Введение к работе
Актуальность исследования.
Важность изучения вулканических пород в кайнозойских рифтовых системах определяется возможностью разработки наиболее достоверных моделей глубинных процессов, протекающих в ныне активных тектоно-термаль-ных системах с применением комплекса геологических, геофизических, геохимических и изотопно-геохимических методов исследований. В настоящее время не вызывают сомнений различные условия магмообразования при рифтогенезе в континентальной и океанической обстановках. Остается неясным, в чем заключается общность условий магматизма в осевых частях классических кайнозойских континентальных рифтовых систем.
Геофизические исследования показывают значительные неоднородности строения и свойств коры и мантии, обусловленные глубинными процессами. На современном этапе приоритетными и достоверными могут считаться модели глубинного магматизма, базирующиеся только на прецизионных определениях изотопного возраста, микроэлементных и изотопных характеристиках продуктов вулканических извержений. С этой точки зрения достаточно изучен глубинный магматизм в осевых частях континентальных рифтовых систем Запада США, Китая, Центральной Европы и Кенийской ветви Восточно-Африканской рифтовой системы (Белоусов и др., 1974; Dungan et al., 1985; Perry et al., 1988; Zhi et al., 1990; Zhang et al., 1995; Woner et al., 1986; Hay et al., 1995 и др.). Глубинный магматизм Западной ветви Восточно-Африканской и Байкальской рифтовых систем менее изучен.
Цель исследования: изучить закономерности вулканизма в осевых структурах Западной ветви Восточно-Африканской и Байкальской рифтовых систем на примере полей Рунгве и Удокана.
Основные задачи.
-
Определить временные соотношения вулканических извержений на полях Рунгве и Удокана с тектоническими событиями в рифтовых системах Восточной Африки и юга Сибири и с событиями на границах Африканской и Евразиатской лнтосферных плит.
-
Изучить пространственно-временные закономерности изменения состава лав.
-
Определить вероятные глубинные источники магматических расплавов.
Защищаемые положения.
/. Вулканизм полей Рунгве и Удокана развивался прерывисто. На поле Рунгве извержения происходили в интервалах 8.6-5.6, 2.3-1.6 и 0.57-0 .или. лет назад, а на Удоканском поле -14, 9.6-7,4, 4-2.4 и 1.8-0 млн. лет назад. Вулканические эпизоды совпадали с крупными тектоническими событиями соответственно в Восточно-Африканской и Байкальской рифтовых системах и/или с событиями на межплитных границах.
2. Около 14 и 3.2-2.4 млн. лет назад на Удоканском поле и последние 0.57
млн. лет назад па поле Рутве осевые рифтовые структуры имели повышенную проницаемость для недифференцированных щелочноультраосновных и щелочнобазалыповых магматических расплавов. По латерали осевых рифто-вых структур изливались дифференцированные щелочнобазальтоидные лавовые серии.
3. Под Удоканским полем магматизм протекал при более высоких степенях частичного плавления мантии, чем под полем Рунгве. Щелочноультра-основные и щелочпобазальтовые лавы обоих полей содержали материал континентальной литосферной мантии с геохимическими характеристиками, отличающимися от базальтов океанических островов. В лавах Удоканского поля, кроме материала литосферной мантии, присутствовал нижне-коровый и, возможно, подлитосферный материал.
Научная новизна работы: Настоящая работа отличается от предшествующих исследований вулканизма полей Рунгве и Удокана, в первую очередь, более высокоточными аналитическими данными. Составы лав обоих полей впервые были исследованы методом индуктивно-спаренной плазменной масс-спектрометрии (ICP-MS). Возраст лав Удоканского поля был изучен К-Аг методом в двух лабораториях: во фламандском Свободном университете Брюсселя и в Институте земной коры СО РАН.
По данным К-Аг датирования на Удоканском поле выделены разновозрастные вулканические ареалы. По микроэлементным характеристикам и изотопному составу Sr в лавах поля Рунгве определены три основных компонента плавящейся литосферной мантии, показана многокомпонент-ность магматических источников под Удоканским полем.
