Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2023, T. 510, № 2, стр. 149-160

ВВЕДЕНИЕ

Сибирская крупная изверженная провинция (Сибирская КИП) является крупнейшей провинцией континентального траппового магматизма и содержит уникальные по запасам ЭПГ–Cu–Ni-месторождения Норильского района. Она охватывает площадь около 3 млн км², включая регионы Сибирской платформы, Западно-Сибирской плиты, Таймыра, Кузнецкого бассейна, а также часть бассейнов Карского моря и моря Лаптевых [1]. Высокоточные оценки возраста магматических пород показывают, что основной этап эффузивной и интрузивной активности пришелся на границу перми и триаса (∼251–252 млн лет) и длился около 1 млн лет [2]. Хотя различные “неплюмовые” модели были предложены для объяснения столь масштабного кратковременного магматизма, происхождение Сибирской КИП в результате плюмомовой активности на сегодняшний день остается наиболее общепринятой точкой зрения [3].

Выяснение петрогенезиса магматических пород разных регионов Сибирской КИП и корреляция их изотопно-геохимических характеристик имеют фундаментальное значение для понимания эволюции траппового магматизма и уточнения моделей его формирования. В представленной работе мы обсуждаем геохимические и первые Sm–Nd- и Rb–Sr-изотопные данные для траппов (лав из разных покровов и монцонитов из силлов) Кузнецкого бассейна – одного из регионов Сибирской КИП, расположенного в складчатом обрамлении платформы [1, 3, 4]. Предыдущими исследованиями на основании анализа петролого-геохимических характеристик пород было показано, что вулканиты центральной части Кузнецкого бассейна сформировались в результате низких степеней плавления (<5%) субдукционно-модифицированной литосферной мантии под воздействием астеносферных флюидов/расплавов и могут быть рассмотрены как более эволюционировавшие аналоги базальтов надеждинской свиты Норильского района [3]. В то же время установление петрогенетических особенностей формирования Кузнецких траппов и их полноценная корреляция с вулканитами центральной части Сибирской КИП в настоящее время существенно затруднены из-за слабой изученности силлов юго-восточной части бассейна, а также из-за крайне ограниченных изотопно-геохимических данных для этих пород. Единственное на сегодняшний день исследование, в котором приводятся результаты Sm–Nd-изотопного изучения базальтоидов Кузбасской впадины, указывает значения εNd(T) в диапазоне от +2.3 до +3.1 [4]. Полученные в данном исследовании геохимические и Sr–Nd-изотопные данные существенно расширяют основу для реконструкции мантийных источников родоначальных расплавов Кузнецких траппов и процессов мантийно–корового взаимодействия, а также для изотопно-геохимической корреляции с вулканическими свитами Норильского района центральной части Сибирской КИП.

ПЕРМО-ТРИАСОВЫЙ ТРАППОВЫЙ МАГМАТИЗМ КУЗНЕЦКОГО БАССЕЙНА

Кузнецкий бассейн расположен в 300 км к югу от Западно-Сибирской плиты, в северо-западной части Алтае-Саянской складчатой области (рис. 1 а) и представляет собой позднепалеозойскую (поздний карбон–пермь) депрессию, наложенную на додевонские аккреционные комплексы [3]. Магматические породы Кузнецкого бассейна принадлежат к позднепермско–раннетриасовому абинскому комплексу, объединившему ранее выделяемые в регионе салтымаковский и сыркашевский комплексы (рис. 1 б). В центральной части бассейна абинский комплекс представлен лавовыми покровами в составе вулканогенно-осадочной абинской серии, охватывающими площадь около 3000 км² под Бунгарапской впадиной при кумулятивной мощности вулканитов до 300 м [3]. Абинская серия состоит из вулканогенно-терригенных отложений мальцевской, сосновской и яминской свит и включает один базальтовый и шесть андезибазальтовых покровов в объеме мальцевской свиты и два андезибазальтовых покрова в объеме яминской свиты (рис. 1 в). В юго-восточной части бассейна абинский комплекс представлен силлами и дайками мощностью от нескольких метров до нескольких сотен метров, при протяженности до десятков километров (рис. 1 б). Наиболее крупными из них являются Сыркащевский и Майзасский силлы. Сыркашевский силл дифференцирован от трахидолеритов до монцогаббро и кварцевых монцодиоритов и залегает среди раннепермских терригенных угленосных толщ. Майзасский силл сложен трахидолеритами, монцодиоритами и кварцевыми монцодиоритами и интрудирует средне-верхнекарбоновые карбонатно-терригенные угленосные отложения.

