Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 490, № 1, стр. 7-11

В палеозойских рифтовых бассейнах в обрамлении Сибирской платформы раскрытие за счет тектонических причин сопровождается сопутствующим внедрением даек и андерплейтингом базитов в основание коры [1]. Одним из масштабных примеров совместного проявления рифтинга и магматической активности является среднепалеозойский Вилюйский осадочный бассейн и сопряженная с ним Якутско-Вилюйская крупная изверженная провинция (ЯВП), охватывающая всю его территорию (рис. 1). Вилюйский рифт ограничен с севера-запада Вилюйско-Мархинским и с юго-востока Чаро-Синским дайковыми поясам среднепалеозойского возраста. Обзор современных представлений о происхождении среднепалеозойского Вилюйского бассейна и возрасте внедрения даек дан нами в работе [1]. Поля распространения силлов, установленные по данным средне- и крупномасштабных аэромагнитных и гравиметрических съемок и глубокого бурения, находятся в основном в центральной области бассейна (рис. 1). На основании редких определений K–Ar-методом по валовым пробам считается, что они имеют возраст излияния лав аппаинского (380–370 млн лет) и эмяксинского горизонтов (370–360 млн лет) [3]. В данной работе представлены результаты впервые проведенного ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования силлов по керновому материалу глубоких скважин (ЦКП многоэлементных и изотопных исследований СО РАН, Новосибирск): трех скважин, пробуренных в пределах Вилюйско-Мархинского дайкового пояса, шести – Чаро-Синской зоны разломов и двух скважин, расположенных севернее Вилюйско-Мархинской зоны разломов в поле распространения пермо-триасовых траппов. Глубина отбора образцов более 1400 м. Номера образцов, координаты скважин, глубины отбора и мощность опробованных долеритовых силлов, возраст вмещающих пород и полученные по плагиоклазу ⁴⁰Ar/³⁹Ar-возрасты приведены в табл. 1 и отражены на рис. 1.

Рис. 1.

Структурная схема восточной части Сибирской платформы на среднепалеозойский структурный ярус по [1, 2]. 1 – фаменско-нижнекаменноугольный туфогенно-осадочный комплекс; 2 – франский эффузивный комплекс; 3 – районы предположительного развития базальтов по всему верхнедевонско-нижнекаменноугольному разрезу; 4 – границы структур, выделяемых по девонско-нижнекаменноугольным отложениям (поднятия: Ар – Арбайское, Вс – Верхнесинское, Лг – Логлорское, Сн – Сунтарское, Хп – Хапчагайское, Тк – Тюкянское, Чб – Чыбыдинское; впадины: Км – Кемпендяйская, Лн – Линденская, Сг – Сыангдинская, Ср – Сарсанская, Тн – Тангнарынская, Ыг – Ыгыаттинская); 5 – разломы (А – Ангаро-Вилюйский, Б – Баппагайский, В – Верхнесинский, К – Кемпендяйский, Н – Нюрбинский); 6 – границы распространения девонско-нижнекаменноугольных пород; 7 – мощность (км) верхнедевонско-нижнекаменноугольных отложений; 8 – выходы кристаллического фундамента; 9 – среднепалеозойские дайки долеритов; 10 – девонские хонолиты габбро-долеритов; 11 – девонские базальтовые трубки взрыва; 12 – Малоботуобинское (М) и Накынское (Н) кимберлитовые поля; 13 – имеющиеся ⁴⁰Ar/³⁹Ar- и U–Pb-определения возраста (млн лет) среднепалеозойских даек, силлов и базальтов по [1]; 14 – скважины, в которых были изучены силлы базитов и их ⁴⁰Ar/³⁹Ar-возраст (млн лет). Название скважин и их номера соответствуют порядковым номерам в табл. 1.

