МИОЦЕНОВЫЙ И ДЕВОНСКИЙ МАГМАТИЗМ В СОЧЛЕНЕНИИ ТУВИНО-МОНГОЛЬСКОГО МАССИВА И СИБИРСКОГО КРАТОНА: ОБЩИЙ КОМПОНЕНТ МАНТИЙНЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЕГО ПРОИСХОЖДЕНИЕ

В структурном сочленении неопротерозойского Тувино-Монгольского массива с Сибирским кратоном пространственно совмещены между собой девонские дайки Урик-Бельского и Шагайтэ-Гол-Урикского поясов и миоценовые лавы Урикского вулканического поля. Первый дайковый пояс представлен базальтами-андезибазальтами толеитовой серии, второй – трахибазальтами-трахиандезибазальтами умереннощелочной серии с локальным распространением трахибазальтов-фонотефритов серии повышенной щелочности. Урикское вулканическое поле образуют трахибазальты-трахиандезибазальты умереннощелочной серии. Выявлено частичное сходство концентраций петрогенных оксидов, микроэлементов и изотопных отношений стронция и свинца разновозрастных магматических серий. С поправкой на возраст определен общий компонент магматических расплавов по сходящимся трендам его смешения с компонентами мантийной части литосферы и коры. Идентификация компонента послужила основой для расшифровки характера изотопно-геохимической гетерогенности разновозрастных магматических источников. Сделан вывод о том, что общий компонент характеризует либо модифицированный (обедненный) нижнемантийный резервуар, либо, что более вероятно, локальную область конвектирующей астеносферной мантии, подстилающей Тувино-Монгольский массив. В последней интерпретации допускается образование локального конвектирующего объема астеносферы в середине неопротерозоя, одновременно с заложением и развитием Окинской зоны массива, и накладываются ограничения на последующие существенные преобразования астеносферы под влиянием поднятия плюмового или погружения слэбового материала.

Восточный Саян, девон, миоцен, дайки, базальты, литосфера, астеносфера

1. Anderson D.L., 1995. Lithosphere, asthenosphere, and perisphere. Reviews of Geophysics 33 (1), 125–149. http://dx.doi.org/10.1029/94RG02785.

2. Berzin N.A., Coleman R.G., Dobretsov N.L., Zonenshain L.P., Xiao Xuchang, Chang E.Z., 1994. Geodynamic map of the western part of the Paleoasian ocean. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 35 (7–8), 5–22 [Берзин Н.А., Колман Р.Г., Добрецов Н.Л., Зоненшайн Л.П., Сяо Сючань, Чанг Э.З. Геодинамическая карта западной части Палеоазиатского океана // Геология и геофизика. 1994. Т. 35. № 7–8. С. 8–28].

3. Bijwaard H., Spakman W., Engdahl E.R., 1998. Closing the gap between regional and global travel time tomography. Journal of Geophysical Research 103 (B12), 30055–30078. http://dx.doi.org/10.1029/98JB02467.

4. Didenko A.N., Mossakovsky A.A., Pechersky D.M., Ruzhentsev S.V., Samygin S.G., Kheraskova T.N., 1994. Geodynamics of the Central-Asian Paleozoic oceans. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 35 (7–8), 48–61 [Диденко А.Н., Моссаковский А.А., Печерский Д.М., Руженцев С.В., Самыгин С.Г., Хераскова Т.Н. Геодинамика палеозойских океанов Центральной Азии // Геология и геофизика. 1994. Т. 35. № 7–8. С. 59–75].

5. Dobretsov N.L., Belichenko V.G., Boos R.G. et al., 1989. Geology and Ore Potential of the Eastern Sayan. Nauka, Siberian Branch, Novosibirsk, 127 p. (in Russian) [Добрецов Н.Л., Беличенко В.Г, Боос Р.Г. и др. Геология и рудоносность Восточного Саяна. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1989. 127 с.].

6. Dobretsov A.N., Kirdyashkin A.G., Kirdyashkin A.A., 2001. Geodynamics of Deep Underground. Publishing House of SB RAS, Geo Branch, Novosibirsk, 409 p. (in Russian) [Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г., Кирдяшкин А.А. Глубинная геодинамика. Новосибирск: Издательство СО РАН. Филиал «ГЕО», 2001. 409 с.].