Рис. 1.

(а) Положение траппов Кузнецкого бассейна в составе Сибирской крупной изверженной провинции (граница Сибирской крупной изверженной провинции дана по [1]). (б) Упрощенная геологическая карта Кузнецкого бассейна [3], с местами и координатами отбора проб для геохимических и Sr–Nd-изотопных исследований (образцы N-85, N-84, N-81, N-62 и N-56 из лавовых покровов; образцы Sr-01 и Sr-02 из Сыркашевского силла; образцы Mz-01, Mz-02 и Mz-03 из Майзасского силла). 1 – нижне–среднеюрские угленосно-терригенные отложения; 2 – нижне–среднетриасовые терригенно-вулканогенные отложения; 3 – позднепермско–раннетриасовые силлы / дайки (а) и лавы (б); 4 – пермские угленосно-терригенные отложения; 5 – каменноугольные карбонатно-терригенные и угленосные и средне–верхнедевонские терригенные отложения. (в) Положение лавовых покровов в обобщенном стратиграфическом разрезе абинской серии Кузнецкого бассейна [3], с привязкой изученных образцов вулканитов. Следует отметить, что отложения мальцевской, сосновской и яминской свит в региональной легенде относятся к триасовому возрасту, тогда как возраст вулканитов определяется как позднепермско–раннетриасовый [1, 3].

Рис. 2.

Петролого-геохимические характеристики траппов Кузнецкого бассейна. На диаграммах SiO₂–Na₂O + K₂O (a), SiO₂–MgO (б) и SiO₂–La (в) составы вулканитов и пород Сыракашевского силла следуют трендам фракционной кристаллизации (FC-тренд), тогда как породы Майзасского силла показывают ковариации, сопоставимые с процессами ассимиляции и фракционной кристаллизации (AFC-тренд). Композиционные поля для траппов Кузнецкого бассейна (КВТ) составлены по [3]. (г–д). Распределения редкоземельных элементов нормированы на состав хондрита (г) и спайдерграммы редких и рассеянных элементов нормированы на состав примитивной мантии (д) для изучаемых вулканитов и пород силлов. Содержания редких и рассеянных элементов для базальтов надеждинской свиты Норильского района (Nd) из [3], n – количество анализов. Состав хондрита и примитивной мантии по [9].

Имеющиеся ⁴⁰Ar–³⁹Ar-возраста для андезибазальтов мальцевской свиты и монцогаббро Сыркашевского силла (∼252 млн лет [1, 3]) показывают, что магматические породы Кузнецкого бассейна сопоставимы по возрасту с Сибирскими траппами. Наиболее полный вулканический разрез Сибирской КИП представлен в Норильском районе [1, 3, 5–7]. Формирование траппов начинается с излияния высоко-Ti щелочных/субщелочных вулканитов нижней серии (TiO₂ > 2 мас. %; Gd/Yb ≥ 2) (ивакинская, сыверминская и гудчихинская свиты), которые интерпретируются как производные низкой степени плавления глубинного (предположительно, гранат-пироксенитового) мантийного источника. Вверх по разрезу они сменяются низко-Ti толеитовыми вулканитами средней (хаканчанская, туклонская, надеждинская свиты) и верхней (моронговская, мокулаевская, хараелахская, кумгинская, самоедская свиты) серий (TiO₂ < 2 мас. %; Gd/Yb < 2). Их формирование связывают с интенсивным плавлением менее глубинного мантийного источника, сопоставимого с субдукционно-модифицированной литосферной мантией [5–7].