Исследованные породы представлены долеритами толеитового состава нормальной до умеренной щелочности (мас. %): SiO₂ = 47.7–49.5; Na₂O + + K₂O = 2.85–5.05; K₂O = 0.47–2.18; TiO₂ = 1.5–3.63. По соотношению HFSE (Zr, Ti. Nb, Y) породы соответствуют внутриплитным разностям и четко разделяются на два кластера в соответствии с геологическим и изотопным возрастами. На классификационных диаграммах долериты девонского возраста (образцы 12ДВ5, 8, 11, 12, 14, 16) соответствуют щелочным базальтам, а образцов 12ДВ13 (триас) и 12ДВ15 – андезитам/базальтам (рис. 2а). При этом породы девонских силлов идентичны породам девонских даек Вилюйского палеорифта (Nb/Y = 0.59–0.95 и 0.49–1.12 [1], соответственно), а пермо-триасовые долериты по значению отношения Nb/Y = 0.15–0.18 совпадают с траппами верховьев р. Моркока (Nb/Y = 0.16–0.19 [5]). Эти различия отражены в распределении редких и REE-элементов (рис. 2б, в). Спектры распределения редких и REE для пород девонских силлов единообразны и близки к тренду базальтов океанических островов (OIB): (La/Yb)_n = = 6.85–9.94; (La/Sm)_n = 1.94–2.74; (Tb/Yb)_n = = 1.53–1.91; Nb/U = 30.11–46.42, и характеризуются положительной Ta–Nb-аномалией (Nb/La = = 0.95–1.19). Аналогичные характеристики отмечаются для среднепалеозойских базитов Вилюйского палеорифта всеми исследователями (например, [1, 3, 5] и ссылки там).

Рис. 2.

Геохимические диаграммы для изученных долеритов. (а) Zr/TiO₂–Nb/Y [4]; (б) распределение редкоземельных элементов; (в) спайдерграммы изученных пород, нормализовано [6]: (б) по хондриту, (в) по примитивной мантии; (г) Sm/Yb–La/Yb. Образцы: 1–12ДВ5, -8, -11, -12, -14, -16; 2–12ДВ-13 и -15.

Спектр распределения микроэлементов для пород 12ДВ13 и 15 ближе к тренду E-MORB: (La/Yb)_n = 2.74–2.78; (La/Sm)_n = 1.37–1.45; (Tb/Yb)_n = 1.29–1.33, и демонстрирует отчетливо выраженную отрицательную Ta–Nb-аномалию (Nb/La = 0.61–0.63 и Nb/U = 9.34–13.46) (рис. 2в), что является отличительным признаком пермо-триасовых траппов [7].

По соотношению Sm/Yb–La/Yb породы соответствуют производным плавления гранатовых перидотитов (рис. 2г); при этом девонские толеиты имеют более низкую степень плавления (15–20%), чем пермо-триасовые (~25%) и являются, вероятно, производными разных источников.

На основании изложенного можно сделать следующие выводы:

1. Впервые определен возраст внедрения силлов в осадочный чехол Вилюйского рифта. Большинство датировок относятся к девонскому этапу магматизма (357–379 млн лет). В этот интервал попадают и два импульса дайкового магматизма в ЯВП – 374 млн лет (фран/фамен) и 363 млн лет (поздний девон), установленных ранее по данным [1], или 380–370 и 365–360 млн лет по данным [3]. Полученные датировки 397.6 ± 4.3 и 406.2 ± 5.6 млн лет позволяют предполагать еще один магматическом импульсе на рубеже эмс/эйфель.

2. Соотношение породообразующих и редких элементов в долеритах силлов может свидетельствовать о едином с долеритовыми дайками мантийном источнике магмы, производной от плавления гранатового перидотита. Глубина очага плавления составляла не менее 75–80 км при средней степени плавления в источнике около 15%. Оценка глубины допускает нахождение области плавления как внутри мантийной литосферы (ее мощность составляет 200–250 км вне ЯВП по данным [8] и 180 км в зоне рифта [9]), так и на границе литосфера–астеносфера. Известно, что состав кварцевых толеитов соответствует уровню их сегрегации от перидотитовой магмы при давлении не выше 10–15 кбар (35–50 км) [10]. Следовательно, генерация толеитовых базальтов могла происходить в промежуточной камере, куда перидотитовая магма поднималась из глубинного (плюмового) очага плавления. Такая камера могла сформироваться на контрастной плотностной границе кора/мантия и представлять собой базитовую линзу, подслаивая утоненную кору под рифтовой зоной. Наличие подобных линз под основанием коры отмечалось во многих структурах растяжения континентальной литосферы [11].

3. Среднетриасовый возраст силла в Моркокинской скважине (232.6 ± 7.4 млн лет) свидетельствует о проявлении на востоке Сибирской платформы второго импульса траппового магматизма, связанного с Сибирским плюмом, ранее установленного на северо-западе в Норильском районе и юго-западе в Ангара-Тасеевской синклинали Сибирской платформы [12]. Полученная раннепермская датировка (293.3 ± 16.3 млн лет) долерита из Сохсолохской скважины требует проведения дополнительных исследований.