1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Петрология
  4. T. 31, № 2, 2023

Петрология, 2023, T. 31, № 2, стр. 182-201

Варианции редкоэлементного и изотопного состава неоархейских мафических гранулитов Юго-Запада Сибирского кратона: следствие различных мантийных источников или коровой контаминации

О. М. Туркина *

Институт геологии и минералогии СО РАН
Новосибирск, Россия

* E-mail: turkina@igm.nsc.ru

Поступила в редакцию 16.05.2022
После доработки 12.08.2022
Принята к публикации 18.09.2022

Аннотация

Представлены геохимические и изотопные характеристики неоархейских (2.7–2.66 млрд лет) мафических гранулитов Иркутного блока Шарыжалгайского выступа (юго-запад Сибирского кратона). Мафические и преобладающие кислые гранулиты слагают фрагменты метаморфического комплекса среди неоархейских и палеопротерозойских гранитоидов. Мафические гранулиты характеризуются минеральной ассоциацией Cpx + Pl ± Hbl ± Opx ± Qz и по содержанию главных и немобильных редких элементов среди них можно выделить два типа. Доминирующие породы первого типа характеризуются широкими диапазонами Mg#, TiO2, немобильных редких элементов (РЗЭ, Zr, Nb) и преимущественно положительных εNd(Т). Повышенное (La/Sm)n и обогащение Th и легкими РЗЭ относительно Nb мафических гранулитов первого типа является типичным для базальтов субдукционного происхождения или контаминированных коровым материалом. Отсутствие обратной зависимости между (La/Sm)n и εNd(Т) и отчетливая прямая корреляция TiO2 и Nb свидетельствуют против влияния коровой контаминации на состав мафических гранулитов. Модель образования их магматических протолитов предполагает плавление деплетированных перидотитов субконтинентальной литосферной мантии, измененных под воздействием расплавов, образовавшихся из базальтов или терригенных осадков субдуцирующей плиты. Мафические гранулиты второго типа имеют более узкий диапазон Mg# и TiO2, положительные εNd(Т), плоские редкоземельные спектры и лишены субдукционных сигнатур, что указывает на астеносферный деплетированный мантийный источник. Разности, контаминированные породами палеоархейской коры, отличаются повышенными значениями (La/Sm)n, обеднением Nb относительно Th и легких РЗЭ и отрицательными εNd(Т). Постмагматические процессы, связанные с воздействием инъецирующих гранитоидов, приводят к обогащению мафических гранулитов биотитом и апатитом, росту концентраций K2O, P2O5, значительному накоплению Zr, Nb, Th, легких РЗЭ и отрицательным εNd(Т). Различие мафических гранулитов первого и второго типа не связано с коровой контаминацией, а обусловлено вкладом в их образование двух типов источников: астеносферной и субконтинентальной литосферной мантии. Субконтинентальная литосферная мантия Иркутного блока на неоархейское время (∼2.7 млрд лет) была изотопно-деплетированной, а ее обогащение некогерентными редкими элементами, предположительно под действием расплавов, генерированных из пород субдуцирующей плиты, непосредственно предшествовало мафическому магматизму.

Ключевые слова: архей, мафические гранулиты, изотопный Nd состав, мантийные источники

Список литературы

  1. Гладкочуб Д.П., Донская Т.В., Мазукабзов А.М. и др. Китойский комплекс гранитоидов (юг Сибирского кратона): структурно-геологическая позиция, состав, возраст и геодинамическая интерпретация // Геология и геофизика. 2005. Т. 46. № 11. С. 1139–1150.

  2. Гладкочуб Д.П., Писаревский С.А., Мазукабзов А.М. и др. Первые свидетельства палеопротерозойского позднеколлизионного базитового магматизма в Присаянском выступе фундамента Сибирского кратона // Докл. АН. 2013. Т. 450. № 4. С. 440–444.

  3. Грабкин О.В., Мельников А.И. Структура фундамента Сибирской платформы в зоне краевого шва (на примере Шарыжалгайского блока). Новосибирск: Наука, 1980. 90 с.

  4. Мехоношин А.С., Эрнст Р.Э., Седерлунд У. и др. Связь платиноносных ультрамафит-мафитовых интрузивов с крупными изверженными провинциями (на примере Сибирского кратона) // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 5. С. 1043–1057.

  5. Николаева И.В., Палесский С.В., Козьменко О.А., Аношин Г.Н. Определение редкоземельных и высокозарядных элементов в стандартных геологических образцах методом масс-спектрометрии с индукционно-связанной плазмой // Геохимия. 2008. № 10. С. 1085–1091.

  6. Сальникова Е.Б., Котов А.Б., Левицкий В.И. и др. Возрастные рубежи проявления высокотемпературного метаморфизма в кристаллических комплексах Иркутного блока Шарыжалгайского выступа фундамента Сибирской платформы: результаты U-Pb датирования единичных зерен циркона // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2007. Т. 1. № 4. С. 3–19.