ОБРАЗЦЫ И МЕТОДЫ

Образцы магматических пород для изучения Sr–Nd-изотопного состава были отобраны из природных обнажений в центральной и юго-восточной частях Кузнецкого бассейна (рис. 1 б, в). Образцы вулканитов были отобраны из обнажений по р. Томь и представлены базальтом N-85 (покров I) и андезибазальтами N-84 (покров II), N-81 (покров III) и N-62 (покров IV) из мальцевской свиты и андезибазальтом N-56 (покров VIII) из яминской свиты. Базальт N-85 сложен вкрапленниками оливина и плагиоклаза (40 об. %), погруженными в основную массу из плагиоклаза, оливина, клинопироксена и вулканического стекла. Андезибазальты N-84, N-81, N-62 и N-56 состоят из вкрапленников оливина, клинопироксена и плагиоклаза (2–15%) и основной массы, сложенной вулканическим стеклом, плагиоклазом, оливином и клинопироксеном. Расположение мест опробывания и описание пород, а также содержания в них петрогенных окислов, редких и рассеянных элементов приведены в работе [3]. Интрузивные породы были отобраны из Сыркашевского силла (образцы Sr-01 и Sr-02) на правом берегу р. Томь, у пос. Карай, и Майзасского силла (образцы Mz-01, Mz-02 и Mz-03) на левом берегу р. Мрассу, в 6 км к югу от пос. Камешек (рис. 1 б). Трахиодолерит Sr-01 из закалочной части Сыркашевского силла сложен вкрапленниками плагиоклаза и клинопироксена (5%) и основной массы, состоящей из плагиоклаза, клинопироксена, биотита и вулканического стекла. Кварцевый монцодиорит Sr-02 из центральной части силла сложен оливином (5%), клинопироксеном (13%), амфиболом (5%), биотитом (2%), плагиоклазом (50%), калиевым полевым шпатом (15%) и кварцем (10%). Трахиодолерит Mz-01 из закалочной части Майзасского силла состоит из фенокристов плагиоклаза (30%) и клинопироксена (ед. зерна) и вулканического стекла (70%). Монцодиорит Mz-02 из центральной части силла сложен оливином (3%), клинопироксеном (15%), амфиболом (5%), биотитом (2%), плагиоклазом (52%), калиевым полевым шпатом (20%) и кварцем (3%). Минеральный  состав кварцевого монцодиорита Mz-03 из центральной части силла: клинопироксен (10%), амфибол (5%), биотит (10%), плагиоклаз (45%), калиевый полевой шпат (20%) и кварц (10%). Среди акцессорных минералов монцодиоритов Сыркашевского и Майзасского силлов отмечаются апатит, ильменит и редкие сульфиды. Монцодиориты представлены мелко-среднезернистыми массивными породами с монцонитовой и графической структурами, трахидолериты характеризуются порфировой структурой, с мелко-скрытозернистой основной массой.

Химический состав образцов пород из силлов определялся в ЦКП многоэлементных и изотопных исследований СО РАН (г. Новосибирск). Содержания породообразующих окислов определялись методом силикатного рентгенофлуоресцентного анализа с помощью рентгеновского спектрометра ARL-9900-XP фирмы “Thermo Electron Corporation”. Содержания редких и рассеянных элементов определялись методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) на ИСП масс-спектрометре высокого разрешения ELEMENT фирмы “Finnigan Mat” (Germany). Результаты приведены в табл. 1. Определение изотопного состава Sr и Nd проводилось в 10 валовых пробах в ЦКП “Геоаналитик” ИГГ УрО РАН (г. Екатеринбург). Определение содержаний Rb, Sr, Sm и Nd в навесках производилось с применением метода изотопного разбавления. Анализ Rb–Sr- и Sm–Nd-изотопных систем проводился на магнитосекторных мультиколлекторных масс-спектрометрах с двойной фокусировкой с помощью методов ICP-MS (“Neptune Plus”) (Sm, Nd) и TIMS (“Triton Plus”) (Sr, Rb). Результаты представлены в табл. 2.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ДИСКУССИЯ