7. Domyshev V.G., Lashchenov V.A., Lepin V.S., 1987. About the age of trachybasalts of the Middle Priangarie. Doklady AN SSSR 295 (2), 439–442 (in Russian) [Домышев В.Г., Лащенов В.А., Лепин В.С. О возрасте трахибазальтов Среднего Приангарья // Доклады АН СССР. 1987. Т. 295. № 2. С. 439–442].

8. Gordienko I.V., 1968. The Devonian volcano-plutonic formation in the South-Eastern part of the Eastern Sayan. Buryatia Publishing House, Ulan-Ude, 114 p. (in Russian) [Гордиенко И.В. Девонская вулканоплутоническая формация в юго-восточной части Восточного Саяна. Улан-Удэ: Бурятское книжное издательство, 1968. 114 с.].

9. Gordienko I.V., 1987. The Paleozoic magmatism and geodynamics of the Central Asian Folded Belt. Nauka, Moscow, 238 p. (in Russian) [Гордиенко И.В. Палеозойский магматизм и геодинамика Центрально-Азиатского складчатого пояса. М.: Наука, 1987. 238 с.].

10. Gu Y.J., Dziewonski A.M., Su W., Ekström G., 2001. Models of the mantle shear velocity and discontinuities in the pattern of lateral heterogeneities. Journal of Geophysical Research 106 (B6), 11169–11199. http://dx.doi.org/10.1029/2001JB000340.

11. Hanan B.B., Graham D.W., 1996. Lead and helium isotope evidence from oceanic basalts for a common deep source of mantle plumes. Science 272 (5264), 991–995. http://dx.doi.org/10.1126/science.272.5264.991.

12. Hart S.R., 1984. A large-scale isotope anomaly in the Southern Hemisphere mantle. Nature 309 (5971), 753–757. http://dx.doi.org/10.1038/309753a0.

13. Hart S.R., 1988. Heterogeneous mantle domains: signatures, genesis and mixing chronologies. Earth and Planetary Science Letters 90 (3), 273–296. http://dx.doi.org/10.1016/0012-821X(88)90131-8.

14. Hauri E.H., Wagner T.P., Grove T.L., 1994. Experimental and natural partitioning of Th, U, Pb and other trace elements between garnet, clinopyroxene and basaltic melts. Chemical Geology 117 (1–4), 149–166. http://dx.doi.org/10.1016/0009-2541(94)90126-0.

15. Hofmann A.W., 1997. Mantle geochemistry: the message from oceanic volcanism. Nature 385 (6613), 219–229. http://dx.doi.org/10.1038/385219a0.

16. Hofmann A.W., 2003. Sampling mantle heterogeneity through oceanic basalts: isotopes and trace elements. In: R.W. Carlson (Ed.), Treatise on geochemistry. V. 2. The mantle and core. Carnegie Institution of Washington Department of Terrestrial Magnetism. Elsevier, Washington, p. 61–102. http://dx.doi.org/10.1016/B0-08-043751-6/02123-X.

17. Ilyin A.V., 1971. About the Tuva-Mongolian massif. In: Materials about the Regional Geology of Africa and Asia (Zarubezhgeologiya, Issue 22). Nedra, Moscow, p. 67–73 (in Russian) [Ильин А.В. О Тувино-Монгольском массиве // Материалы по региональной геологии Африки и зарубежной Азии. М.: Недра, 1971. С. 67–73 (Тр. НИИ «Зарубежгеология»; вып. 22)].

18. Il’yasova A.M., Rasskazov S.V., Skopintsev V.G., Yasnygina T.A., 2012. Magmatic sources of Neoproterozoic basalt–andesite series of the Barunkholba complex of dykes and sills in the Gargan block (Eastern Sayans). Geochemistry International (in press).

19. Khain V.E., 2003. The main problems of recent geology. Nauchny Mir, Moscow, 348 p. (in Russian) [Хаин В.Е. Основные проблемы современной геологии. М.: Научный мир, 2003. 348 с.].

20. Khain E.V., Neimark L.A., Amelin Yu.V., 1995. The Caledonian stage of remobilization of the Precambrian basement of the Gargan block, the Eastern Sayan (isotopic geochronological data). Doklady AN 342 (6), 776–780 (in Russian) [Хаин Е.В., Неймарк Л.А., Амелин Ю.В. Каледонский этап ремобилизации докембрийского фундамента Гарганской глыбы, Восточный Саян (изотопно-геохронологические данные) // Доклады АН. 1995. Т. 342. № 6. С. 776–780].

