образцах базальтов, а для двух образцов базальтов (С11/732, С11/726) проведены SmNd изотопные исследования их минеральных фракций: Pl, Cpx и основной массы. Полученные данные позволяют отнести время накопления базальтов Солозера к пограничным горизонтам верхнего рифея - нижнего венда. В качестве лучшей оценки возраста мы принимаем 667+млн. лет (расчет изохронны по обр. С11/732 без плагиоклаза).
Базальты представляют микропорфировые породы, сложенные Ol (3-5 %), Cpx (15-20 %), Pl (20-25 %), титаномагнетитом и Ilm (5-7 %), редкими Bi, Kfsp и основной массой, стекловатой или тонко раскристаллизованной в Ilm-Cpx-Pl агрегат. Pl генерации I (An71-73Ab28-26Or1) образует незональные вкрапленники; Pl генерации II (An60-64Ab38-35Or1-2) образует прорастания с Cpx (зональным авгитом, в центре зерен Mg# 0.69, на краю 0.53), что свидетельствует об их котектической кристаллизации. Микролиты Pl генерации III (An48-50Ab48-47Or4-3) образуют длиннопризматические лейсты (0.2х0.05 мм) в основной массе. Состав базальтов отвечает высоко-Ti железистым толеитам. Они содержат 3.39-3.46% TiO2 при Mg# 0.37-0.41.
Геохимические характеристики пород типичны для континентальных толеитов. Породы обогащены высокозарядными элементами, в их мультиэлементных спектрах отсутствуют отрицательные аномалии Ti и Zr. Однако для спектров характерны небольшие отрицательные аномалии Nb (Nb/Lan 0.76-0.95). Распределение РЗЭ характеризуется умеренным фракционированием легких лантаноидов относительно тяжелых (La/Ybn 4.6Ц5.1). Легкие РЗЭ отличаются накоплением La относительно Sm (La/Smn 1.64 - 1.75), притом в области тяжелых земель уровень фракционирования заметно выше (Gd/Ybn 2.1-2.3; Dy/Ybn 1.6). Характерны небольшие отрицательные аномалии Eu (Eu/Eu* 0.9-1.0).
Изотопный состав Nd в 5 валовых пробах базальтов идентичен в пределах погрешности изотопного анализа; значения Nd667 варьируют от 5.8 до 6.3. Эти величины близки к Nd изотопным параметрам деплетированной мантии DM соответствующего возраста (Nd 7.2, по (Goldstein, Jacobsen, 1988)). Изотопный состав кислорода в базальтах варьирует в пределах значений 18O, соответствующих 7.3 - 8.2 Й (SMOW).
Петрогенезис. Результаты, полученные при изучении базальтов Солозера, позволили рассмотреть особенности их фракционирования, оценить степень коровой контаминации и сделать предположения относительно мантийного источника (Носова и др., 2006, 2007).
Фракционная кристаллизация и коровая контаминация. Несколько генераций породообразующих минералов и заметные дискретные вариации их составов указывают на кристаллизацию расплава в несколько стадий. Присутствующие в мультиэлементных спектрах небольшие отрицательные аномалии Nb свидетельствуют об умеренной коровой контаминации.
Слабые отрицательные аномалии Sr и Eu отражают фракционирование плагиоклаза.
Отмеченные особенности учтены в предлагаемой модели фракционной кристаллизации и контаминации расплавов. Первым важным моментом становления базальтов был захват расплавом кристаллов Pl I генерации, происходящих из более примитивного, недифференцированного расплава. Вторым существенным моментом была контаминация расплава небольшим количеством корового вещества, вероятно, неоархейского возраста, в качестве изотопно-геохимического аналога которого можно рассматривать изученный нами гнейс из карьера Покровский в западном борту Онежского грабена (Самсонов и др., 2006). Pl и Cpx II и III генераций кристаллизовались уже из контаминированного расплава. Используя изотопные данные, мы можем проверить принятый нами состав корового контаминанта и его доли (<10%), использованные при петрологическом моделировании. Если предположить, что исходный расплав имел тот же изотопный состав Nd, что и плагиоклаз (Nd667 = 7.7-6.6), то при смешении, когда доля корового вещества достигла 0.1, контаминированный расплав должен был бы иметь Nd667 6.0-5.4. Эти величины близки к наблюдаемым в базальтах Солозера, в которых Nd667 варьирует от 5.8 до 6.3. Утяжеление изотопного состава кислорода в базальтах относительно мантийных значений также служит подтверждением принятой модели контаминации коровым материалом.
Мантийный источник. На основании величин Sm/Ybn, Lu/Hf и Ti/Y отношений (2.8-2.9, 0.07, 420-440 соответственно) которые могут служить для оценки глубины и/или степени плавления источника, можно полагать умеренные глубины выплавления первичных расплавов;
значения отмеченных выше индикаторных отношений не исключают присутствия граната в рестите выплавок. Довольно высокое отношение La/Smn в базальтах, учитывая незначительную их коровую контаминацию, может отражать присутствие Срх в составе мантийного субстрата.
Высокие положительные значения Nd667 являются маркером деплетированного характера мантийного источника первичных расплавов. Мультиэлементный спектр, обедненный Rb, Ba относительно Th, Ta, La, свидетельствует о том, что мантийный субстрат испытывает повторное плавление, а наиболее несовместимые элементы были потеряны в предшествующие акты плавления.
Отмеченные выше геохимические и изотопные характеристики базальтов Солозера позволяют предположить генерацию их первичных расплавов при небольших степенях плавления (первые %) астеносферного источника, наиболее вероятно лерцолитового состава, в области перехода от шпинелевой к гранатовой фации перидотитов.
Проведенные расчеты подтверждают это предположение. Вначале мы провели расчет содержаний элементов-примесей в предполагаемом родоначальном расплаве, имеющем Mg#=0.70 (равновесном с мантийным субстратом), приняв состав фракционирующей ассоциации Ol+Cpx+Pl. Сравнение распределения элементов-примесей, в первую очередь РЗЭ, полученного для предполагаемого родоначального расплава, и аналогичных характеристик модельных расплавов, соответствующих плавлению лерцолита с различным соотношением гранат/шпинель, геохимически соответствующего деплетированной мантии, показывает, что расплавы, родоначальные для базальтов Солозера, представляли собой ~ 5% выплавки из лерцолита, содержащего гранат и шпинель в соотношении 1-2 и 3% соответственно.
Области составов смесей выплавок из шпинелевого лерцолита с предполагаемым нижнекоровым контаминантом лежат в стороне от рассчитанных составов первичных расплавов для базальтов Солозера. Это означает, что повышенный уровень фракционирования тяжелых лантаноидов в них не связан с влиянием контаминировавшего вещества и действительно отражает присутствие граната в мантийном источнике Присутствие граната в источнике указывает на давления при его плавлении в интервале 32 ГПа (давления перехода шпинель-гранат в сухих и водонасыщенных условиях, Falloon, Green, 1988). Учитывая полученные в расчетах низкие содержания граната в мантийном источнике, очевидно, следует ориентироваться на верхний предел давления, что дает глубину залегания источника около 70 км.
Восточная часть ВЕП. Западно-Уральская провинция. В пределах области, лежащей к западу от Главного Уральского разлома и представляющей восточную окраину ВЕП (палеоконтинентальный сектор Урала) - NP магматические проявления основного состава распространены в Башкирском антиклинории и зоне Уралтау на Южном Урале и в Кваркушско-Каменногорском антиклинории на Среднем Урале.
На Южном Урале проявления вендского магматизма выделяются в следующие комплексы (Алексеев, 1984): криволукский долеритовый, аршинский субщелочных базальтов (67731 млн.
ет, Rb-Sr, Горожанин, 1995; 705.57.9 млн. лет, U-Pb (SHRIMP), ПутеводительЕ, 2006), барангуловский габбро-гранитный (7298,2 и 714.88.7млн. лет соответственно, U-Pb (SHRIMP) циркон, ПутеводительЕ, 2006) авашлинский сиенитовый. Геологическая позиция, обоснование возраста и некоторые петролого-геохимические особенности пород вендских комплексов подробно рассмотрены в работах (Алексеев, 1984, Парначев и др., 1981, Рыкус и др., 2002). Нами были изучены геохимические и изотопные (Nd) особенности метабазальтов и метадолеритов этих комплексов. Исследования показали, что среди них присутствуют породы трех петрогеохимических типов: умеренно-Ti толеитовые базальты (долериты), высоко-Ti базальты и высоко-Ti трахибазальты.
Габбродолериты Барангуловского массива и метадолериты криволукского комплекса - умеренно-Ti породы (TiO2=1.3-1.8%) с Mg# 0.51-0.63. Для мультиэлементных спектров характерны очень небольшие отрицательные аномалии Ti при отсутствии отрицательных аномалий Nb и Та, величина отношения Nb/La составляет 1.0-1.1 (см. рис.3). Появляются также небольшие знакопеременные аномалии Sr. Характер спектра свидетельствует о незначительном вкладе корового вещества в состав породы. Распределение РЗЭ характеризуется умеренным фракционированием легких земель относительно тяжелых (La/Ybn=2.8-3.0) и незначительным фракционированием тяжелых земель (Gd/Ybn=1.4-1.5). Величина отношения Ti/Y варьирует в пределах невысоких значений 270-400. Изотопный состав Nd в метадолеритах криволукского комплекса указывает на умеренно-деплетированный источник: Nd700 = +3.7Е+4.0.