Траппы Кузнецкого бассейна представлены низко-Ti вулканитами (преимущественно, андезибазальтами, при подчиненном количестве базальтов) и силлами, дифференцированными от умеренно-щелочных трахидолеритов до кварцевых монцодиоритов. Породы Сыркащевского и Майзасского силлов близки по содержанию породообразующих окислов, редких и рассеянных элементов (табл. 1), однако различаются по характеру их распределения. Для Сыркашевского силла, от трахидолеритов до монцогаббро и кварцевых монцодиоритов содержания SiO₂, K₂O, редких и рассеянных элементов возрастают, а концентрации Fe₂O₃, MgO, CaO и общей магнезиальности (Mg-no) снижаются (рис. 2 а–в). Такой стиль распределения главных и рассеянных элементов сопоставим с процессами FC (фракционной кристаллизации) магматического расплава. Для Майзасского силла смена пород от трахидолеритов до кварцевых монцодиоритов не находит контрастного отражения в распределениях редких и рассеянных элементов и сопровождается слабым ростом содержаний SiO₂, MgO, CaO, K₂O и Mg-no при снижении концентрации Fe₂O₃ (рис. 2 а–в). Подобное распределение сопоставимо с процессами AFC (ассимиляция + фракционная кристаллизация) и предполагает, что породы Майзасского силла могли кристаллизоваться из магматического расплава, контаминированного карбонатным материалом. Источником этого материала могли служить карбонатно-терригенные отложения, вмещающие силл.

Трахидолериты Сыркашевского и Майзасского силлов характеризуются повышенными содержаниями SiO₂ (54.3–54.7 мас. %), TiO₂ (2.1–2.4 мас. %) и щелочей (Na₂O + K₂O ~ 5.5 мас. %) при более низких содержаниях MgO (2.3–3.2 мас. %) и сопоставимых концентрациях Fe₂O₃ (12.5–13.1 мас. %) по сравнению с базальтами и андезибазальтами, слагающими лавовые покровы центральной части Кузнецкого бассейна (50.3–54.3 мас. % SiO₂, 3.5–5.2 мас. % MgO, 11.7–14.4 мас. % Fe₂O₃, 1.4–1.9 мас. % TiO₂, 3.3–5.2 мас. % Na₂O + K₂O) (табл. 1) [3]. Породы силлов обогащены крупноионными литофильными (Ba, Rb), легкими редкоземельными (La–Sm) ((La/Yb)_CN = 6.5–7.1) и радиоактивными (U, Th) элементами и показывают выраженные отрицательные Ta–Nb- и Ti-аномалии (рис. 2 г, д). Характер распределения редких и рассеянных элементов в них идентичен лавам, при этом абсолютные концентрации элементов более высокие, за исключением Sr и Eu; более низкие содержания этих элементов, вероятно, связаны с более интенсивным фракционированием плагиоклаза.

Анализ ранее опубликованных [3, 4] и новых данных по петролого-геохимическому составу пород позволяет выделить в вулканическом разрезе Кузнецкого бассейна нижнюю и верхнюю серии. Нижняя серия включает базальты покрова I и андезибазальты покрова II с повышенными содержаниями  TiO₂ (TiO₂ = 1.6–1.9 мас. % при Mg-no = 36–44) и отношениями Gd/Yb ≥ 2 (2.0–2.1). Верхняя серия сложена андезибазальтами III–VIII покровов с более низкими содержаниями TiO₂ (TiO₂ = 1.4–1.8 мас. % при Mg-no = 35–43) и отношениям Gd/Yb < 2 (1.7–1.9). Строгий контроль Gd/Yb-отношений позволяет предположить, что разделение на серии может быть обусловлено различиями в степени частичного плавления магм разных серий. Породы Майзасского силла геохимически коррелируются с андезибазальтами II покрова нижней серии Кузнецкого разреза (TiO₂ = 2.2–2.4 мас. % при Mg-no = 26–32, Gd/Yb = 2.0–2.1), а породы Сыркашевского силла – с вулканитами верхней серии (TiO₂ = 1.8–2.1 мас. % при Mg-no = 23–34, Gd/Yb = 1.8–1.9).