21. Kiselev A.I., Yarmolyuk V.V., Egorov K.N., Chernyshov R.A., Nikiforov A.V., 2006. Middle Paleozoic basic magmatism of the Northwestern Vilyui rift: composition, sources, and geodynamics. Petrology 14 (6), 588–608. http://dx.doi.org/10.1134/S0869591106060051.

22. Kiselev A.I., Yarmolyuk V.V., Egorov K.N., Tomshin M.D., 2010. The mid-Paleozoic rifting and magmatism in the eastern Siberian craton. In: Cenozoic continental rifting. Proceedings of the Symposium dedicated to the 80th birthday of Academician N.A. Logachev. V. 2. Institute of the Earth’s Crust, Irkutsk, p. 156–159 (in Russian) [Киселев А.И., Ярмолюк В.В., Егоров К.Н., Томшин М.Д. Среднепалеозойский рифтогенез и магматизм на востоке Сибирского кратона // Кайнозойский континентальный рифтогенез: Материалы симпозиума, посвященного 80-летию со дня рождения академика Н.А. Логачева. Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2010. T. 2. C. 156–159].

23. Koulakov I., Bushenkova N., 2010. Upper mantle structure beneath the Siberian craton and surrounding areas based on regional tomographic inversion of P and PP travel times. Tectonophysics 486 (1–4), 81–100. http://dx.doi.org/10.1016/j.tecto.2010.02.011.

24. Kulakov I.Yu., 2007. Geodynamic processes in the crust and upper mantle as shown by regional and local seismic tomography results. Thesis of Doctor of Geology and Mineralogy. INGG SB RAS, Novosibirsk, 33 p. (in Russian) [Кулаков И.Ю. Геодинамические процессы в коре и верхней мантии Земли по результатам региональной и локальной сейсмотомографии. Автореф. дис. … докт. геол.-мин. наук. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2007. 33 с.].

25. Kuz'min M.I., Al'mukhamedov A.I., Yarmolyuk V.V., Kravchinsky V.A., 2003. Rift and within-plate magmatism in the context of hot and cold mantle fields. Russian geology and geophysics 44 (12), 1226–1234.

26. Kuzmin M.I., Yarmolyuk V.V., Kravchinsky V.A., 2010. Phanerozoic hot spot traces and paleogeographic reconstructions of the Siberian continent based on interaction with the African large low shear velocity province. Earth-Science Reviews 102 (1–2), 29–55. http://dx.doi.org/10.1016/j.earscirev.2010.06.004.

27. Kuz’michev A.B., 2000. Tectonic implication of the paleozoic granite magmatism in the Baikalides of the Tuva–Mongolian Massif. Geotectonics 34 (6), 497–511.

28. Kuz’michev A.B., 2004. The tectonic history of the Tuva-Mongolia massif: Early Baikalian, Late Baikalian and Early Caledonian stages. Probel-2000, Moscow, 192 p. (in Russian) [Кузьмичев А.Б. Тектоническая история Тувино-Монгольского массива: раннебайкальский, позднебайкальский и раннекаледонский этапы. М.: Пробел-2000, 2004. 190 с.].

29. Kuz’michev A.B., Zhuravlev D.Z., 1999. Pre-Vendian age of the Oka group, Eastern Sayan: Evidence from Sm–Nd dating of sills. Doklady Earth Sciences 365 (2), 173–177.

30. Le Bas M.J., Streckeisen A.L., 1991. The IUGS systematics of igneous rocks. Journal of the Geological Society 148 (5), 825–833. http://dx.doi.org/10.1144/gsjgs.148.5.0825.

31. Leeman W.P., Fitton J.G., 1989. Magmatism associated with lithospheric extension: Introduction. Journal of Geophysical Research 94 (B6), 7682–7684. http://dx.doi.org/10.1029/JB094iB06p07682.

32. Maruyama S., Santosh M., Zhao D., 2007. Superplume, supercontinent, and post-perovskite: Mantle dynamics and anti-plate tectonics on the core–mantle boundary. Gondwana Research 11 (1–2), 7–37. http://dx.doi.org/10.1016/j.gr.2006.06.003.

33. Miyashiro A., Aki K., Şengör A.M.C., 1982. Orogeny. John Wiley & Sons, Chichester, 242 p.

34. Pearce J.A., Norry M.J., 1979. Petrogenetic implications of Ti, Zr, Y and Nb variations in volcanic rocks. Contributions to Mineralogy and Petrology 69 (1), 33–47. http://dx.doi.org/10.1007/BF00375192.