Базальты, трахибазальты и андезиты аршинского комплекса представлены высоко-Ti разностями (TiO2=2,7-3,2%) субщелочными (преимущественно туфы) и нормальной щелочности Na типа, с Mg#=41-51. Породы отличаются значительным обогащением высокозарядными элементами. Отношение Nb/La высокое, до 1.59 в базальтах, в туфах трахибазальтов превышает 2; характерны низкие величины Zr/Nb отношения - 3.2-3.7 в трахибазальтах и 4.2-5.1 в базальтах. Для РЗЭ в базальтах характерно сильное фракционирование легких земель относительно тяжелых (La/Ybn=5.9-8.3; La/Gdn=3.0-3.9) и умеренное фракционирование тяжелых земель (Gd/Ybn=1.9-2.1). Степень фракционирования лантаноидов, как легких земель относительно тяжелых, так и в области тяжелых земель возрастает в трахибазальтах из туфов (La/Ybn=17-19; La/Gdn=6.7-6.8; Gd/Ybn=2.5-2.8).
Величины отношения Ti/Y достигают высоких значений в 544-614.
Сиениты авашлинского комплекса при определенном геохимическом сходстве с породами аршинского, отличаются отчетливо выраженными признаками коровой контаминации и глубокой дифференциации - сильными отрицательными аномалиями Nb, Та, а также Eu, Sr, сильно фракционированными легкими лантаноидами (La/Ybn 3.6-5.0; La/Smn 1.8-2.5).
Кваркушско-Каменногорский антиклинорий. Геологическое и петрографоминералогическое описание NP магматических проявлений Кваркушско-Каменногорского антиклинория содержаться в серии работ 1960-тых годов (Кухаренко, 1960; Румянцева, 1967;
Шурубор, 1967 и др.); в последующем наиболее детально их исследовали А.М.Зильберман (Зильберман и др., 1976), Л.И.Лукьянова (Лукьянова, Волынин, 1979; Лукьянова, Бельский, 1989). Исследования, опирающиеся на современные геохимические и изотопные определения, были проведены в работах (Карпухина и др., 2001, 2002; Бочкарев, Язева, 2000; Петров и др., 2005).
Среди вулканитов преобладают субщелочные и щелочные разности широкого спектра основности: от пикробазальтов и базанитов до трахитов и фонолитов. Это дает основание предполагать существование дифференцированной серии пород (Карпухина и др., 2001).
Породы отличаются высокими концентрациями Ti, причем они присущи не только дифференциатам с невысокой Mg#, но и магнезиальным разностям. Характерны высокие Nb/La отношения и низкие значения Zr/Nb отношения. РЗЭ сильно фракционированы, как в области легких, так и тяжелых лантаноидов. Совокупность геохимических особенностей базитов указывает на их кристаллизацию при фракционировании расплавов, возникших при малых степенях плавления глубинного источника.
Основное внимание было уделено минералого-геохимическим исследованиям, которые существенно дополнили данные предшественников (Карпухина и др., 2001) и дали возможность расшифровать сложную историю фракционирования расплавов, сформировавших трахибазальты и трахиандезиты дворецкого и габбродолериты кусьинского комплексов (Сазонова и др., 2007).
Полученный нами обширный материал по геохимии Срх из уральских вулканитов (Носова и др., 2002, Сазонова и др., 2003; 2007 и др.) свидетельствует, что характер распределения несовместимых элементов в ранних генерациях вкрапленников этого минерала может служить указанием на особенности мантийного источника первичного расплава. В случае зональных кристаллов геохимия отдельных зон может быть информативна в отношении характера фракционирования расплава-хозяина (Носова и др., 2000; Сазонова, Носова, 1999).
Анализ распределения РЗЭ в Cpx из трахибазальтов и трахиандезибазальтов дворецкого и габбродолеритов кусьинского комплексов позволяет отметить следующее. Во-первых, все Срх имеют лобогащенные спектры лантаноидов: они деплетированы тяжелыми РЗЭ относительно легких (La/Ybn =1.7), и в же время в области легких-средних РЗЭ их спектр имеет куполовидную форму. Деплетирование Cpx тяжелыми РЗЭ и высокое отношение Dy/Ybn =1.связано с устойчивостью граната в области частичного плавления мантийного источника, подобный характер спектра РЗЭ характерен для Срх из базальтоидов континентальных рифтов (Rivalenti et al., 1996; Dunworth et al., 2001). Обогащение Срх элементами-примесями растет одновременно с уменьшением их Mg#, что, несомненно, отражает кристаллизацию Cpx из все более дифференцированных расплавов, в которых, по мере увеличения степени дифференциации, происходит накопление некогерентных элементов. В спектрах РЗЭ Срх поздних генераций появляется отрицательная аномалия Eu. Срх характеризуются повышенными содержаниями HFSE: концентрации Zr составляют 27-167 мкг/г, Nb 0.6 -1.мкг/г. Это принципиально отличает их от Срх из надсубдукционных вулканитов: в Cpx базальтов Тагильской палеодуги (Носова и др., 2002) содержания Zr меняется от 19-26 мкг/г из субщелочных до 7-11 мкг/г из известково-щелочных вулканитов, все Cрx имеют очень низкие содержания Nb (0.03 - 0.1 мкг/г), и только Срх из рифтогенных трахибазальтов гороблагодатского комплекса резко обогащены этим элементом (1.6 мкг/г).
Петрогенезис. Для пород Западно-Уральской провинции обсуждаются вопросы фракционной кристаллизации и коровой контаминации на примере пород дворецкого и кусьинского комплексов, а также характер мантийных источников, близких для обоих сегментов провинции - Башкирского и Кваркушско-Каменногорского антиклинориев.
Фракционная кристаллизация и коровая контаминация. Как показали расчеты, составы пород дворецкого и кусьинского комплексов являются сильно фракционированными (требуют добавки 15-22 % Fo90 до достижения расплавом параметров, отвечающих равновесию с мантийным субстратом (Mg# = 0.70)).
По коэффициентам распределения минерал/расплав (Hart and Dunn, 1993; Jenner et al., 1994) были рассчитаны составы расплавов, равновесных с Срх различных генераций, и проведено их сравнение с валовым составом пород (рис.7). Распределение элементов-примесей в расплаве, равновесном с ядрами ранних кристаллов Срх, практически совпадает со спектром распределения элементов-примесей в трахибазальтах, в которых эти Срх найдены. Это означает, что Cрx не были ни ксеногенными, ни реликтовыми, а являлись ранними выделениями I генерации, фракционировавшими из трахибазальтов. Срх II, найденные как в трахибазальтах, так и в трахиандезитах, имеют практически идентичные расчетные составы сосуществующих расплавов; наиболее вероятно, что они кристаллизовались из одного расплава. Сравнение рассчитанных расплавов с валовым составом пород показывает, что расчетный (модельный) расплав был уже более дифференцированным, чем исходный, что может быть связано с отсадкой ядер СРх I. Расплав, равновесный с Срх краевых частей кристаллов из трахибазальтов, является еще более дифференцированным, чем исходный, при этом наблюдается увеличивающаяся отрицательная аномалия Sr, связанная с сокристаллизацией Pl.
Распределение элементов-примесей в расплаве, равновесном с Срх - краевыми частями кристаллов из трахиандезибазальтов, значительно отличается от такового для краевых частей кристаллов из трахибазальтов. На мультиэлементных диаграммах появляются глубокие отрицательные аномалии Nb, Ti, Zr, Sr (рис. 7). Если появление отрицательной аномалии Sr очевидно связано с осаждением Pl, то деплетирование высокозарядными элементами может объясняться как кристаллизацией Ti-Mt и Ilm, так и влиянием коровой контаминации. На поздних стадиях дифференциации, когда доля остаточного расплава невелика, поступление даже небольшого количества контаминанта окажет значительное влияние на его состав, при этом существенных изменений в валовом составе не проявиться. Учитывая это обстоятельство, а также данные изучения изотопного состава Nd в породах дворецкого комплекса (Nd670 = +4.9) мы полагаем, что на этапе кристаллизации Срх IV расплав мог испытать коровую контаминацию. Полученные нами данные подтверждают предположение о коровом вкладе в состав пород дворецкого комплекса, которое было высказано в работе (Карпухина и др., 2001).
Расчет по Cpx II ( I поток) Порода/примитивная мантия (б) Расчет по Cpx I ( II поток) Расчет по Cpx II ( II поток) Данные ICP-MS Данные ICP-MS (II поток) (II поток) (в) Порода/примитивная мантия Расчет по Cpx IV ( Iпоток) Расчет по Cpx III ( II поток) Данные ICP-MS (I поток) Данные ICP-MS (II поток) Рис. 7. Мультиэлементные диаграммы для трахибазальтов (II поток) и трахиандезибазальтов (I поток) дворецкого комплекса и модельных расплавов, равновесных с клинопироксенами различных генераций из этих пород. Модельные расплавы рассчитаны с использованием коэффициентов распределения из (Hart, Dunn, 1993).
Мантийные источники. Сравнение петрогеохимических и изотопных характеристик вулканитов Башкирского и Кваркушско-Каменногорского антиклинориев показывает, что они обладают значительным сходством: в обеих структурах присутствуют породы трех петрогеохимических типов: умеренно-Ti толеитовые базальты (долериты), высоко-Ti базальты и высоко-Ti трахибазальты. Изотопный состав Nd характеризуется положительными величинами Nd(Т) в интервале 2.2-6.7 (Карпухина и др., 2001 и наши данные) и только для трахибазальтов щегровицкого комплекса, тесно ассоциирующих с трахириолитами, установлен Nd(670) Ц1.2, отражающий интенсивные процессы коровой контаминации на ранних стадиях рифтогенеза в Кваркушско-Каменногорской структуре.
В обеих структурах присутствуют сильно фракционированные разности высоко-Ti пород.
Однако некоторые геохимические характеристики, унаследованные от источника и незначительно трансформируемые в процессе фракционной кристаллизации, позволяют определить ряд особенностей мантийного петрогенезиса. В высоко-Ti базальтах и трахибазальтах сильно фракционированные тяжелые лантаноиды, высокие значения отношения Ti/Y указывают на значимое присутствие граната в субстрате, из которого выплавлялись родоначальные для этих пород расплавы. Из этого следует, что глубины, на которых они выплавлялись, отвечали полю стабильности граната, и, соответственно превышали 80-100 км.