Сходство в содержании и распределении редких и рассеянных элементов в вулканитах и силлах (рис. 2, 3) позволяет предположить единый мантийный источник для их родоначальных расплавов. В соответствии с ранее проведенными исследованиями [3] и новыми данными (рис. 1, 2, 3) этот мантийный источник сопоставим с субдукционно-модифицированной литосферной мантией, плавление которой было спровоцировано добавлением астеносферных флюидов/расплавов с OIB-характеристиками. Более низкая магнезиальность трахидолеритов (Mg-no = 26–34) при более высоких содержаниях TiO₂ указывает на то, что силлы кристаллизовались из расплавов, более эволюционировавших в результате дифференциации и фракционной кристаллизации в глубинных/малоглубинных магматических камерах по сравнению с таковыми для базальтов и андезибазальтов (Mg-no = 35–47).

Рис. 3.

(a) Диаграмма Th/Yb–Nb/Yb для траппов Кузнецкого бассейна (по [10]), иллюстрирующая доминирующую роль субдукционно-модифицированной литосферной мантии в качестве источника родоначальных расплавов. SZE – вектор обогащения субдукционным компонентом; CС – вектор коровой контаминации; WPE – вектор обогащения внутриплитным (плюмовым) компонентом; FС – вектор фракционной кристаллизации. На диаграмме Ba/La–(La/Yb)_CN (б) (по [11, 12]), составы Кузнецких траппов располагаются вдоль линии смешения субдукционно-модифицированной литосферной мантии и астеносферной компоненты, указывая на потенциальное участие мантийного плюма в генерации расплавов. Состав хондрита для расчета (La/Yb)_CN отношений по [9]. Композиционные поля Сибирских траппов Норильского района составлены на основе [5, 6, 7]. (в–г) Составы изучаемых вулканитов и силлов на диаграммах La/Sm–Gd/Yb (по [6]) (в) и Th/Nb – TiO₂/Yb (по [13]) (г) для вулканических свит Норильского района. Композиционные поля для траппов Кузнецкого бассейна (КВТ) составлены по [3].

Сопоставление с вулканическими свитами Норильского района показывает, что по своим геохимическим характеристиками Кузнецкие лавы и силлы коррелируются с низко-Ti вулканитами нижней–средней подсвиты надеждинской свиты (рис. 2 г, д, 3). Эта корреляция предположительно отражает относительно малоглубинный мантийный источник магм обоих регионов – субдукционно-модифицированную литосферную мантию. Некоторое сходство вулканитов I–II покровов Кузнецкого бассейна и пород Майзасского силла с высоко-Ti вулканитам ивакинской и сыверминской свит по Gd/Yb–La/Sm-систематике (рис. 3 в), вероятно, отражает близкие степени частичного плавления их мантийных источников.

Лавы и силлы Кузнецкого бассейна характеризуются положительными значениями εNd(T) = = (+2.1)–(+4.6), рассчитанными на возраст 250 млн лет, при отношениях (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_T = = 0.70471–0.70627 (табл. 2; рис. 4 а). Изотопные Sr–Nd-составы базальтов и андезибазальтов (εNd(T) = (+4.6)–(+2.7), (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_T = 0.70471–0.70523) и пород Сыркашевского силла (εNd(T) = = (+2.4)–(+2.6), (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_T = 0.70539–0.70542) располагаются вдоль мантийного тренда и характеризуются отрицательной корреляцией между значениями εNd(T) и (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_T (коэф. корреляции R = (–0.91) при значимом значении R (0.99) = = 0.80) (рис. 2 б). Мантийная последовательность, которой следуют составы Кузнецких траппов, предполагает, что изученные породы образовались из неконтаминированных коровым материалом мантийных расплавов или из мантийных расплавов с очень низкой степенью коровой контаминации, не отразившейся на изотопном составе пород. Этот вывод поддерживает предположение о низкой степени коровой контаминации магм, родоначальных для вулканитов Кузнецкого бассейна, полученное предыдущими исследованиями на основании анализа геохимических данных [3]. Породы Майзасского силла характеризуются однородным, но менее радиогенным изотопным Nd-составом (εNd(T) = (+2.1)–(+2.2)) и повышенными (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_T-значениями (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_T = = 0.70550–0.70627) (рис. 4 а, б). Трахидолерит Mz-01 и монцодиорит Mz-02 располагаются на линии мантийной последовательности Кузнецких траппов, тогда как кварцевый монцодиорит Mz-03 смещен в сторону более радиогенного состава Sr (рис. 4 а, б). Поскольку степень вторичных изменений пород очень низкая, подобные изотопные вариации могут быть интерпретированы как результат коровой контаминации мантийной магмы карбонатным материалом, что согласуется с AFC-механизмом эволюции Майзасского расплава. Результаты расчетного моделирования Sr–Nd-изотопного двухкомпонентного смешения предполагают, что Sr–Nd-изотопные характеристики кварцевого монцодиорита Майзасского силла (образец Mz-03) могут быть получены в результате смешения расплава с изотопным составом трахидолерита его краевой части (образец Mz-01) с 20–30% фанерозойских морских карбонатов (ФМК) (рис. 4 б). Такая высокая степень контаминации, однако, не поддерживается петрологическими данными (в частности, не наблюдается обогащение образца Mz-03 MgO и CaO). Вероятно, вмещающие Майзасский силл карбонатно-терригенные отложения имели более радиогенный состав Sr по сравнению с усредненным ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-составом ФМК, и фактическая степень контаминации была ниже.

Рис. 4.

(а) Sr–Nd-изотопные характеристики траппов Кузнецкого бассейна. Значения εNd(T) и (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_T рассчитаны на возраст T = 250 млн лет. DM – деплетированная мантия. Композиционные поля для Сибирских траппов Норильского района составлены по данным [6, 7, 14, 15]. В композиционном поле надеждинской свиты (Nd) выделяются поля базальтов нижней и средней подсвит (Nd₁–Nd₂) и средней и верхней подсвит (Nd₂–Nd₃). Изотопные отношения ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd и ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr в вулканитах покровов и породах Сыркашевского силла показывают отрицательные ковариации, следуя тренду мантийной последовательности на εNd(T)–(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_T диаграмме (б). Состав кварцевого монцодиорита Mz-3 Майзасского силла располагаются на модельной кривой Sr–Nd-изотопного смешения АБ между трахидолеритом Mz-01 (компонент А), расположенном на линии мантийной последовательности Кузнецких траппов, и фанерозойскими морскими карбонатами (компонент Б) (состав по [16]). Модельная кривая построена с помощью параметрических уравнений из [17]. (в) Изотопные Sr–Nd-составы неконтаминированных траппов Кузнецкого бассейна на εNd(T)–(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) диаграмме численного моделирования изотопного состава мантийного источника, сформировавшегося в результате смешения деплетированной MORB мантии с древним осадочным материалом (линия [A]) и последующей дегидратации [18]. Линии [Б], [В] и [Г] отображают изотопные составы мантийного источника при коэффициентах редукции 0.4, 0.3 и 0.1 соответственно.