35. Rasskazov S.V., 1993. Magmatism of the Baikal rift system. Nauka, Novosibirsk, 288 p. (in Russian) [Рассказов С.В. Магматизм Байкальской рифтовой системы. Новосибирск: Наука, 1993. 288 с.].

36. Rasskazov S.V., 1994. Comparison of volcanism and Late Cenozoic structures of hot spots in Yellowstone and Eastern Sayan. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 35 (10), 54–60.

37. Rasskazov S.V., 1997. Components of the mantle and crust in the Late Cenozoic volcanic rocks of the Baikal rift system and geodynamics. In: Earth Sciences at the Turn to the 21st Century: New Ideas, Approaches and Solutions: Abstracts. Nauchny Mir, Moscow, p. 154 (in Russian) [Рассказов С.В. Компоненты мантии и коры в позднекайнозойских вулканитах Байкальской рифтовой системы и геодинамика. Науки о Земле на пороге XXI века: новые идеи, подходы, решения. Тезисы. М.: Научный мир, 1997. С. 154].

38. Rasskazov S.V., Batyrmurzaev A.S., Magomedov Sh.A., 1992. The spatially combined Mesozoic and Cenozoic volcanism of the Dzhida river watershed (West Transbaikalia). Geologiya i Geofizika 33 (4), 30–37 (in Russian) [Рассказов С.В., Батырмурзаев А.С., Магомедов Ш.А. Пространственно совмещенный мезозойский и кайнозойский вулканизм бассейна р. Джида (Западное Забайкалье) // Геология и геофизика. 1992. Т. 33. № 4. С. 30–37].

39. Rasskazov S.V., Bowring S.A., Harris N., Brandt I.S., Brandt S.B., Ivanov A.V., Luhr J.F., Coleman D., Housh T., 1999. Lithospheric domains in East Sayan: Pb, Sr, and Nd isotope constraints on sources of the Late Cenozoic magmatism in the northern segment of the Riphean Tuva-Mongolian massif. In: Rifting in intracontinental setting: Baikal Rift System and other Continental Rifts. Irkutsk, p. 163–166.

40. Rasskazov S.V., Brandt S.B., Brandt I.S., Ivanov A.V., Yasnygina T.A., Demonterova E.V., Il’yasova A.M., 2005. Radioisotope geology problems and cases. Publishing House of SB RAS. Geo Branch, Novosibirsk, 288 p. (in Russian) [Рассказов С.В., Брандт С.Б., Брандт И.С., Иванов А.В., Ясныгина Т.А., Демонтерова Е.В., Ильясова А.М. Радиоизотопная геология в задачах и примерах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2005. 288 с.].

41. Rasskazov S.V., Chuvashova I.S., Liu J., Meng F., Yasnygina T.A., Fefelov N.N., Saranina E.V., 2011. Proportions of lithospheric and asthenospheric components in Late Cenozoic K and K–Na lavas in Heilongjiang Province, Northeastern China. Petrology 19 (6), 568–600. http://dx.doi.org/10.1134/S0869591111050031.

42. Rasskazov S.V., Demonterova E.I., Ivanov A.V., Brandt I.S., Brandt S.B., 2007. The Evolution of the Late Cenozoic Magmatism of the Eastern Tuva: The manifestation of the border of the Tuva-Mongolian massif. Institute of Earth’s Crust, Irkutsk, 161 p. (in Russian) [Рассказов С.В., Демонтерова Е.И., Иванов А.В., Брандт И.С., Брандт С.Б. Эволюция позднекайнозойского магматизма Восточной Тувы: выражение границы Тувино-Монгольского массива. Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2007. 161 с.].

43. Rasskazov S.V., Maslovskaya M.N., Skopintsev V.G. Brandt I.S., Brandt S.B., Saranina E.V., Il’yasova A.M., 2001. Mm RbSr-isotope systematics of granitoides of the Gargan and Oka zones of the Eastern Sayan. In: Geodynamics of the Central Asian Folded Belt. Irkutsk State University Publishing House, Irkutsk, p. 88–110 (in Russian) [Рассказов С.В., Масловская М.Н., Скопинцев В.Г., Брандт И.С., Брандт С.Б., Саранина Е.В., Ильясова А.М. Rb–Sr-изотопная систематика гранитоидов Гарганской и Окинской зон Восточного Саяна // Геодинамика Центрально-Азиатского складчатого пояса. Иркутск: Издательство Иркутского университетата, 2001. С. 88–110].