Высокие значения HFSE/LILE и низкое значение Zr/Nb отношения свидетельствуют об обогащенном характере источника и небольших степенях его плавления.
Умеренно-титанистые базальты, судя по слабо фракционированным тяжелым лантаноидам и невысоким значениям Ti/Y отношения, происходят из мантийных глубин, на которых гранат неустойчив, т.е. менее 70-80 км. Вероятны относительно высокие степени плавления источника.
Палеозойский вулканизм (на примере Архангельской провинции и рифтогенного надсубдукционного магматизма Урала) В Архангельской алмазоносной провинции (ААП) магматизм позднедевонского возраста представлен, помимо кимберлитов, щелочными пикритами, оливиновыми мелилититами и базальтами. Для этих пород нами были получены новые минералогические и изотопно-геохимические данные (Носова и др., 2006). При рассмотрении изотопногеохимических особенностей, помимо наших данных, мы также учитываем результаты работ (Парсаданян и др., 1996; Makhotkin et al., 2000).
Щелочные пикриты сложены вкрапленниками Ol (Мg# = 0.90Ц0.94) и основной массой, в которой преобладает Cpx (Мg# = 0.79), в небольших количествах присутствуют Pl (An80), щелочной амфибол, флогопит и фаза, близкая по составу к Na фельдшпатоиду (нефелину или анальциму). Хромистая шпинель содержит от 55 мас. % Cr2O3 (включение в Ol) до 50 мас. % (в основной массе).
Составы щелочных пикритов отличаются наиболее высокими концентрациями MgO (19.42-23.34 %) и Mg# 0.76-0.85 и низкими концентрациями Al2O3 (4.63-6.60 %). При умеренных концентрациях СаО это приводит к низким величинам Al2O3/CaO отношения (0.670.69). В распределении малых элементов в щелочных пикритах отчетливо выражен геохимически обогащенный характер с высокими отношениями HFSE/LREE (Nb/La 1.4 - 1.6), фракционированным спектром REE (La/Ybn = 6.5-7.1) и обогащением LILE. Отношение Zr/Nb низкое (4.1-5.3). В мультиэлементных спектрах появляются небольшие отрицательные аномалии Ti и в отдельных разностях - Th и U. Для распределения REE характерно заметное фракционирование легких земель (La/Smn =2.6-2.9) при умеренном тяжелых (Gd/Ybn 1.6-1.7;
Dy/Ybn 1.2-1.3). Геохимические спектры этих пород отражают небольшие степени плавления источника и несут некоторые признаки коровой контаминации (отрицательные аномалии Ti, положительные аномалии Sr, может быть, обогащение легкими лантаноидами). Наиболее интересной их особенностью выглядит умеренное фракционирование тяжелых лантаноидов при очевидно глубинной (гранат-содержащей) природе источника.
Оливиновые мелилититы (трубка Усть-Сюзьма) сложены вкрапленниками Ol (Mg# 0.910.87) и зонального Cpx (Mg# 0.85-0.77), основной массой с микролитами Cpx (Mg# 0.82, 0.74), мелилита, полностью замещенного хлоритом, нефелином, хромшпинелью (26 % Cr2O3) и титаномагнетитом. Они имеют более низкие, чем в щелочных пикритах, концентрации MgO (15.94-16.84 %) и Mg# 0.57-0.78. В них более высокие концентрации Al2O3 (10.43-11.15 %) и Al2O3/CaO отношение составляет 0.92-1.00. Концентрации TiO2 умеренные (0.75-0.85%).
Мультиэлементные спектры оливиновых мелилититов достаточно схожи со спектрами щелочных пикритов, особенно в области более совместимых элементов. Однако в этих породах более отчетливо выражены признаки коровой контаминации: отношение Nb/La опускается до 0.73-0.85, возрастают величины отрицательной Ti и положительной Sr аномалии.
Распределение РЗЭ отличается от такового в щелочных пикритах менее фракционированным характером как легких лантаноидов относительно тяжелых (La/Ybn = 5.1), так и в области тяжелых земель (Gd/Ybn 1.4; Dy/Ybn 1.2-1.1).
Базальты (Аномалия 722) сложены вкрапленниками зонального Срх (Mg# от 0.82 до 0.70) и Pl (An87-81) и основной массой с микролитами Cpx (Mg# 0.68-0.67), Pl (An77-79), титаномагнетита. Pl вкрапленников зональны: центральные части кристаллов имеют состав 83-мол.% An, в краевой части кристаллов содержание An возрастает и достигает 87 мол.%. Очень основные Pl слагают, помимо краевых частей вкрапленников с более кислым ядром, и самостоятельные кристаллы состава 86-85 мол.% An. Таким образом, можно говорить о двух генерациях (этапах кристаллизации) вкрапленников: ранних более кислых (83-78 мол.% An) и поздних, более основных (87-85 мол.% An).
Базальты принадлежат к умеренно-Ti (TiO2 1.58-2.02 %) и магнезиальным (Mg# 0.52-0.57) разностям. Их геохимические характеристики отвечают континентальным толеитам, но несколько трансформированы вкладом корового вещества: в мультиэлементных спектрах отмечаются слабые отрицательные аномалии Nb и Ti. Положительная аномалия Sr поддержана положительной аномалией Eu, что указывает на аккумуляцию плагиоклаза. При слабо фракционированных легких лантаноидах относительно тяжелых (La/Ybn = 2.4-3.0), тяжелые РЗЭ заметно фракционированы (Gd/Ybn 1.8-1.9; Dy/Ybn 1.4-1.5). Породы сохраняют повышенные HFSE/LREE отношения (в частности, Nb/La 0.8-0.9), несмотря на влияние коровой контаминации.
Изотопный состав Nd щелочных пикритов является низкорадиогенным (Парсаданян и др., 1996; Makhotkin et al., 2000): Nd(367) от - 5.4 до - 9.5; также, как и оливиновых мелилититов: Nd(367) -10.2 (трубка Усть-Сюзьма) при весьма радиогенном изотопном составе Sr (87Sr/86Sr(367) 0.70633 - 0.70998). Базальты отличаются Nd с более радиогенным изотопным составом: Nd(367) составляет +3.0 (Парсаданян и др., 1996).
Петрогенезис. Для пород ААП рассмотрены процессы фракционной кристаллизации и коровой контаминации (Носова и др., 2006). Фракционная кристаллизация и коровая контаминация Рассмотрение минералогических особенностей оливиновых мелилититов и базальтов указывает на существование промежуточных коровых камер, в которых протекали процессы фракционирования расплавов и ассимиляция боковых пород. Оливиновые мелилититы. Моделирование фракционной кристаллизации расплава (с помощью Petrolog, Danyushevsky, 2001) и сравнение с составами природных минералов показывает, что ликвидусным минералом при Т = 1407-1435С является Ol, при Т = 1210С (F=0,21) к Ol присоединяется Срх с Mg# 0.85. Оценки давлений по Срх барометру (Nimis, Ulmar, 1998) показывают Р 5.3-7.11,7 кбар (соответствует 18-25 км). В части вкрапленников Срх присутствуют железистые ядра, которые в различной степени оплавлены и замещены более магнезиальным Срх. Такие ядра могут быть сильно корродированны, вплоть до появления ситовидных структур за счет многочисленных включений стекла. Можно предложить два варианта происхождения этих ядер: 1) как ксенокристаллов, попавших в мелилититовый расплав на ранней стадии его кристаллизации из боковых пород - нижнекоровых гранулитов; 2) как вкрапленников из субщелочного базальтового расплава, который мог смешиваться с мелилититовым расплавом. Составы этих ядер очень схожи с Срх из изученных нами гранулитов кристаллического фундамента Юго-Восточного Беломорья (Самсонов и др., 2006);
они трактуются как ксеногенные и в таком случае являются прямым минералогическим свидетельством коровой контаминации оливиновых мелилититов. Базальты. Оценки давлений по Срх (Nimis, Ulmar, 1998) для центра-промежуточной зоны-края кристаллов-вкрапленников указывают на кристаллизацию при декомпрессии в интервале Р 4,8 - 1,7 1,7 кбар. Поскольку КD = (ХFе/Хмg)Срх / (ХFе/Хмg)liq, для вкрапленников Срх и валового состава базальтов очень близки к равновесному значению (0.29, Thompson, 1974), то можно оценить Т кристаллизации по равновесию клинопироксен-расплав - 1180С -1162С при Р=5 кбар (Petrolog). Обратной зональность во вкрапленниках Pl может быть связана либо с декомпрессией расплава при его быстром подъеме, так как уменьшение P может давать эффект возрастания основности кристаллизующегося Pl (Nelson, Montana, 1992), либо со смешением с поступившей в магматическую камеру новой порцией горячего расплава. В микролитах Pl по сравнению с вкрапленниками сильно возрастают концентрации FeO (до 1,8-1,9%), что при слабом увеличении доли Аb может указывать на дегазацию расплава (Симакин, Салова, 2004).
Минералогические особенности щелочных пикритов не дают прямых свидетельств существования промежуточных камер. Породы содержат небольшое (первые %) количество ксенокристаллов Ol (Мg# = 0.92 и 0.01 % CaO), вероятно, захваченных из мантийного субстрата.
Ol, кристаллизовавшийся из пикритового расплава, отличается очень высокой Mg# и зональным строением. Микролиты Cpx имеют низкие величины Al/Ti, A1VI/A11V отношений, оценки по барометру П.Нимиса (Nimis, Ulmar, 1998) указывают на весьма низкие давления при их кристаллизации.