Положительные значения εNd (от +4.6 до +2.1) Кузнецких траппов предполагают умеренно деплетированый мантийный источник их родоначальных расплавов. Такой источник, однако, не согласуется с обогащением вулканитов и силлов некогерентными редкими элементами и высокими значениями (La/Nb)_PM = 2.6–3.2, (La/Sm)_PM = 2.7–3.2 и (Nb/Y)_PM = 1.7–2.4 в породах, указывающими на плавление обогащенной мантии. Подобное противоречие между геохимическим и Sr–Nd-изотопным составом свидетельствует о том, что обогащение мантийного источника Кузнецких траппов произошло непосредственно перед плавлением и не отразилось на его изотопном составе. Таким образом, полученные Sr–Nd-изотопные характеристики траппов Кузнецкого бассейна являются унаследованными от древней литосферной мантии, а наблюдаемые εNd(T)–(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_T-ковариации, по-видимому, отражают первичную мантийную гетерогенность. Исходя из рассчитанных значений модельных возрастов андезибазальтов и монцонитов (T_Nd(DM) = 0.69–0.87 млрд лет) (табл. 2), изотопные Sr–Nd-характеристики литосферной мантии под Кузнецким бассейном могли быть связаны с неопротерозойским событием. Сходные умеренно деплетированные Nd-изотопные составы (εNd(T) = (+3)–(+6)) с аналогичным диапазоном модельных возрастов (T_Nd(DM) = 0.7–0.9 млрд лет) прослеживаются в породах палеозойских габбро-сиенитовых и гранитоидных комплексов Кузнецкого Алатау начиная с кембрия, а также фиксируются в девонских субщелочных базальтоидах сопредельного с Кузнецким Алатау Минусинского прогиба [19], отражая особенности состава литосферной мантии в региональном масштабе. Изотопный Sr–Nd-состав разновозрастных магматических ассоциаций Кузнецкого Алатау предыдущими исследованиями интерпретируется в контексте взаимодействия мантийного плюма типа PREMA или PREMA/FOZO, HIMU + EM и надсубдукционной литосферной мантии, с широко проявленными последующими процессами коровой контаминации мантийных выплавок [19]. Принимая во внимание, что лавы Кузнецкого бассейна произошли из расплавов, сформированных в результате низкой степени частичного плавления литосферной мантии при ограниченном участии астеносферной компоненты (Nb/La ~ ~ 0.3 при La/Yb ~ 10.2), и не испытали значимую коровую контаминацию, их изотопные составы могут быть наиболее близки к изотопным характеристикам литосферной мантии Кузнецкого региона. Результаты численного моделирования показывают, что Sr–Nd-составы неконтаминированных траппов Кузнецкого бассейна сопоставимы с таковыми для мантийного источника, сформировавшегося в результате смешения деплетированной MORB мантии (DM) с небольшим количеством (менее 10%) древнего осадочного материала и последующей умеренной дегидратации (с коэффициентом редукции для Rb/Sr между 0.30 и 0.35) (рис. 4 в). Таким образом, Sr–Nd-изотопные характеристики литосферной мантии в регионе, по-видимому, обусловлены деятельностью древнего плюма, среди мантийных источников которого устанавливаются деплетированная компонента DM-типа и обогащенные компоненты EM-типа. С учетом близких неопротерозойских Nd-модельных возрастов разновозрастных магматических ассоциаций в регионе [19], по времени это событие сопоставимого с началом распада суперконтинента Родиния (825–740 млн лет [20]).

Несмотря на то что траппы Кузнецкого бассейна геохимически коррелируются с вулканитами нижней–средней подсвиты надеждинской свиты Норильского района, они отличаются от них по Sr–Nd-составу (рис. 4 а). Базальты I покрова мальцевской свиты и андезибазальтов VIII яминской свиты характеризуются более примитивными εNd(T)- и (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_T-значениями, чем большая часть свит Норильского района. Изотопные составы Sr и Nd андезибазальтов II, III и IV покровов и пород Сыркашевского и Майзасского силлов сопоставимы с таковыми для неконтаминированных/слабоконтаминированных разностей вулканитов как высоко-Ti ивакинской, так и низко-Ti моронговской свит. Следует отметить, что из-за варьирующей степени коровой контаминации и разных пропорций литосферной и астеносферной компонент, вовлеченных в генерацию расплавов, для Сибирских траппов Норильского района в целом не наблюдается строгой закономерности в распределении Sr–Nd-изотопных характеристик между свитами высоко- и низко-Ti серий. Принимая во внимание, что изотопные Sr–Nd-характеристики Кузнецких траппов являются унаследованными от древней литосферной мантии и не отражают вклад Сибирского плюма, отсутствие Sr–Nd-изотопной корреляции между индивидуальными вулканическими свитами/покровами Норильского и Кузнецкого регионов вполне ожидаемо.

ВЫВОДЫ

Траппы Кузнецкого бассейна представлены низко-Ti вулканитами и силлами, дифференцированными от умеренно-щелочных трахидолеритов до кварцевых монцодиоритов, и геохимически коррелируются с низко-Ti базальтами нижней–средней подсвиты надеждинской свиты Норильского района. Они сформировались в результате частичного плавления Sr–Nd-изотопно-гетерогенной субдукционно-модифицированной литосферной мантии под воздействием астеносферных флюидов/расплавов. Изотопные Sr–Nd-характеристики Кузнецких траппов являются унаследованными от древней литосферной мантии и не отражают вклад Сибирского плюма.