44. Rasskazov S.V., Maslovskaya M.N., Skopintsev V.G., Saranina E.V., Il'yasova A.M., Sizykh Yu.I., 2003. Late paleozoic subalkaline and rare-metal granitoids in the southeastern East Sayans: geochemical signature and RB-SR isotope systematics. Russian geology and geophysics 44 (11), 1093–1103.

45. Rasskazov S.V., Saranina E.V., Logachev N.A., Ivanov A.V., Demonterova E.I., Maslovskaya M.N., Brandt S.B., 2002. The DUPAL Mantle Anomaly of the Tuva–Mongolian Massif and Its Paleogeodynamic Implication. Doklady Earth Sciences 382 (1), 44–48.

46. Rasskazov S.V., Yasnygina T.A., Fefelov N.N., Saranina E.V., 2010. Geochemical evolution of Middle–Late Cenozoic magmatism in the Northern part of the Rio Grande rift, Western United States. Russian Journal of Pacific Geology 4 (1), 13–40. http://dx.doi.org/10.1134/S1819714010010021.

47. Roshchektaev P.A., Rogachev A.M., Katyukha Yu.P., 1983. The Paleozoic stratigraphy of the south-eastern part of the Eastern Sayan. In: The Late Precambrian and Early Paleozoic stratigraphy of Central Siberia. Institute of Geology and Geophysics, Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences, Novosibirsk, p. 18–27 (in Russian) [Рощектаев П.А., Рогачев А.М., Катюха Ю.П. Стратиграфия палеозоя юго-восточной части Восточного Саяна. Стратиграфия позднего докембрия и раннего палеозоя средней Сибири. Новосибирск: Институт геологии и геофизики СО АН СССР, 1983. С. 18–27].

48. Rundqvist D.V., Ryakhovskii V.M., Mironov Yu.V., Pustovoi A.A., 2000. Whether There Is a Universal Sr–Nd–Pb Isotope Tracer of the Lower Mantle Plumes. Doklady Earth Sciences 370 (1), 110–113. Sharma M., Basu A.R., Nesterenko G.V., 1992. Temporal Sr-, Nd- and Pb-isotopic variations in the Siberian flood basalts: implications for plume-source characteristics. Earth and Planetary Science Letters 113 (3), 365–381. http://dx.doi.org/10.1016/0012-821X(92)90139-M.

49. Sun S.S., McDonough W.F., 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: A.D. Sounders, M.J. Norry (Eds.), Magmatism in the ocean basins. Geological Society Special Publication, V. 42, p. 313–345. http://dx.doi.org/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19.

50. Vasil’ev E.P., Belichenko V.G., Reznitskii L.Z., 1997. Relationship between Ancient and Cenozoic structures at the Southwestern flank of the Baikal rift zone. Doklady Earth Sciences 353A (3), 381–384.

51. Vigouroux N., Wallace P.J., Kent A.J.R., 2008. Volatiles in high-K magmas from the Western Trans-Mexican volcanic belts: Evidence for fluid fluxing and extreme enrichment of mantle wedge by subduction processes. Journal of Petrology 49 (9), 1589–1618. http://dx.doi.org/10.1093/petrology/egn039.

52. Vorontsov A.A., Sandimirov I.V., 2010. The devonian magmatism in the Kropotkin ridge (East Sayan) and sources of basites: geological, geochemical, and SR-ND isotope data. Russian geology and geophysics 51 (8), 833–845. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2010.07.002.

53. Vorontsov A.A., Yarmolyuk V.V., Ivanov V.G., Sandimirova G.P., Pakhol’chenko Yu.A., 1997. Sources of basaltic melts for Devonian rift bimodal igneous associations of Central Asia: Evidence from trace-element and strontium isotopic data on basic rocks from Northeastern Mongolia. Petrology 5 (3), 208–222.

54. Yanovskaya T.B., Kozhevnikov V.M., 2003. 3D S–wave velocity pattern in the upper mantle beneath the continent of Asia from Rayleigh wave data. Physics of the Earth and Planetary Interiors 138 (3–4), 263–278. http://dx.doi.org/10.1016/S0031-9201(03)00154-7.

55. Yarmolyuk V.V., Kovalenko V.I., Kovach V.P., Kozakov I.K., Kotov A.B., Sal’nikova E.B., 2003. Geodynamics of caledonides in the Central Asian foldbelt. Doklady Earth Sciences 389A (3), 311–316.