Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 491, № 2, стр. 66-70

Протяженные, имеющие широкое площадное распространение в пределах древних кратонов и складчатых поясов одновозрастные дайковые рои интерпретируются, в большинстве случаев, как крупные магматические провинции (КМП). Эти рои, образованные многочисленными дайками долеритов, отражают не только процессы масштабного внутриконтинентального растяжения, но иногда маркируют и начальные этапы распада суперконтинентов, как, например, КМП Франклин в случае с распадом Родинии. Столь значимые и широко проявленные события базитового магматизма традиционно связывают с воздействием мантийного плюма, что сопровождается привносом в литосферу мантийного вещества, тепла и флюидов.

Однако, далеко не все долериты дайковых роев демонстрируют близкие к базальтам океанических островов (OIB) геохимические характеристики, которые могут быть расценены как индикатор их происхождения за счет вещества мантийного плюма. В то же время, генетическая связь большинства дайковых роев с воздействием плюма, вытекающая из анализа геологической ситуации и данных геохронологии, не вызывает сомнений. Под геологическими данными понимается анализ пространственного распространения дайковых роев, в первую очередь, их радиальное расположение относительно единого центра. В этом случае ветви радиального дайкового роя могут находиться на значительном удалении как друг от друга, так и от центра роя. Кроме этого, о принадлежности к единому магматическому событию (внедрению плюма) подобных радиальных дайковых роев свидетельствует близкий возраст долеритов, слагающих ветви (или лучи) радиальных дайковых роев.

Отмеченная особенность, когда в целом ряде случаев по всему миру базиты дайковых роев, образованных в обстановках масштабного внутриконтинентального растяжения, инициированного внедрением мантийных плюмов, не демонстрируют отчетливо указывающих на генетическую связь с плюмами геохимических характеристик и стала мотивацией для проведения исследований, результаты которых представлены в данном сообщении.

В качестве объектов изучения были выбраны протерозойские дайковые рои Сибирского кратона, отвечающие четырем возрастным группам и, соответственно, четырем импульсам магматизма, обусловленного активностью мантийных плюмов: позднепалеопротерозойские (~1750 млн лет), мезопротерозойские (~1500–1470 млн лет и ~1350 млн лет) и неопротерозойские (~725 млн лет).

Дайковые рои позднепалеопротерозойского возраста (~1750 млн лет) представлены в пределах Алданского щита тимптоно-алгамайским (1754 ± 5 и 1759 ± 4 млн лет) и доросским(~1757 млн лет) комплексами, на Анабарском щите западно-анабарским (1771 млн лет) и восточно-анабарским (1754 ± 27 и 1755 ± 22 млн лет) комплексами, и в Байкальском выступе фундамента кратона – чайским комплексом(1752 ± 6 и 1752 ± 3 млн лет) ([1, 2], неопубликованные авторские данные) (рис. 1). По химическому составу долериты и габбро-долериты чайского комплекса Байкальского выступа фундамента соответствуют умеренно-щелочным базальтам, имеют хорошо выраженные отрицательные аномалии по Nb–Ta и Ti на мультиэлементных спектрах и отрицательные значения ε_Nd(t) = –2.3…–7.0 [3]. Подобные характеристики свидетельствуют о формировании базитов данного этапа за счет плавления либо субконтинентальной литосферной мантии, либо мантийного источника, контаминированного континентальной корой в обстановке внутриконтинентального растяжения. Радиальный характер взаимного расположения рассматриваемых дайковых роев (рис. 1), близкие возрасты и определенные геохимические характеристики слагающих дайки базитов, позволяют рассматривать данные дайковые рои в составе единой Тимптонской (Вилюйской) КМП, образованной за счет влияния мантийного плюма на литосферу Сибирского кратона. При этом, расстояние от центра предполагаемого Тимптонского (Вилюйского) плюма [2] до районов размещения дайковых роев было существенным и составляло не менее 1000 км. Близкие по возрасту долеритам Тимптонской КМП дайки были зафиксированы на Северо-Американском кратоне (Лаврентии) и на Западно-Африканском кратоне [1, 4].

Рис. 1.

Схема расположения протерозойских дайковых роев в пределах Сибирского кратона. 1 – фанерозойский осадочный чехол; 2 – выступы фундамента кратона; 3 – границы супертеррейнов, слагающих Сибирский кратон; 4 – протерозойские дайковые рои в пределах выступов фундамента; 5 – предполагаемое продолжение протерозойских дайковых роев под чехлом кратона; 6 – предполагаемые центры протерозойских мантийных плюмов и время их активности; 7 – дайковые рои позднего палеопротерозоя; 8 – дайковые рои мезопротерозоя; 9 – дайковые рои неопротерозоя. Буквенные обозначения дайковых роев: поздний палеопротерозой: ВА – восточно-анабарский; Д – доросский; ЗА – западно-анабарский; ТА – тимптоно-алгамайский; Ч – чайский; мезопротерозой: Г – голоустенский; К – куонамский; Л – листвянский; О – оленекский; неопротерозой: Н – нерсинский.