  7. Сухоруков В.П. Декомпрессионные минеральные микроструктуры в гранулитах Иркутного блока (Шарыжалгайский выступ Сибирской платформы) // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 9. С. 1314–1335.

  8. Сухоруков В.П., Туркина О.М. Р-Т тренд метаморфизма и возраст мигматитов северо-западной части Иркутного блока (Шарыжалгайский выступ Сибирской платформы) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 6. С. 837–856.

  9. Туркина О.М. Раннедокембрийская эволюция коры Иркутного блока Шарыжалгайского выступа (юго-запад Сибирского кратона): синтез U-Pb, Lu-Hf и Sm-Nd изотопных данных // Геология и геофизика. 2022. Т. 63. № 2. С. 163–182.

  10. Туркина О.М., Капитонов И.Н. Источники палеопротерозойских коллизионных гранитоидов (Шарыжалгайский выступ, ЮЗ Сибирского кратона): от литосферной мантии до верхней коры // Геология и геофизика. 2019. Т. 60. № 4. С. 489–513.

  11. Туркина О.М., Сухоруков В.П. Раннедокембрийский гранитоидный магматизм Китойского блока и этапы коллизионных событий на юго-западе Сибирского кратона // Геология и геофизика. 2022. Т. 63. № 5. С. 745–763.

  12. Туркина О.М., Урманцева Л.Н., Бережная Н.Г., Скублов С.Г. Формирование и мезоархейский метаморфизм гиперстеновых гнейсов в Иркутном гранулитогнейсовом блоке (Шарыжалгайский выступ Сибирского кратона) // Геология и геофизика. 2011. Т. 52. № 1. С. 122–137.

  13. Туркина О.М., Сергеев С.А., Сухоруков В.П., Родионов Н.В. U-Pb возраст циркона из парагнейсов в гранулитовом блоке Шарыжалгайского выступа (юго-запад Cибирского кратона): свидетельства архейского осадконакопления и формирования континентальной коры от эо- до мезоархея // Геология и геофизика. 2017. Т. 58. № 9. С. 1281–1297.

  14. Туркина О.М., Родионов Н.В., Бережная Н.Г. Цирконы из мафических пород: магматические vs. ксеногенные (примеры из раннедокембрийских пород юго-запада Сибирского кратона) // VIII Российская конференция по изотопной геохронологии: “Возраст и корреляция магматических, метаморфических, осадочных и рудообразующих процессов”. Санкт-Петербург. 2022. С. 160–161.

  15. Angerer T., Kerrich R., Hagemann S.G. Geochemistry of a komatiitic, boninitic, and tholeiitic basalt association in the Mesoarchean Koolyanobbing greenstone belt, Southern Cross Domain, Yilgarn craton: implications for mantle sources and geodynamic setting of banded iron formation // Precamb. Res. 2013. V. 224. P. 110–128.

  16. Béedard, J. Parental magmas of the Nain plutonic suite anortosites and mafic cumulates: a trace element modelling approach // Contrib. Mineral. Petrol. 2001. V. 141. P. 747–771.

  17. Furnes H., De Wit M., Robins B. A review of new interpretations of the tectonostratigraphy, geochemistry and evolution of the Onverwacht Suite, Barberton greenstone belt, South Africa // Gondwana Res. 2013. V. 23. P. 403–428.

  18. Herzberg C., Condie K., Korenaga J. Thermal history of the Earth and its petrological expression // Earth Planet. Sci. Lett. 2010. V. 292. P. 79–88.

  19. Hollings P., Kerrich R. Trace element systematics of ultramafic and mafic volcanic rocks from the 3 Ga North Caribou greenstone belt, northwestern Superior Province // Precambr. Res. 1999. V. 93. P. 257–279.

  20. Hopgood A.M., Bowes D.R. Contrasting structural features in the granulite-gneiss-charnockite-granite complex, Lake Baikal, USSR: evidence for diverse geotectonic regimes in early Proterozoic times // Tectonophysics. 1990. V. 17. P. 279–299.

  21. Hughes H.S.R., McDonald J., Goodenough K.M. et al. Enriched lithospheric mantle keel below the Scottish margin of the North Atlantic Craton: evidence from the Palaeoproterozoic Scourie Dyke Swarm and mantle xenoliths // Precambr. Res. 2014. V. 250. P. 97–126.

  22. Humbert F., Aganic A., Massuyeau M. et al. Rifting of the Kaapvaal craton during the early Paleoproterozoic: evidence from magmatism in the western Transvaal subbasin (South Africa) // Precambr. Res. 2020. V. 342. 105687.

  23. Jenner F.E., Bennett V.C., Nutman A.P. et al. Evidence for subduction at 3.8 Ga: geochemistry of arc-like metabasalts from the southern edge of the Isua Supracrustal Belt // Chemical Geol. 2009. V. 261. P. 83–98.

  24. Jacobsen S.B., Wasserburg G.J. Sm-Nd evolution of chondrites and achondrites // Earth Planet. Sci. Lett. 1984. V. 67. P. 137–150.

  25. Keppler H. Constraints from partitioning experiments on the composition of subduction-zone fluids // Nature. 1996. V. 380. P. 237–240.