Таким образом, геохимические и минералогические данные поддерживают предположение об определенной роли коровой контаминации в формировании пород ААП. Напомним, что изотопный состав Nd и Sr допускает двоякую трактовку: либо источник щелочных ультрамафитов представлял собой обогащенную мантию с вкладом рециклингового корового вещества, либо изотопный состав этих элементов отражает вклад в формирование пород процесса коровой контаминации с участием древнего корового вещества. ААП отличается четкой зональностью в распределении пород с различными изотопными характеристиками (Кононова и др., 2005). В южной и северной частях провинции преобладают породы с низкорадиогенным изотопным составом Nd (Nd367 от Ц5 до -11, кимберлитовые силлы р. Мела, щелочные пикриты Ижмозерского поля и оливиновые мелилититы Неноксы), в центральной части Цс более радиогенным изотопным составом Nd (Nd367 от Ц4 до +3, кимберлиты Золотицкого, Кепинского и Верхотинского полей, базальты). Новые результаты изучения пород кристаллического фундамента ААП, коровых ксенолитов и ксенокристов цирконов из кимберлитов (Самсонов и др., 2006; 2007) показали, что кристаллический фундамент ЮгоВосточного Беломорья, в том числе в пределах ААП, не представляет собой единый блок архейской коры, а имеет гетерогенное строение и состоит из южного и северного сегментов архейской коры, разделенных палеопротерозойской шовной зоной, которая, по-видимому, представляет собой продолжение Умбинско-Терской сутуры (Balagansky et al., 2001).
Щелочные пикриты и оливиновые мелилититы южной части провинции, подстилаются древней корой, тогда как базальты локализованы в пределах палеопротерозойского корового сегмента.
Рифтогенный надсубдукционный магматизм Урала рассмотрен на примере субщелочных вулканитов гороблагодатского комплекса Тагильской островодужной структуры (Носова и др., 2000; 2002; Сазонова и др., 2003; 2007). Для выявления специфики магматизма этого типа проведено сравнение с типичными известково-щелочными вулканитами той же структуры. Вулканизм (O3-D1) в южной части Тагильской структуры развивался от однородного толеитового к дифференцированному известково-щелочному и, затем, к субщелочному (Наркисова и др., 2000) - в последовательности, характерной для современных островных дуг. Основное внимание было уделено расшифровке процессов фракционной кристаллизации и характеру мантийного источника вулканитов (Сазонова и др., 1997; 2003;
Сазонова, Носова, 1999; Носова и др, 2000; 2002). Главным источником геохимической информации для палеотипных вулканитов оказались сохранившиеся в них неизмененные Срх.
Спектры распределения РЗЭ для всех Cpx толеитовых и известково-щелочных базальтоидов Тагильской структуры подобны: они деплетированы легкими РЗЭ, отношение La/Ybn составляет 0.1Ц0.6. По мере развития островной дуги, от ранних к поздним вулканитам, это отношение возрастает от 0.1-0.2 в толеитовых (O3), через 0.2-0.4 в ранних известково-щелочных (O3-S1) - до 0.3-0.6 в поздних известково-щелочных (S1-2), что отражает прогрессирующее метасоматическое обогащение мантийного субстрата надсубдукционными флюидами. В области средних и тяжелых РЗЭ наблюдается плоский характер профилей, что связано с незначительной ролью граната в составе источника и повышенными степенями его плавления.
Срх из шошонитов (S2-D1) и субщелочных базальтоидов (S2) имеют принципиально отличающийся характер распределения РЗЭ. Для них типично обогащение легкими лантаноидами: величина отношения La/Ybn составляет 1.59 для Cpx шошонитов (S2-D1) и 0.80.9 для Срх из субщелочных базальтоидов (S2), а также слабо выраженный купол в области средних РЗЭ.
Важная петрогенетическая информация содержиться в геохимических особенностях ксеногенных кристаллов Срх, унаследованных от рестита. Такие ксеногенные ядра в кристаллах Срх были изучены в субвулканических телах диоритов и габбродиоритов из зоны вулканического фронта Тагильской островной дуги (Сазонова и др., 2003). Диориты принадлежат к субщелочной калиево-натриевой серии, а габбродиориты - к известковощелочной серии. В этих породах имеются кристаллы Срх, которые содержат высоко Mg# ядра, неравновесные с вмещающей их породой (КD = 0.09), и имеющие ксеногенную природу.
При близких содержаниях тяжелых РЗЭ и высокозарядных элементов ксеногенные Срх из габбродиоритов значительно обогащены бором, легкими РЗЭ и другими литофильными элементами по сравнению с реликтовыми Срх из диоритов. Анализ мультиэлементных спектров модельных расплавов, равновесных с этими Срх (рис.8), показал, что мантийный субстрат, с которым взаимодействовали расплавы габбродиоритов (либо который служил их источником), имел истощенный характер и испытал воздействие флюида, имевшего существенно водный состав. Это обстоятельство хорошо согласуется с надсубдукционной ситуацией в области вулканического фронта. Рассчитанные распределения РЗЭ для расплавов, бывших в равновесии с Срх из диоритов обогащены средними и деплетированы тяжелыми лантаноидами, они имеют куполовидный характер, что отражает обогащенный тип источника (Литасов и др., 2000). Для мантийного субстрата, служившего источником ксеногенных Срх в диоритах, необходимо допустить воздействие глубинных расплавов.
Появление последних может быть связано с частичным разрушением погружающейся океанической пластины и подтоком астеносферной мантии.
Рис. 8. Распределение элементов-примесей в клинопироксенах из диоритов и габбродиоритов Тагильской палеодуги: а) 1 - реликтовое ядро клинопироксена из габбродиоритов ; 2 - промежуточная зона клинопироксена из диоритов; 3 - реликтовое ядро клинопироксена из диоритов; - клинопироксен из перидотитового ксенолита (Витимское вулканическое поле, по Литасов и др., 2000). Концентрации элементов нормированы к составу примитивной мантии по (Sun, McDonough, 1989); б) 1-2 - реликтовые ядра клинопироксенов из 1 - габбродиоритов, 2 - диоритов, 3 - промежуточная зона клинопироксена из диоритов; в) Цраспределение РЗЭ в модельных расплавах, равновесных с реликтовыми ядрами клинопироксенов из габбродиоритов (1) и диоритов (2) и распределение РЗЭ в габбродиоритах (3); г) - распределение РЗЭ в диоритах (1) и модельном расплаве, равновесном с промежуточной зоной клинопироксена из диоритов (2). Использованы коэффициенты распределения РЗЭ из (Литасов и др., 2000), нормированы к хондриту С1 по (Sun, McDonough, 1989).
Сравнение характера распределения редких элементов в Срх из базальтов островной дуги и рифта. Все Cpx базальтов Тагильской структуры имеют в мултиэлементных спектрах характерные отрицательные аномалии Ti, Zr, положительные - В, Th, они обогащены Ве, Ва.
Появление отрицательных аномалий Ti и Zr обычно трактуется как признак флюидного воздействия в области магмогенерации, поскольку присутствие воды в Т-Р области плавления перидотитовой системы расширяет поля стабильности фаз-концентраторов HFSE (например, рутила), для которых коэффициенты распределения HFSE между минералом и расплавом много больше единицы, и которые сохраняются как реститовые фазы при выплавлении островодужных магм. HFSE, в отличие от LILE, слабо транспортируются водными флюидами.
Отрицательные аномалии Ti, Zr являются фундаментальной геохимической особенностью пород островных дуг, которая фиксируется и на уровне Cpx. Считается, что B является надежным индикатором субдуцируемой океанической коры, в осадочном слое которой он накапливается (Ryan et al., 1996), поэтому вулканиты островных дуг всегда обогащены этим элементом по сравнению с вулканитами других геодинамических обстановок. Обогащение такими легкоподвижными элементами как В, Be, Ba указывает на воздействие флюидов, прежде всего, водных, на мантийный субстрат, из которого выплавлялись родительские расплавы, поскольку именно вода обеспечивает эффективную мобилизацию и транспорт этих элементов (особенно В) в надсубдукционных обстановках (Class et al., 2000). Nd, Th - элементы, которые обогащают субдуцируемые морские осадки, но они малоподвижны в водном флюиде. Эти элементы мобилизуются в расплавы на более глубоких по сравнению с дегидратацией уровнях погружения пластины океанической литосферы, при плавлении осадков. Именно такие расплавы являются основным поставщиком этих элементов в магматических породах, возникающих в надсубдукционных обстановках (Class et al., 2000).
Особенностью мультиэлементных спектров распределения Cpx из рифтогенных вулканитов является их, в целом, куполовидный характер, с резким обеднением Ba, Th, Nb, B, тяжелыми РЗЭ, со слабыми минимумами Zr, Sr. Такой спектр распределения элементов, прежде всего, отражает крайне низкое влияние водного флюида на магмогенерацию.
Внутриплитный магматизм в геологической истории ВЕП.
В разделе суммированы основные результаты выполненных исследований. Они рассмотрены в следующих аспектах: 1) корреляция этапов внутриплитного магматизма ВЕП с основными геодинамическими событиями глобальных суперконтинентальных циклов; 2) роль различных мантийных источников в формировании расплавов и фактор гетерогенности литосферы; 3) роль коровой контаминации; 4) влияние шовных зон в литосфере на характер магматизма в различных провинциях; 5) проблема сохранности литосферных корней.
1. Анализ корреляции возрастных интервалов магматической активности в различных частях ВЕП с основными дивергентными и конвергентными событиями в истории позднедокембрийских и палеозойского суперконтинентов показал (рис.9), что периоды проявления на ВЕП внутрикратонного магматизма коррелируются с глобальными тектоническими событиями, отвечающими участию этого континента в циклах формирования и распада суперконтинентов. Его основные эпохи синхронны как событиям распада суперконтинентов (мезо- и неопротерозойская), так и периодам их формирования во время, либо непосредственно после масштабных субдукционных и аккреционных процессов (мезопротерозойская и палеозойская).
Магматизм раннего MP на западе ВЕП квазисинхронен конвергентным событиям готской орогении (1.7-1.58 млрд. лет, Ahall et al., 1998) в восточной части суперконтинента Коламбия (Rogers, Santosh, 2002; Meert, 2002) или Нуна (Богданова, 2007).
На геодинамическую природу этого магматизма существуют три основные точки зрения:
он формировался в условиях активной континентальной окраины (Богданова, 2007); он представляет специфические внутриплитные образования, сформированные при взаимодействии мантийного плюма с аномально-мощной корой (Шарков, 2006); этот магматизм имеет посторогенную природу и связан либо с подъемом астеносферы при деламинации литосферного корня (Korja et al., 1993) либо с погружением в мантию и плавлением там нижнекоровых слэбов (Longhi, 2005). Многочисленные массивы гранитов рапакиви и связанных с ними пород, в том числе вулканиты, локализованы в области ювенильной свекофенской коры, а в окружающих архейских доменах распространены только вблизи ее границ. Изотопные датировки (Ramo, Haapala, 1995; Ramo et al., 1996 и др.) показывают, что их становление происходило в течение очень длительного времени.
Рис. 9. Возраст основных проявлений внутриплитного магматизма ВЕП и основные этапы реорганизации плит (формирования и распада суперконтинентов) в позднем докембрии и палеозое. Этапы формирования и распада суперконтинентов показаны по (Condie, 2002; Pesonen et al., 2003); источники датировок магматических прявлений см. в тексте.
Наиболее ранними (Suominen, 1991; Ramo et al., 1996; Neymark et al., 1994; Claesson et al., 1995 и др.) были интрузивы ЮВ Финляндии (Выборгская субпровинция - массивы Выборгский, Ахвенисто и др.) - 1665-1615 млн. лет назад, затем последовали внедрения гранитоидных массивов Рижской субпровинции (массивы Рижский, Аланд и др.) - 1590Ц15 млн. лет, наконец, в период 1540Ц1470 млн. лет происходило внедрение многочисленных массивов в различных частях Балтийского щита - в Швеции (субпровинция Рагунда), Польше (Мазурская субпровинция), России (Салминская субпровинция). Хорошо прослеживается, что возраст внедрения массивов рапакиви уменьшается (омолаживается) концентрически - в центре находится наиболее древний Выборгский массив, а к западу, северо-западу, востоку и югу образование гранитоидных интрузивов происходит существенно позже. В общем время становления всей AMCG ассоциации Балтийского щита растянуто почти на 200 млн. лет.
Вулканические проявления сопровождают как ранние, так и поздние стадии внедрения плутонической составляющей.
Если ранние проявления мезопротерозойского магматизма синхронны орогенным событиям в западной части ВЕП (1,58 млрд. лет назад произошла коллизия Балтии с предполагаемым Норвежским кратоном с корой готского возраста, Ahall et al., 1998), то поздние (1.55-1.47 млрд. лет назад) уже синхронизируются с начальными стадиями длительно протекавшего рифтогенного процесса, определившего распад мезопротерозойского суперконтинента. Сопровождавшая его магматическая активность, проявившаяся 1,5 - 1,млрд. лет назад в западной части Балтийского щита, выражалась во внедрении многочисленных дайковых поясов, в частности, т.н. иотнийских долеритов (Ahall, Connelly, 1998).
Распад МР суперконтинента отличался тем, что не произошло его полной фрагментации:
сохранился очень крупный фрагмент Арктика, включавший Балтику, Лаврентию, Сибирь и Северный Китай. Неполный распад суперконтинентов связывается с линейным типом расположения плит, которые не обеспечивают создания тепловой аномалии, достаточной для полной фрагментации континентальной массы (Condie, 2002). Возможно, появление обширной тепловой аномалии, приведшей к масштабному плавлению литосферы и проявлениям магматической активности в раннем мезопротерозое на западе ВЕП было связано с процессами разогрева мантии под центральными частями континентальной массы. Однако, в соответствии с отмеченной выше особенностью распада вытянутых суперконтинентов (Condie, 2002), этой тепловой аномалии оказалось недостаточно для раскола континента.
Мезопротерозойский магматизм восточной части ВЕП, максимум проявлений которого приходиться на рубеж раннего и среднего MP (около 1.4 млрд. лет), имеет рифтогенную природу и, как следует из его геологических и изотопно-геохимических характеристик, был инициирован плюм-литосферным взаимодействием. Предполагается, что Волго-Уральская область в мезопротерозойское время развивалась либо как интракратонный бассейн (Maslov et al., 1997) либо в режиме пассивной окраины (Ayala et al., 2000; Willner et al., 2001). В рамках последних представлений крупные рифейские рифтогенные структуры - Камско-Бельский (Калтасинский) и Серноводско-Абдулинский авлакогены, открывающиеся к уральской окраине, рассматриваются как аналоги рифтовой системы Атлантического типа (Nikishin et al., 1996).
Раскол континентальных масс мог произойти либо в раннем рифее (около 1650 млн. лет, Ayala et al., 2000) либо в среднем рифее (Willner et al., 2001). А.В. Маслов с соавторами (Maslov et al, 1997) полагают, что на протяжении мезопротерозоя Волго-Уральская провинция занимала внутриконтинентальное положение, в середине или в конце позднего рифея возник крупный перикратонный бассейн, охвативший всю восточную и северо-восточную периферию ВЕП (Маслов и др., 2002), и ее раскол произошел только в пред-вендское время.
Изотопно-геохимические характеристики MP вулканитов свидетельствуют о заложении магматической провинции на стабильном континентальном основании, причем во внутренней (западной) части провинции оно могло быть древним, архейским, а к востоку переходило в область палеопротерозойской коры. Здесь рифтогенные процессы достигли стадии дрифтинга, вероятно, в среднем рифее, в результате чего могло произойти отчленение от ВЕП Сибири и/или Гренландии (Pesonen et al., 2003; Богданова, 2007), открытие океанического пространства и переход восточной части ВЕП к развитию в режиме пассивной окраины.
В NP (позднем рифее - венде, 0.75-0.54 млрд. лет назад) окраины ВЕП были ареной масштабного проявления вулканической активности: магматические провинции этого возраста установлены на западе (ВБП), севере (Онежско-Тиманская) и востоке (Западно-Уральская).
Формирование позднерифейских-вендских магматических провинций связано с образованием пассивных окраин при распаде неопротерозойского суперконтинента Родинии (Носова, Веретенников, 2005). Восточно-Европейский кратон, или континент Балтика, входил в состав этого суперконтинента, сочленяясь западной и юго-западной окраинами с Лаврентией и Амазонией. Положение его восточной окраины трактуется как пассивное, открывающееся к океану, и представляющее участок пассивной окраины Балтии между таковыми Сибири и Амазонии (Willner et al., 2003). Распад Родинии происходил в два этапа: первый проявился в позднем рифее 800-700 млн. лет назад вдоль западного края Лаврентии, составлявшей ядро протерозойской агломерации континентальных плит, а второй - 620-540 млн. лет назад вдоль восточной границы Лаврентии. В результате этого позднего (вендского) события был раскрыт океан Япетус, разделивший Балтику, Лаврентию и Амазонию около 600-570 млн. лет назад (Meert, Torsvik, 2003). Маркирующий этот раздвиг магматизм рифтогенного типа c возрастом 620-550 млн. лет установлен также вдоль восточного побережья Северной Америки (Аппалачский, или Восточно-Лаврентийский пояс, Pufer, 2002).
При формировании ВБП процессы растекания головы плюма и вовлечения в магмогенерацию мантийного вещества распространялись, очевидно, в юго-восточном направлении вдоль зоны Тейссера-Торнквиста, представлявшей собой одно из трех плечей рифтовой системы, развитие которой привело к расколу Родинии на три части - Балтику, Лаврентию и Амазонию. Точка тройного сочленения рифтовой системы располагалась примерно в районе современной Шотландии, а сама зона Тейссера-Торнквиста постепенно раскрывалась в юго-восточном направлении (Шумлянский, Носова, 2007).
Восточная окраина ВЕП на протяжении большей части неопротерозоя трактуется как пассивная: такая трактовка опирается на анализ седиментологических последовательностей (Maslov et al., 1997), возраст детритовых цирконов (Willner et al., 2003) в рифейских и ранневендских толщах Центрально-Уральской мегазоны, палеомагнитные реконструкции (Weil et al., 1998 и др.).
Полученная нами оценка возраста базальтов Онежского грабена (667+31 млн. лет) позволяет провести корреляцию времени NP магматизма севера ВЕП со временем формирования вулканических комплексов, входящих в состав позднерифейских и вендских отложений западного склона Урала. Вулканическая активность в период образования рифтогенной структуры, инвертированной впоследствии в Кваркушско-Каменногорский антиклинорий, началась формированием субщелочных базальтов, датированных Rb-Sr методом в 67124 млн. лет (Ронкин, 1988), продолжалась извержениями трахибазальтов и внедрением субвулканических тел пикритов и субщелочных габбро, для которых получены изотопные датировки (Карпухина и др., 2001): 62657 млн. лет, (Sm-Nd метод) и 6083 млн.лет (Rb-Sr метод), и завершилась излияниями трахибазальтов около 570 млн. лет назад (Rb-Sr метод).
Возраст базальтов Солозера коррелируется с наиболее ранним импульсом вулканизма запада Урала. Сходство петролого-геохимических и изотопных характеристик вулканитов обеих провинций дает основание полагать, что базальты Онежского грабена совместно с Уральской магматической провинцией маркируют протяженную пассивную окраину Балтики в позднем рифее-венде.
Внутриплитный магматизм ВЕП в конце среднего палеозоя (390-365 млн. лет назад) был синхронен коллизионным событиям на ее окраинах, он проявился в период активных орогенических процессов, которые привели к объединению ВЕП (континента Балтики) и Лаврентии, образовали континент Лавразию около 0.4 млрд. лет назад, а, в конечном итоге, сформировали суперконтинент Пангею.
Показанная выше приуроченность периодов внутриплитной магматической активности ВЕП как к дивергентным, так и конвергентным событиям суперконтинентальных циклов (эпохам глобальной реорганизации ансамбля литосферных плит) является хорошим примером неоднозначных соотношений внутриплитного магматизма и восходящих мантийных потоков (апвеллинга), вызывающих распад суперконтинентов, а также масштабной плюмовой активности (суперплюмов), которая может проявляется и в период роста континентальной коры, т.е. инициироваться субдукционными событиями (Condie, 2001).
2. Оценка вклада различных мантийных источников (глубинные плюмы, конвектирующая астеносферная мантия, литосферная мантия) в формирование расплавов, продуцировавших вулканические провинции ВЕП показала, что основные различия в соотношениях вкладов различных источников внутриплитного магматизма ВЕП, в первую очередь степень участия в их петрогенезисе литосферной мантии, определяются главным образом, пространственным (а не возрастным) положением магматических провинций, т.е. связаны с гетерогенным строением субконтинентальной литосферы ВЕП.
Проведенный анализ геохимических и изотопных характеристик внутриплитных базитов ВЕП (рис.10) свидетельствует, что ведущий вклад глубинного плюмового источника можно определенно идентифицировать только для NP пород Западно-Уральской провинции. Для MР пород Волго-Уральской области природа доминирующих источников - деплетированной мантии и литосферной мантии с надсубдукционными характеристиками - также вполне определенно маркируется их специфическим геохимическим обликом. Таким образом, на восточной периферии ВЕП вклад во внутриплитный петрогенезис производных плавления субконтинентальной литосферной мантии редуцирован. Напротив, в западной части ВЕП вклад литосферной (обогащенной) компоненты проявлен весьма отчетливо в геохимических и Ndизотопных характеристиках мезо- и неопротерозойских пород. Внутриплитные образования севера ВЕП занимают в этом отношении промежуточное положение: в палеозойских образованиях геохимические параметры в определенной мере отражают вклад рециклингового корового вещества, в неопротерозойских - изотопные (Nd) данные указывают на деплетированный (подлитосферный) источник.
3. Анализ роли коровой контаминации в петрогенезисе пород разновозрастных вулканических провинций ВЕП показывает, что практически для всех внутриплитных базальтов ВЕП, в той или иной мере, характерен вклад коровой контаминации, что отражает трансформация их геохимических и изотопных параметров относительно первичных производных мантийных источников. На многочисленных примерах показано, что при становлении внутриплитных провинций ВЕП подъем базальтовых расплавов через кору сопровождался формированием промежуточных магматических камер, интенсивным проявлением ассимиляции боковых пород, вплоть до возникновения коровых очагов плавления и формирования кислых пород. Подобного рода процессы в той или иной мере проявлены во всех изученных провинциях; в некоторых из них установлены прямые минералогические свидетельства присутствия ксеногенного материала (Носова и др., 2005; 2006; 2007;
Шумлянский, Носова, 2007; Сазонова и др., 2007). На примере ВБП особенно отчетливо видна роль корового вклада в сдвиг Nd изотопных и геохимических характеристик базальтов:
показатели величины этого вклада указывают на его закономерное уменьшение по мере удаления от области развития кислых вулканитов, представляющих коровые выплавки под тепловым воздействием базальтовых расплавов. В некоторых случаях ограниченного проявления контаминации ее влияние выявляется за счет изотопного и специфических геохимических сдвигов между ранними вкрапленниками и основной массой породы (базальты Солозера, Носова и др., 2007) или между валовым составом и остаточным расплавом, равновесным с поздними генерациями вкрапленников (трахибазальты дворецкого комплекса, Сазонова и др., 2007). Захваченные базальтовыми расплавами цирконы несут U-Pb изотопную информацию о возрасте корообразующих процессов (Шумлянский, Носова, 2007); косвенным показателем возраста корового контаминанта служат Nd модельные возраста базальтов.
Сравнение уровня контаминации ранних и поздних вулканитов ВБП и Западно-Уральской провинции показывает, что в большей степени ее испытывают ранние производные.
Nd(T) DM Афар Ю. Китай ДДП ККА С БА CHUR ВБП КБП ААП П -лампроиты Костамукши PR кора -АR кора -0 400 800 1200 16млн. лет Рис.10. Диаграмма Nd(Т) - время (млн. лет) для внутриплитных базальтов ВЕП. Магматические провинции: мезопротерозойские - П - Приладожская, ВУ - Камско-Бельская; неопротерозойские - Западно-Уральская (ККА - Кваркушско-Каменногорский антиклинорий; БА - Башкирский антиклинорий), Онежско-Тиманская (С - базальты Солозера), ВБП - Волынско-Брестская; палеозойская - ААП - Архангельская. Учтены данные: для ККА - Карпухина и др., 2001, для ВБП - Шумлянский и др., 2006, для ААП - Парсаданян и др., 1996; Makhotkin et al., 20Звездочками показаны изотопные составы базальтов - неконтаминированных производных глубинных плюмов кайнозоя (Афар, Pik et al., 1999), палеозоя (Днепровско-Донецкий авлакоген, Wilson, Lyashkevich, 1996) и неопротерозоя (Ю.Китай, Li et al., 2002). Лампроиты Костамукши показаны по (Беляцкий и др., 1997). Линии эволюции изотопного состава Nd архейской (AR) и палеопротерозойской (PR) коры рассчитаны по данным из (Куликов и др., 1990; Сlaesson et al., 2001; Markwiсk et al., 2001).
иния DM по (Goldstein, Jacobsen, 1988).
4. Рассмотрение вопросов положения вулканических провинций относительно более ранних шовных структур в литосфере и их влияние на петрогенезис позволило сделать вывод, что в провинциях, расположенных поперечно к ранним мобильным поясам, вариации составов пород в большей мере связаны с вовлечением в генерацию расплавов субстрата субконтинентальной литосферной мантии различного возраста и уровня деплетации, в провинциях, трассирующих ранние мобильные зоны, эти вариации могут определяться различиями в мощности литосферы; положение магматических провинций относительно более ранних шовных структур определяет характер распределения высоко- и низко-Ti базальтов в их пределах. Наиболее отчетливо положение, поперечное по отношению к ранним палеопротерозойским мобильным поясам, фиксируется для неопротерозойской ВБП и палеозойской ААП. В первом случае шовная структура имеет аккреционную природу.
Вулканический ареал ВБП занимает секущее положение по отношению к Волыно-Оршанскому авлакогену, который наследует положение позднепалеопротерозойского ОсницкоМикашевического пояса, представляющего собой активную окраину Сарматии, к которой около 2,0 Ц1,8 млрд. лет назад были аккретированы свекофенские островодужные комплексы [Bogdanova et al., 1996; Claesson et al., 2001]. В общем зональность ВБП в отношении низко- и высоко-Ti пород носит асимметричный характер относительно подстилающей ее древней шовной зоны: над этой зоной, представляющей сильно переработанную в ходе субдукционных процессов активную окраину, в центре провинции распространены низко-Ti базальты, а по периферии в пределах ювенильных островодужных комплексов на севере - умеренно- и высоко-Ti базальты (Носова и др., 2007). Присутствующие в центральной зоне силлы высоко-Ti долеритов были сформированы расплавами, поступавшими с севера по относительно пологим нарушениям (Шумлянский, Носова, 2007). Nd изотопная зональность в базальтах ВБП определяется положением зоны максимального прогрева и плавления коры в северной части провинции, вблизи которой изотопный состав Nd пород наиболее обеднен радиогенным изотопом вследствие значительного контаминационного вклада корового Nd.
ААП расположена вкрест простирания палеопротерозойской шовной зоны (продолжения Умбинско-Терской сутуры) коллизионной природы, разделяющей архейские блоки (Самсонов и др., 2006; 2007). В этой провинции гетерогенность основания наиболее ярко проявилась в Nd изотопной зональности распространенных здесь ультрамафитов и мафитов, которая коррелируется с возрастом фундамента: в пределах PR шовной зоны преобладают породы с более радиогенным изотопным составом Nd, чем в сопряженных архейских сегментах.
Базальты и кимберлиты, распространенные в области PR шовной зоны, обладают умеренно- и высоко-Ti составом соответственно, тогда как в областях древней коры преобладают низко-Ti кимберлиты и родственные им породы.
В обеих рассмотренных провинциях высоко- и умеренно-Ti базальты ассоциируют с мобильными зонами с ювенильной палеопротерозойской корой, тогда как в пределах более древних сегментов литосферы преобладают низко-Ti вулканиты. Такая же закономерность была установлена и в мезозойских плато-базальтовых провинциях Параны, Карру (Gibson et al., 1996). Выявленная зональность не согласуется с известными моделями, предполагающими появление высоко-Ti разностей за счет меньших степеней плавления мантийного субстрата под мощной архейской литосферой и низко-Ti за счет более значительного плавления в областях, подстилающих более тонкую PR континентальную литосферу (Arndt et al., 1993 и др). Ее появление может быть связано с участием выплавок из литосферной мантии, которые в большей степени будут возникать в менее истощенной молодой субконтинентальной литосфере, чем в сильно деплетированной холодной литосфере архейских блоков; такие процессы вероятны для ВБП (Носова и др., 2007).
В провинциях, отличающихся линейным типом зональности в распределении высоко- и умеренно-Ti базальтов, примером которой может быть NP Западно-Уральская провинция, на всем протяжении которой как в Кваркушско-Каменногорском, так и в Башкирском сегментах, прослеживается приуроченность высоко-Ti базальтов к западной, а умеренно-Ti - к восточной частям (Петров и др., 2005), и которые, вероятно, трассируют более ранние мобильные зоны, причины появления зональности связаны с литосферной ступенью, когда реализуется модель, предложенная в (Arndt et al., 1993). Связь зонального распределения NP вулканитов с вариациями в мощности литосферы предполагалась для Кваркушско-Каменногорского антиклинория в (Петров и др., 2005) и поддерживается нашими данными для Башкирского антиклинория (Носова и др., 2006).