Дайковые рои мезопротерозоя с возрастом около 1500 млн лет представлены на севере Сибирского кратона в пределах Анабарского щита (куонамский комплекс, 1501 ± 3 млн лет, [5, 6]) и Оленекского выступа (оленекский комплекс 1473 ± 24 млн лет, [7]). Эти дайковые рои объединяются в Куонамскую КМП. Долериты этих комплексов по целому ряду геохимических критериев отвечают составам типичных OIB, в том числе для них характерны высокие концентрации TiO₂, P₂O₅, положительные аномалии по Nb–Ta и Ti на мультиэлементных спектрах, что отражает участие в их генезисе вещества мантийного плюма [5, 8]. Родоначальные расплавы базитов оленекского комплекса были незначительно изменены процессами коровой контаминации, о чем свидетельствуют данные по изотопному составу Nd (ε_Nd(t) от –0.8 до +0.6), а также присутствие в долеритах захваченных цирконов, при том, что геохимические характеристики этих пород остались практически неизмененными [8].

Анализ геологической ситуации в совокупности с геохимическими характеристиками долеритов мезопротерозойской Куонамской КМП свидетельствуют об их формировании в условиях внутриконтинентального растяжения на незначительном удалении от центра мантийного плюма, ответственного не только за формирование рассматриваемых дайковых роев на севере Сибирского кратона, но также близковозрастных дайковых комплексов на площади прилегающих к Сибири кратонов Конго, Сан-Франциско и Балтика, располагавшихся вблизи друг от друга в структуре транспротерозойского суперконтинента Нуна (или Колумбия) [8, 9].

Более молодая группа мезопротерозойских даек слагает две ветви (луча) дайкового роя, располагающегося в южной части Сибирского кратона, а именно в береговых обнажениях западного побережья оз. Байкал. Южная ветвь отмечается в районе пос. Листвянка (Шарыжалгайский выступ), а северная ветвь этого роя маркируется многочисленными дайками долеритов, прорывающих метаморфические образования Голоустенского выступа фундамента кратона в 15 км к северу от пос. Большое Голоустное (рис. 1). Возрасты долеритов даек этих ветвей составляют 1350 ± 6 млн лет [1] и 1338 ± 3 млн лет [10] соответственно. По химическому составу долериты этих дайковых комплексов соответствуют базальтам нормальной щелочности толеитовой серии, имеют значения ε_Nd(t) от –0.9 до +1.5, хорошо выраженные положительные аномалии по Nb–Ta на мультиэлементных спектрах, а также ряд индикаторных геохимических отношений, типичных для OIB, что позволяет связывать их формирование с плюмовым источником [11]. Изученные дайки, по-видимому, являются частью мезопротерозойской КМП [1], в которую, кроме дайковых роев Сибирского кратона, возможно входили близкие по составу и возрасту базитовые дайковые рои северной части Канадского щита: островов Виктория (1353 ± 2 млн лет) и Девон (1337 ± 2 млн лет), располагавшегося вблизи южного фланга Сибирского кратона на данном временном интервале [1].

Сотни даек долеритов неопротерозойского возраста (около 725 млн лет), относимые к нерсинскому комплексу, встречаются повсеместно в пределах краевых выступов фундамента на юге Сибирского кратона, слагая протяженный Саяно-Байкальский дайковый пояс, протягивающийся от бассейна р. Бирюса на западе до северного окончания оз. Байкал на востоке, или так называемую Иркутскую КМП [1, 12]. Неопротерозойские долериты соответствуют нормально-щелочным базальтам толеитовой серии, имеют εNd(t) от –7.8 до –20.9, в подавляющем большинстве случаев демонстрируют отрицательные аномалии Nb–Ta и Ti на мультиэлементных спектрах [12]. По своим геохимическим характеристикам неопротерозойские дайки Саяно-Байкальского дайкового пояса близки долеритам близковозрастного дайкового роя Франклин Северо-Американского кратона (Лаврентии). Совокупность геохимических характеристик долеритов юга Сибирского кратона и севера Лаврентии указывают на их происхождение за счет плавления субконтинентальной литосферной мантии, сопровождавшееся коровой контаминацией первичных расплавов. Внедрение рассматриваемых даек отвечает крупному Франклинскому магматическому событию, которое маркирует начальные стадии растяжения, приведшего к распаду Родинии и отделению Сибирского кратона от этого суперконтинента. При этом центр суперплюма, инициировавшего распад Родинии, находился на значительном удалении как от места локализации рассматриваемых даек Саяно-Байкальского пояса, т.е. как от южного фланга Сибирского кратона, так и от района развития дайкового роя Франклин [1].

Полученные результаты позволили выявить явно выраженную зависимость геохимических и изотопных характеристик долеритов дайковых роев от удаленности района их локализации до центральной области воздействия мантийного плюма. Установлено, что непосредственно или вблизи от “головы” плюма родоначальные расплавы для базитов отвечают составам типичных OIB (рис. 2). В этом случае плюм является поставщиком мантийного материала, тепла и флюидов. В случае, когда формирование дайковых роев происходит на значительном удалении от плюма, исходные для долеритов даек расплавы генерируются в субконтинентальной литосферной мантии, а плюм поставляет в этот источник главным образом тепло и флюиды (рис. 2). Последующая эволюция этих расплавов может развиваться как по механизму фракционной кристаллизации, так и по моделям AFC (ассимиляция + фракционная кристаллизация) [13] и REFC (привнос–вынос вещества + фракционная кристаллизация) [14], что и приводит к появлению широкого спектра составов долеритов, которые существенно отличаются от типичных OIB и напрямую не указывают на их генетическую связь с активностью мантийного плюма.

Рис. 2.

Модель, демонстрирующая зависимость геохимических и изотопных характеристик долеритов дайковых роев от удаленности района их локализации до центральной области воздействия мантийного плюма (модифицировано после [15]). 1 – континентальная кора; 2 – субконтинентальная литосферная мантия; 3 – промежуточные магматические камеры; 4 – дайковые рои.