Практическая ценность работы. Выявленная эпизодичность позднекай-нозойских извержений поля Рунгве составляет основу для прогноза вероятных катастрофических вулканических событий в Танганьика-Руква-Ма-лавнйской зоне. Установленный контроль вулканизма Удоканского поля структурами Байкальской и Олекмо-Становой подвижных систем имеет важное значение для разработки новых подходов к оценке сейсмической опасности этих территорий. Данные о концентрациях микроэлементов в вулканических породах, полученные методом ICP-MS, были использованы для калибровки программы измерения V, Zr, Y, Nb, La, Се, Rb, Ва методом рентгено-флуоресцентного анализа в Институте земной коры СО РАН.
Фактический материал, личный вклад автора и аналитические методы исследований. Основой для прецизионных аналитических исследований вулканитов полей Рунгве и Удокана явилась коллекция образцов, собранных при совместных российско-бельгийских полевых работах на этих полях в 1994-1996 гг и коллекция образцов СВ. Рассказова по Удоканскому полю. Использованы также 23 образца с Удоканского поля из коллекции сотрудника Института геохимии СО РАН В.Г. Иванова и представленные им данные о содержаниях в породах петрогенных оксидов и Sr.
Широкий спектр микроэлементов в 58 образцах с поля Рунгве и в 79 образцах с Удоканского поля был изучен методом ICP-MS в Королевском Музее Центральной Африки (аналитик: Л. Андре). На уровне концентра-
ций элемента 1 г/т, погрешность общей воспроизводимости определений (2ст при пробоподготовке и инструментальной воспроизводимости) составляет менее 10 % (Navez et al., 1995). Содержания петрогенных элементов определялись классической "мокрой" химией в Институте земной коры СО РАН (аналитики: О.В. Агалакова, А.И. Курбатова) и методом рентгеновской флуоресценции в Королевском Музее Центральной Африки. Концентрации Li и Sr измерены методами атомной абсорбции в Институте земной коры СО РАН (аналитики: О.В. Агалакова, А.И. Курбатова). Результаты измерений концентраций Sr корректировались с учетом его контрольных определений методом изотопного разбавления. Содержания Cr, Ni, Со определены Г.И. Петровой и Т.А. Ясныгиной методом рентгеновской флуоресценции в Институте земной коры СО РАН.
Изотопные отношения Sr, Pb, Nd в лавах Удоканского поля измерялись в Королевском Музее Центральной Африки на масс-спектрометре Varian* МАТ260 (аналитик: Ж.-П. Лиежуа) и в Массачусетском технологическом институте на масс-спектрометре фирмы Micromass" (Рассказов и др., 1995). Изотопные отношения Sr в лавах поля Руигве определены М.Н. Масловской в Институте земной коры СО РАН на масс-спектрометре МИ-1201ТМ выпуска 1993 г (г. Сумы).
Возраст лав поля Рунгве изучен К-Аг и ^Аг-^Аг методами (Ebinger et al., 1989; 1993; Delvaux et al., 1993; данные геохронологической лабораторнії фламандского Свободного университета Брюсселя). Возраст лав Удоканского поля измерялся К-Аг методом (Рассказов и др., 1996; 1997; Логачев и др., 1996). Высокая достоверность результатов достигалась согласованием датировок, полученных в геохронологической лаборатории фламандского Свободного университета Брюсселя (измерения А. Бовена и автора) и в лаборатории изотопии и геохронологии Института земной коры СО РАН (измерения И.С. Брандта и СБ. Брандта).
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на семи международных, пяти всероссийских и трех региональных совещаниях, в том числе на двух международных рабочих совещаниях "Continental rift tectonics and evolution of sedimentary basins" по программе INTAS (Тервюрен, 1995; Новосибирск, 1996), на 30-ом Международном Геологическом Конгрессе (Пекин, 1996), на международном совещании "Закономерности эволюции земной коры" (С-Петербург, 1996) и на Первом Всероссийском Петрографическом совещании (Уфа, 1995).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 работ, из них 4 статьи в журналах и 3 статьи в тематических сборниках.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения общим объемом 109 страниц машинописного текста. В ней содержатся 61 иллюстрация, И таблиц, 5 приложений и список литературы из 161 наименования.