5. Обсуждение вопроса вариации петрогеохимических характеристик базитовых серий, проявившихся в разное время в пределах одного и того же геологического блока, непосредственно затрагивает проблему сохранности литосферных корней при плюмлитосферном взаимодействии, что в первую очередь актуально для ААП (Носова и др., 2006).
В Юго-Восточном Беломорье фиксируются проявления базитового вулканизма как синхронные внедрению кимберлитов, так и предшествующие им. Среди слагающих кристаллический фундамент Юго-Восточного Беломорья архейских и палеопротерозойских комплексов базитовая составляющая играет существенную роль. Об этом прямо свидетельствуют результаты изучения коровых ксенолитов из кимберлитовых трубок Архангельской провинции (Markwick, Downes, 2000; Самсонов и др., 2006). Проведенное (Самсонов и др., 2006; 2007) изучение их геохимических и изотопных характеристик позволило сопоставить мафические ксенолиты среднекорового уровня из трубки им. Гриба с внутриплитными вулканитами начала палеопротерозоя (2.45 млрд. лет), формирование которых связывается с подъемом крупного глубинного плюма. Последующие проявления основного и щелочно-ультраосновного вулканизма приурочены к двум возрастным уровням: неопротерозойскому и позднедевонскому.
Геохимические характеристики NP базальтов типичны для континентальных толеитов, а Nd изотопные характеристики близки к параметрам DM; генерация расплавов происходила на глубинах около 70 км (Носова и др., 2006; 2007) и могла сопровождаться эрозией подошвы литосферы. Таким образом, еще до внедрения PZ кимберлитов ААП ее литосфера испытала многократные эпизоды взаимодействия с плюмами. Тем не менее, по оценкам работы (Sablukova et al., 1995), основанным на минералогической термобарометрии большого числа мантийных ксенолитов из кимберлитов, мощность литосферы ААП под западной частью может превышать 180 км, под восточной частью провинции составляет менее 180 км. Аналогичный феномен устойчивости литосферных корней при многократном воздействии плюмов показан для кратона Каапвааль (Южная Африка), в пределах которого трижды (1.2, 0.6 и 0.1 млрд. лет назад) проявлялся кимберлитовый магматизм; возможно, плюмы не достигают глубин менее 200 км (Cawthorn, 2005). Таким образом, вопрос о термальном влиянии плюмов и степени их эрозионного воздействия на подошву литосферы в ААП остается неясным.
Заключение. Позиция внутриплитного магматизма в позднедокембрийской и палеозойской эволюции ВЕП представляется следующим образом. В раннем МР ВЕП входила в состав суперконтинента, сформированного в позднем палеопротерозое, около 1.9-1.8 млн.лет назад. Составляющие ее континентальные домены находились в его восточной части и представляли единое целое с блоками Лаврентии, Амазонии, и, возможно, Сибири (Pesonen et al., 2003, Богданова, 2007 и др.). Возникшая в начале МР под областью сочленения Балтики, Амазонии и Лаврентии тепловая аномалия не привела к расколу этих континентов, но продуцировала масштабный магматизм анорогенного типа, сформировавший обширный ареал развития плутонов анортозитов-гранитов рапакиви и сопровождавших их вулканитов. Этот ареал охватывал западную часть ВЕП; формирование вулкано-плутонической ассоциации продолжалось около 200 млн. лет, в интервале 1680-1470 млн. лет.
На границе раннего-среднего МР, около 1390-1360 млн. лет назад, восточная часть ВЕП, возможно, сочленявшаяся тогда с северо-восточной Лаврентией (Piper, 2000), испытала воздействие плюма, что привело к формированию крупной Камско-Бельской магматической провинции траппового типа. Возможно, уже в это время произошло формирование пассивной окраины на востоке ВЕП (Tessalina et al., 2007).
В это же время на крайнем западе ВЕП начинают проявляться события рифтогенного типа - развитие грабенов, формирование дайковых роев (Ahall et al., 1998); максимум рифтогенеза приходиться на поздний МР (1270-1230 млн. лет) и его связывают с воздействием крупного плюма (Elming, Mattsson, 2001). Эти дивергентные процессы привели к частичной фрагментации суперконтинента, сохранив, однако пространственную близость ВЕП с Лаврентией, Амазонией и Сибирью (Condie, 2002).
Гренвильская орогения (1000-900 млн. лет) сформировала неопротерозойский суперконтинент Родинию, в составе которого ВЕП в общем сохранила прежнюю позицию (Meert, Torsvik, 2003). NP внутриплитный магматизм ВЕП маркировал пассивные окраины этого континентального фрагмента и был связан с распадом суперконтинента Родинии, инициированного масштабной плюмовой активностью (Li et al., 2003 и др.). Пассивные окраины формировались на востоке и севере платформы, где фиксируется рифтогенный магматизм Западно-Уральской и Онежско-Тиманской провинций (730-670 млн. лет). Позже, около 550 млн. лет, пассивная окраина стала формироваться и на западной периферии ВЕП, где возникла Волынско-Брестская магматическая провинция. Развитие этой окраины было связано с расколом Балтики, Амазонии и Лаврентии, который привел к раскрытию океана Япетус (Meert, Torsvik, 2003).
Орогенные события конца неопротерозоя и палеозоя сформировали домезозойское складчатое обрамление ВЕП. Их кульминацией, синхронно которой на ВЕП проявился масштабный внутриплитный магматизм, стала коллизия в конце девона - начале карбона в Уральском мобильном поясе (Puchkov, 2003). В результате палеозойских орогенных событий ВЕП вошла в состав суперконтинента Пангеи.
Таким образом, анализ корреляции возрастных интервалов магматической активности в различных частях ВЕП с основными дивергентными и конвергентными событиями в истории позднедокембрийских и палеозойского суперконтинентов показал, что периоды проявления на ВЕП внутрикратонного магматизма коррелируются с глобальными тектоническими событиями, отвечающими участию этого континента в циклах формирования и распада суперконтинентов (рис.10). Его основные эпохи синхронны как событиям распада суперконтинентов (мезо- и неопротерозойская), так и периодам их формирования во время, либо непосредственно после масштабных субдукционных и аккреционных процессов (мезопротерозойская и палеозойская).
Приуроченность периодов внутриплитной магматической активности ВЕП как к дивергентным, так и конвергентным событиям суперконтинентальных циклов (эпохам глобальной реорганизации ансамбля литосферных плит) является хорошим примером неоднозначных соотношений внутриплитного магматизма и восходящих мантийных потоков (апвеллинга), вызывающих распад суперконтинентов, а также масштабной плюмовой активности (суперплюмов), которая может проявляется и в период роста континентальной коры, т.е. инициироваться субдукционными событиями (Condie, 2001).
Полученные данные по минералогическому, геохимическому и изотопному составу рифтогенных вулканитов в шести крупных магматических провинциях платформы мезопротерозойского, неопротерозойского и палеозойского возрастов позволили разработать модели их петрогенезиса, включающие представления о характере фракционной кристаллизации расплавов, определение природы мантийных источников и оценку вклада корового вещества. Высоко-Ti базальтовые лавы MР на западе ВЕП представляют собой эффузивные аналоги ферродолеритов (йотунитов), завершавшие становление анортозитрапакивигранитной ассоциации; в их петрогенезисе доминировал вклад литосферного источника. Низко-Ti магнезиальные базальты MР на востоке ВЕП сформировались за счет деплетированного источника и литосферной мантии с надсубдукционными геохимическими характеристиками при значительной контаминации верхнекоровым веществом. В петрогенезисе NP базальтов запада ВЕП участвовали литосферные расплавы при значительном вкладе процессов коровой контаминации, а в петрогенезисе NP базальтов севера и востока ВЕП доминировали деплетированные источники при умеренном вкладе процессов коровой контаминации. Таким образом, на восточной периферии ВЕП вклад во внутриплитный петрогенезис производных плавления субконтинентальной литосферной мантии редуцирован.
Напротив, в западной части ВЕП вклад литосферной (обогащенной) компоненты проявлен весьма отчетливо в геохимических и Nd-изотопных характеристиках мезо- и неопротерозойских пород. Таким образом, основные различия в соотношениях вкладов различных источников внутриплитного магматизма ВЕП, в первую очередь степень участия в их петрогенезисе литосферной мантии, определяются главным образом, пространственным (а не возрастным) положением магматических провинций, т.е. связаны с гетерогенным строением субконтинентальной литосферы ВЕП.
Анализ роли коровой контаминации в петрогенезисе пород разновозрастных вулканических провинций ВЕП показывает, что практически для всех внутриплитных базальтов ВЕП, в той или иной мере, характерен вклад коровой контаминации, что отражает трансформация их геохимических и изотопных параметров относительно первичных производных мантийных источников. В случаях ограниченного проявления контаминации ее влияние выявляется за счет изотопного и специфических геохимических сдвигов между ранними вкрапленниками и основной массой породы или между валовым составом и остаточным расплавом, равновесным с поздними генерациями вкрапленников. Захваченные базальтовыми расплавами цирконы несут U-Pb изотопную информацию о возрасте корообразующих процессов; косвенным показателем возраста корового контаминанта служат Nd модельные возраста базальтов.
Рассмотрение вопросов положения вулканических провинций относительно более ранних шовных структур в литосфере и их влияние на петрогенезис позволило сделать вывод, что в провинциях, расположенных поперечно к ранним мобильным поясам, вариации составов пород в большей мере связаны с вовлечением в генерацию расплавов субстрата субконтинентальной литосферной мантии различного возраста и уровня деплетированности, в провинциях, трассирующих ранние мобильные зоны, эти вариации могут определяться различиями в мощности литосферы; положение магматических провинций относительно более ранних шовных структур определяет характер распределения высоко- и низко-Ti базальтов в их пределах.
Проведенный петрологический анализ базитового вулканизма показал: 1) внутриплитная магматическая активность определялась позицией континентальной массы ВЕП в общем ансамбле литосферных плит мезопротерозойского, неопротерозойского и палеозойского суперконтинентальных циклов; эпохи ее проявления, в общем, синхронны эпохам глобальной реорганизации плит, как конвергентной (ранний мезопротерозой, средний палеозой), так и дивергентной (средний мезопротерозой, неопротерозой); 2) специфика изотопногеохимического, геохимического, минералогического состава вулканитов, пространственновременного распределения вулканитов различных геохимических типов внутри провинций определялась не только характером подлитосферных источников (астеносферных и глубинных плюмовых), но и вкладом литосферной мантии; последний был более существенным в докембрийских провинциях западной части ВЕП Основные публикации по теме диссертации Башта К.Г., Горбунов В.А., Носова А.А., Докучаев А.Я., Кениг В.В., Сегалович В.И. Основные задачи и результаты исследований Уральской сверхглубокой скважины // Разведка и охрана недр.- 1996.- № 7.- С. 6-9.
Сазонова Л.В., Носова А.А., Наркисова В.В., Бубнов С.Н., Гурбанов А.Г. Клинопироксены из вулканогенных пород Тагильского прогиба (по материалам Уральской сверхглубокой скважины) // Петрология.- 1997.- Т. 5.- №5.- С.523-540.
Сазонова Л.В., Носова А.А. Зональность клинопироксена как функция условий остывания магматического расплава (на примере одинитов Урала) // Геохимия.Ц 1999.- №12.Ц С.1268-1285.
Носова А.А., Наркисова В.В., Сазонова Л.В. Магматические тела в разрезе Уральской сверхглубокой скважины // Палеозоны субдукции: тектоника, магматизм, метаморфизм, седиментогенез:
Тез. докл. Междунар. науч. конф. УЧтения А.Н. ЗаварицкогоФ, посвящ. 115-летию со дня рожд. А.Н.
Заварицкого, Екатеринбург, 1-4 июня 1999 г.- Екатеринбург: УрО РАН, 1999.- С. 104-106.
Носова А.А., Сазонова Л.В., Наркисова В.В., Бубнов С.Н., Гурбанов А.Г. Петрология известковощелочных вулканитов павдинского комплекса Тагильского прогиба по данным изучения зональных клинопироксенов (по материалам Уральской сверхглубокой скважины) // Петрология.Ц 2000.- Т. 8.- № 2.- С.182-198.
Наркисова В.В., Носова А.А.,.Сазонова Л.В., Розен О.М., Башта К.Г., Гурбанов А.Г.
Петрохимические и минералогические особенности вулканитов южной части Тагильской палеодуги (Средний Урал) // Палеозоны субдукции: тектоника, магматизм, метаморфизм, седиментогенез: Сб.
докл. V Междунар. науч. конф. "Чтения А.Н. Заварицкого".- Екатеринбург: УрО РАН, 2000.- С. 32-50.
Сазонова Л.В., Носова А.А.. Наркисова В.В., Горожанина Е.Н.. Косарев А.М. Особенности зональности клинопироксенов из вулканитов (на примере девонских базальтоидов Магнитогорского прогиба. Южный Урал) // Записки ВМО, Ч. CXXX, № 6, 2001, С.80-95.
Сазонова Л.В, Носова А.А., Наркисова В.В. Диориты и габбродиориты из разреза Уральской сверхглубокой скважины // Научное бурение в России. Вып. 7. 2001. С. 91-1Носова А.А., Сазонова Л.В., Наркисова В.В., Симакин С.Г. Элементы-примеси в клинопироксенах из вулканических пород палеозойской Тагильской островной дуги (Средний Урал) // Геохимия. 2002. № 3. С. 254-268.
Сазонова Л.В., Носова А.А., Наркисова В.В. Минералогия и петрология субвулканических пород палеозойской Тагильской островной дуги (Средний Урал) // Вулканология и сейсмология. 2003. № 3. С.
52-74.
Носова А.А., Карпухина Е.В. Распространенность и петрохимические особенности позднепротерозойского базальтового магматизма севера и востока Русской платформы. Рифты литосферы: эволюция, тектоника. // Тез докл. Междунар. науч. конф.- Екатеринбург: ИГиГ УрО РАН.
2002. С.198-2Носова А.А., Веретенников Н.В., Левский Л.К. Природа мантийного источника и особенности коровой контаминации неопротерозойских траппов Волынской провинции (Nd- и Sr-изотопные и ICPMS-геохимические данные) // Доклады Академии наук. 2005. Т. 401. № 4. С. 521-525.
Носова А.А., Веретенников Н.В. Юго-Западная окраина Балтики в Неопротерозое: изотопногеохимические особенности базальтов Волынской трапповой провинции и связь с поздним этапом распада суперконтинента Родинии/ Тектоника земной коры и мантии. Мат-лы ХХХVIII Тект. сов.
Москва, 2005. С.165-1Андреева О.В., Гольцман Ю.В., Лебедев В.А., Носова А.А., Тарасов Н.Н. К проблеме парагенетической взаимосвязи процессов магматизма, катагенеза рифейских осадков и формирования уранового оруденения Ладожского прогиба (Карелия) в свете изотопно-геохронологических данных // Изотопное датирование процессов рудообразования, магматизма, осадконакопления и метаморфизма:
Мат. III росс. конф. по изотоп. геол. Москва: ГЕОС. 2006. Т.1. С.35-38.
Носова А.А., Шарков Е.В., Юткина Е.В., Кондрашев И.А. Магматизм рифея и венда ВосточноЕвропейского кратона/ Типы магм и их эволюция в истории Земли. Часть 1. Магматизм и геодинамика - главные факторы эволюции Земли. М.: ИГЕМ РАН, 2006. С. 155-2Кононова В. А., Носова А.А., Первов В.А., Кондрашов И.А. Вариации состава кимберлитов Восточно-Европейской платформы как отражение сублитосферных геодинамических процессов // Доклады Академии Наук. 2006. Т. 409. № 5. С. 662-6Носова А.А. Вендский внутриплитный магматизм Восточно-Европейской платформы // Вулканизм и геодинамика: Мат. III всероссийского симп. по вулканологии и палеовулканологии. Т.1.
Улан-Удэ: Изд-во Бурятского научного центра СО РАН. 2006. С. 253-256.
Носова А.А., Ларионова Ю.О., Самсонов А.В., Веретенников Н.В., Лебедев В.А. Изотопные ограничения возраста базальтов Солозера (Кандалакша-Двинский рифт): новые данные о неопротерозойском внутриплитном магматизме Восточно-Европейской платформы // Изотопное датирование процессов рудообразования, магматизма, осадконакопления и метаморфизма. Материалы III Российской конференции по изотопной геохронологии. 6-8 июня 2006 г. Т. 2. Москва: ГЕОС. 2006. С.
81-86.
Носова А.А., Первов В.А., Ларионова Ю.О., Ларченко В.А. Базальтовый вулканизм Архангельской алмазоносной провинции: новые геохронологические и изотопно-геохимические данные // Вулканизм и геодинамика: материалы III всероссийского симпозиума по вулканологии и палеовулканологии. Т.1. Улан-Удэ: Изд-во Бурятского научного центра СО РАН. 2006. С. 257-260.
Самсонов А.В., Ларионова Ю.О., Носова А.А. Опыт объемного геохимического и изотопного (SrNd) изучения раннедокембрийской коры Архангельской алмазоносной провинции: правило лархонов или их швов? // Изотопное датирование процессов рудообразования, магматизма, осадконакопления и метаморфизма. Материалы III Российской конференции по изотопной геохронологии. 6-8 июня 2006 г.
Т. 2. Москва: ГЕОС. 2006. С. 222-228.
Носова А.А., Кузьменкова О.Ф., Веретенников Н.В., Петрова Л.Г. Основные типы пород неопротерозойской Волынско-Брестской магматической провинции, их пространственно-временное распределение и генезис // Мiдь Волинi (ISBN 966-581-844-9). Кив:Логос, 2006, С.29-39.
Самсонов А.В., Носова А. А., Ларченко В.А., Третьяченко В.В., Ларионова Ю.О. Локализация алмазоносных кимберлитов в палеопротерозойских швах архейских блоков: данные по северо-западу Восточно-Европейской платформы (ВЕП) // Материалы конференции MINEX FORUM Северо-Запад 2007. Май 2007. Петрозаводск Л.В. Сазонова, А.А. Носова, В.В. Наркисова, В.М.Горожанин, Е.Н.Горожанина, Л.Г.Петрова.
Геохимическая специфика клинопироксенов из вулканитов активной и пассивной окраин: данные по базальтоидам древних островодужных и рифтогенных областей Урала // Минералогия Урала, Миасс, 2007, С. 67-Носова А.А., Веретенников Н.В., Кузьменкова О.Ф. Особенности плюм-литосферного взаимодействия при формировании неопротерозойской Волынско-Брестской магматической провинции на юго-западе Восточно-Европейского кратона // Геодинамика подвижн. Поясов Земли, Мат. Межд.
Науч. Конф., Екатеринбург, 2007, С.228-231.
Носова А.А., Кузьменкова О.Ф., Веретенников Н.В., Петрова Л.Г., Левский Л.К.
Неопротерозойская Волынско-Брестская магматическая провинция на западе Восточно-Европейского кратона: особенности внутриплитного магматизма в области древних шовных зон // Петрология. 2007 (в печати).
Шумлянский Л.В., Носова А.А. Возраст литосферного источника вендских траппов Волыни // Докл. НАН Украины, 2007 (в печати).
Носова А.А., Ларионова Ю.О., Веретенников Н.В., Юткина Е.В. Корреляция неопротерозойского вулканизма Юго-Восточного Беломорья и Запада Урала: новые данные об изотопном возрасте базальтов Солозера (Онежский грабен) // Доклады Академии Наук. 2007 (в печати).