  26. Ludden J., Gelinas L. Archaean metavolcanics from the Rouyn-Noranda district, Abitiby greenstone belt, Quebec. 2. Mobility of trace elements and petrogenetic constraints // Canadian J. Earth Sci. 1982. V. 19. P. 2276–2287.

  27. Pearce J.A., Parkinson I.J. Trace element models for mantle melting: application to volcanic arc petrogenesis // Eds. H.M. Prichard, T. Alabaster, N.B.W. Harris, C.R. Neary. Magmatic Processes and Plate Tectonics: Geol. Soc. London, Spec. Publ. 1993. V. 76. P. 373–403.

  28. Pearce J.A., Ernst R.E., Peate D.W., Rogers C. LIP printing: use of immobile element proxies to characterize Large Igneous Provinces in the geologic record // Lithos. 2021. V. 392–393. 106068.

  29. Pfander A., Jochum K.P., Kozakov I. et al. Coupled evolution of back-arc and arc-like mafic crust in the late-Neoproterozoic Agardagh Tes-Chem ophiolite, Central Asia: Evidence from trace element and Sm-Nd isotope data // Contrib. Mineral. Petrol. 2002. V. 143. P. 154–174.

  30. Polat A. The geochemistry of Neoarchean (ca. 2700 Ma) tholeiitic basalts, transitional to alkaline basalts, and gabbros, Wawa Subprovince, Canada: implications for petrogenetic and geodynamic processes // Precambr. Res. 2009. V. 168. P. 83–105.

  31. Polat A., Li J., Fryer B. et al. Geochemical characteristics of the Neoarchean (2800–2700 Ma) Taishan greenstone belt, North China Craton: evidence for plume–craton interaction // Chemical Geol. 2006. V. 230. P. 60–87.

  32. Poller U., Gladkochub D., Donskaya T. et al. Multistage magmatic and metamorphic evolution in the Southern Siberian craton: Archean and Paleoproterozoic zircon ages revealed by SHRIMP and TIMS // Precambr. Res. 2005. V. 136. P. 353–368.

  33. Puchtel I.S., Haase K.M., Hofmann A.W. et al. Petrology and geochemistry of crustally contaminated komatiitic basalts from the Vetreny Belt, southeastern Baltic Shield: evidence for an early Proterozoic mantle plume beneath rifted Archean continental lithosphere // Geochem. Cosmochem. Acta. 1997. V. 61. P. 1205–1222.

  34. Rosen O.M., Condie K.C., Natapov L.M., Nozhkin A.D. Archean and Early Proterozoic evolution of the Siberian craton: a preliminary assessment // Archean Crustal Evolution. Amsterdam: Elsevier, 1994. P. 411–459.

  35. Sandeman H.A., Hanmer S., Tella S. et al. Petrogenesis of Neoarchaean volcanic rocks of the MacQuoid supracrustal belt: a back-arc setting for the northwestern Hearne subdomain, western Churchill Province, Canada // Precambr. Res. 2006. V. 144. P. 140–165.

  36. Sandeman A., Heaman L.M., LeCheminant A.N. The Paleoproterozoic Kaminak dykes, Hearne craton, western Churchill Province, Nunavut, Canada: preliminary constraints on their age and petrogenesis // Precambr. Res. 20013. V. 232. P. 119–139.

  37. Said N., Kerrich R. Geochemistry of coexisting depleted and enriched Paringa Basalts, in the 2.7 Ga Kalgoorlie Terrane, Yilgarn Craton, Western Australia: evidence for a heterogeneous mantle plume event // Precambr. Res. 2009. V. 174. P. 287–309.

  38. Saunders A.D., Norry M.J., Tarney J. Fluid influence on the trace element compositions of subduction zone magmas // Phil. Trans. Royal Soc. London. 1991. A 335. P. 377–392.

  39. Smelov A.P., Timofeev V.F. The age of the North Asian Cratonic basement: an overview // Gondwana Res. 2007. V. 12. P. 279–288.

  40. Sotiriou P., Polat A., Windley B.F., Kusky T. Temporal variations in the incompatible trace element systematics of Archean volcanic rocks: implications for tectonic processes in the early Earth // Precamb. Res. 2022. V. 368. 106487.

  41. Straub S.M., Zellmer G.F. Volcanic arcs as archives of plate tectonic change // Gondwana Res. 2012. V. 21. P. 495–516.

  42. Tanaka T., Togashi S., Kamioko H., Amakawa H. JNdi-1: a neodymium reference in consistency with LaJolla neody-mium // Chemical Geol. 2000. V. 168. P. 279–281.

  43. Turkina O.M., Berezhnaya N.G., Lepekhina E.N., Kapitonov I.N. U-Pb (SHRIMP-II), Lu-Hf isotope and trace element geochemistry of zircons from high-grade metamorphic rocks of the Irkut terrane, Sharyzhalgay Uplift: implications for the Neoarchaean evolution of the Siberian Craton // Gondwana Res. 2012. V. 21. P. 801–817.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Петрология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал