ДВА ЭТАПА КАЙНОЗОЙСКОГО ЩЕЛОЧНО-БАЗАЛЬТОВОГО ВУЛКАНИЗМА ДАРХАТСКОЙ ВПАДИНЫ (СЕВЕРНАЯ МОНГОЛИЯ) – ГЕОХРОНОЛОГИЯ, ГЕОХИМИЯ И ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ

На основе данных изотопного датирования в кайнозойской истории вулканической активности Дархатской впадины Северной Монголии выделены два этапа – инициальный позднеолигоценовый этап (~28.0–26.6 млн лет) и заключительный позднемиоцен-раннеплиоценовый этап (~5.8–4.2 млн лет). Установлено, что породы раннего инициального этапа представлены исключительно трахиандезибазальтами, а среди базальтоидов заключительного этапа выделяется гавайит-базанит-фонотефритовая серия пород щитовых вулканических построек и комплекс трахибазальтов «долинных» лавовых толщ, формирование которых завершает вулканическое развитие территории. Показано, что для трахиандезибазальтов инициального этапа характерными являются их относительное обогащение TiO₂, P₂O₅, Sr, Zn, Ga и низкие концентрации Al₂O₃, MnO, CaO, Sc и HREE (La/Yb=27.2–30.2). Базальтоиды заключительного этапа демонстрируют рост содержаний TiO₂, Al₂O₃, P₂O₅, LILE, HFSE, Th, U и увеличение степени фракционирования REE (La/Yb от 12.2 до 20.9) в направлении увеличения щелочности пород. Моделирование процессов плавления эклогитов, пироксенитов и перидотитов в системе La/Yb – Sm/Yb показывает, что трахиандезибазальтовые расплавы могли быть сформированы при ~7–8%-ном плавлении эклогитового вещества или ~10–11%-ном – Grt-содержащих пироксенитов, а трахибазальтовые расплавы образуются при ~2–3%-ном плавлении Grt-содержащих перидотитов. Распределение составов пород в координатах Mg# – Fe/Mn указывает на то, что к исходным магмам относятся трахиандезибазальты инициального этапа и раннеплиоценовые трахибазальты «долинных» лавовых толщ. Изотопные характеристики Sr, Nd и Pb базальтоидов Дархатской впадины демонстрируют значимое смещение значений изотопных отношений во времени в направлении от относительно обогащенной мантии к деплетированной мантии MORB типа. Формирование трахиандезибазальтовых расплавов на инициальном этапе происходило в позднем олигоцене на предрифтовой стадии развития территории с вовлечением в область магмообразования вещества метасоматизированной мантии с участием пироксенитового или эклогитового компонента. Происхождение позднемиоцен-раннеплиоценовых щелочно-базальтовых магм заключительного этапа связано с процессами декомпрессионного плавления перидотитов слабометасоматизированной литосферной мантии на рифтогенной стадии развития Дархатской структуры.

1. Carlson R.W., Ionov D.A., 2019. Compositional Characteristics of the MORB Mantle and Bulk Silicate Earth Based on Spinel Peridotites from the Tariat Region, Mongolia. Geochimica et Cosmochimica Acta 257, 206–223. https://doi.org/10.1016/j.gca.2019.05.010.

2. Dale C.W., Burton K.W., Pearson D.G., Gannoun A., Alard O., Argles T.W., Parkinson I.J., 2009. Highly Siderophile Element Behaviour Accompanying Subduction of Oceanic Crust: Whole Rock and Mineral-Scale Insights from a High-Pressure Terrain. Geochimica et Cosmochimica Acta 73 (5), 1394–1416. https://doi.org/10.1016/j.gca.2008.11.036.

3. Demonterova E.I., Ivanov A.V., Rasskazov S.V., Markova M.E., Yasnygina T.A., Malykh Y.M., 2007. Lithospheric Control on Late Cenozoic Magmatism at the Boundary of the Tuva-Mongolian Massif, Khubsugul Area, Northern Mongolia. Petrology 15, 90–107. https://doi.org/10.1134/S0869591107010055.

4. Hart S.R., Hauri E.H., Oschmann L.A., Whitehead J.A., 1992. Mantle Plumes and Entrapment: Isotopic Evidence. Science 256 (5056), 517–520. https://doi.org/10.1126/science.256.5056.517.

5. Ivanov A.V., Demonterova E.I., He H., Perepelov A.B., Travin A.V., Lebedev V.A., 2015. Volcanism in the Baikal Rift: 40 years of Active-versus-Passive Model Discussion. Earth-Science Reviews 148, 18–43. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2015.05.011.

6. Iwamori H., Nakamura H., 2015. Isotopic Heterogeneity of Oceanic, Arc and Continental Basalts and Its Implications for Mantle Dynamics. Gondwana Research 27 (3), 1131–1152. https://doi.org/10.1016/j.gr.2014.09.003.

7. Le Bas M.J., Le Maitre R.W., Streckeisen A., Zanettin B., 1986. Chemical Classification of Volcanic Rocks Based on the Total Alkali-Silica Diagram. Journal of Petrology 27 (3), 745–750. https://doi.org/10.1093/petrology/27.3.745.

8. Le Roux V., Lee C.-T.A., Turner S.J., 2010. Zn/Fe Systematics in Mafic and Ultramafic Systems: Implications for Detecting Major Element Heterogeneities in the Earth’s Mantle. Geochimica et Cosmochimica Acta 74 (9), 2779–2796. https://doi.org/10.1016/j.gca.2010.02.004.

9. Logachev N.A., 2003. History and Geodynamic of the Baikal Rift. Russian Geology and Geophysics 44 (5), 391–406.

10. McDonough W.F., Sun S.-S., 1995. The Composition of the Earth. Chemical Geology 120 (3–4), 223−253. https://doi.org/10.1016/0009-2541(94)00140-4.

11. Perepelov A.B., Kuzmin M.I., Tsypukova S.S., Demonterova E.I., Ivanov A.V., Shcherbakov Y.D., Puzankov M.Y., Odgerel D., Bat-Ulzi D., 2017. Eclogite Trace in Evolution of Late Cenozoic Alkaline Basalt Volcanism on the Southwestern Flank of the Baikal Rift Zone: Geochemical Features and Geodynamic Consequences. Doklady Earth Sciences 476, 1187–1192. https://doi.org/10.1134/S1028334X1710018X.

12. Perepelov A., Kuzmin M., Tsypukova S., Shcherbakov Y., Dril S., Didenko A., Dalai-Erdene E., Puzankov M., Zhgilev A., 2020. Late Cenozoic Uguumur and Bod-Uul Volcanic Centers in Northern Mongolia: Mineralogy, Geochemistry, and Magma Sources. Minerals 10 (7), 612. https://doi.org/10.3390/min10070612.

13. Рассказов С.В., Чувашова И.С., Ясныгина Т.А., Сунь Й., Саранина Е.В. Генеральная Pb‐изотопная систематика источников вулканических пород новейшего геодинамического этапа Азии // Геодинамика и тектонофизика. 2019. Т. 10. № 2. С. 507–539. https://doi.org/10.5800/GT-2019-10-2-0424.

14. Rasskazov S.V., Saranina E.V., Demonterova E.I., Maslovskaya M.N., Ivanov A.V., 2002. Mantle Components in Late Cenozoic Volcanics of the East Sayan (from Pb, Sr, and Nd Isotopes). Russian Geology and Geophysics 43 (12), 1065–1079.

15. Sun S.-S., McDonough W.F., 1989. Chemical and Isotopic Systematics of Oceanic Basalts: Implications for Mantle Composition and Processes. In: A.D. Saunders, M.J. Norry (Eds), Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society of London Special Publications 42, 313–345. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19.

16. Tsypukova S.S., Perepelov A.B., Demonterova E.I., Pavlova L.A., Travin A.V., Puzankov M.Y., 2014. Origin and Evolution of Neogene Alkali-Basaltic Magmas in the Southwestern Flank of the Baikal Rift System (Heven Lava Plateau, Northern Mongolia). Russian Geology and Geophysics 55 (2), 190–215. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2014.01.006.

17. Yarmolyuk V.V., Ivanov V.G., Kovalenko V.I., Pokrovskii B.G., 2003. Magmatism and Geodynamics of the Southern Baikal Volcanic Region (Mantle Hot Spot): Results of Geochronological, Geochemical, and Isotopic (Sr, Nd, and O) Investigations. Petrology 11 (1), 1–30.

18. Zorin Y.A., Turutanov E.K., Mordvinova V.V., Kozhevnikov V.M., Yanovskaya T.B., Treussov A.V., 2003. The Baikal Rift Zone: The Effect of Mantle Plumes on Older Structure. Tectonophysics 371 (1–4), 153–17 3. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(03)00214-2.