Петро-геохимические особенности пород играют важную роль в расшифровке генезиса и петрологии интрузивных и эффузивных образований. В области развития эффузивных образований садринской свиты раннего кембрия в Горном Алтае и Горной Шории развиты проявления золота, меди и других металлов [2, 3]. В этой связи не вызывает сомнений актуальность изучения петро-геохимии и генезиса пород этой свиты. Цель исследований – петрогеохимическое изучение вулканитов садринской свиты для выявления генезиса пород.
Результаты исследований. Садринская свита раннего кембрия приурочена к Мрасско-Лебедской раннекаледонской складчатой зоне по рекам Мрас-су, Лебедь и её притокам – Каурчаку, Садре, Тогуне, Клыку, Байголу. Отложения свиты сложены эффузивами, тефроидами, граувакками. Изученные нами эффузивные образования (2000-2001 годы) представлены лавовыми потоками базальтов, меланобазальтов, лейкобазальтов, андезибазальтов и редкими горизонтами андезитов, плагиодацитов и пикробазальтов.
Пикробазальты приурочены к низам разреза и тесно ассоциируют с меланобазальтами. В пикробазальтах отчётливая порфировая микроструктура с интрателлурической фазой пироксена салитового состава и редкими выделениями плагиоклаза. Основная ткань породы сложена актинолитизированными и эпидотизированными зёрнами пироксена, плагиоклаза, редко- оливина. Акцессории представлены ильменитом, магнетитом, сульфидами.
Мелабазальты порфировые с интрателлурической фазой пироксена, редко оливина и плагиоклаза. Микроструктуры основной массы породы гиалопилитовая и аповитрофировая вторичная. Акцессории те же, что в пикробазалтах.
Базальты отличаются от мелабазальтов меньшим развитием темноцветных компонентов и большим – салических.
Лейкобазальты и андезибазальты отличаются обильными фенокристами плагиоклаза и отсутствием вкрапленников темноцветных минералов.
Химический состав пород садринской свиты приведен в таблице.
Представительные анализы эффузивов садринской свиты (оксиды – масс.%, элементы – г/т)
|
Компоненты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
SiO2 |
46,9 |
45,8 |
48,11 |
48,52 |
48,95 |
50,6 |
51,8 |
52,7 |
56,95 |
65,01 |
65,8 |
|
TiO2 |
0,41 |
0,54 |
0,57 |
0,58 |
0,91 |
0,58 |
0,47 |
0,49 |
0,38 |
0,3 |
0,25 |
|
Al2O3 |
8,81 |
9,05 |
16,08 |
19,88 |
15,84 |
14,97 |
15,1 |
18,65 |
17,34 |
16,75 |
16,03 |
|
Fe2O3 |
4,6 |
5,13 |
4,05 |
4,1 |
6,05 |
5,6 |
5,1 |
3,5 |
3,9 |
1,99 |
1,95 |
|
FeO |
6,1 |
6,34 |
5,43 |
5,52 |
6,95 |
7,04 |
7,75 |
4,82 |
2,81 |
2,82 |
2,56 |
|
MnO |
0,15 |
0,17 |
0,16 |
0,11 |
0,22 |
0,19 |
0,2 |
0,21 |
0,16 |
0,18 |
0,11 |
|
MgO |
14,3 |
14,85 |
8,23 |
6,05 |
6,91 |
9,08 |
7,8 |
3,81 |
4,65 |
1,75 |
2,56 |
|
CaO |
13,2 |
9,96 |
10,6 |
8,42 |
8,91 |
8,47 |
8,3 |
10,5 |
6,97 |
4,75 |
4,65 |
|
Na2O |
0,7 |
1,2 |
1,98 |
2,72 |
2,03 |
1,97 |
1,94 |
2,53 |
2,87 |
3,11 |
3,74 |
|
K2O |
0,3 |
0,19 |
0,52 |
1,38 |
0,89 |
0,53 |
0,61 |
0,74 |
1,65 |
1,34 |
0,75 |
|
P2O5 |
0,07 |
0,1 |
0,09 |
0,10 |
0,12 |
0,08 |
0,06 |
0,18 |
0,16 |
0,1 |
0,13 |
|
Sc |
67 |
71,1 |
42,2 |
38,1 |
43,2 |
51 |
52 |
16,5 |
19 |
12 |
7 |
|
V |
290 |
302 |
255 |
306 |
305 |
274 |
343 |
160 |
135 |
85 |
61 |
|
Cr |
760 |
755 |
241 |
129 |
80,2 |
213 |
78 |
23 |
85 |
41 |
35 |
|
Co |
53 |
54 |
34 |
23 |
33 |
38 |
35 |
13,1 |
17 |
14 |
6,2 |
|
Ni |
85 |
90 |
68 |
15 |
32,9 |
12 |
9 |
15 |
8 |
9 |
5,2 |
|
Pb |
1,5 |
2 |
3,1 |
3,1 |
2,3 |
1,4 |
1,5 |
5,1 |
4 |
5 |
3,4 |
|
Cu |
32 |
30 |
49 |
20 |
70 |
5,5 |
5,3 |
21 |
9 |
10 |
5,6 |
|
Zn |
45 |
50 |
65 |
13 |
79,8 |
8,5 |
8,3 |
44 |
8 |
9 |
5,7 |
|
Ga |
10 |
9 |
13,6 |
10 |
13,6 |
5,8 |
6,4 |
15,2 |
11 |
12 |
6,6 |
|
Li |
4 |
3 |
8,5 |
2,8 |
5,4 |
2,1 |
2,0 |
2,3 |
2,5 |
2,8 |
1,8 |
|
Rb |
6 |
7 |
12 |
22 |
16 |
13 |
14 |
12 |
31 |
25 |
14 |
|
Cs |
0,5 |
0,6 |
0,3 |
0,2 |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,3 |
|
Be |
0,3 |
0,3 |
0,4 |
0,2 |
0,3 |
0,2 |
0,2 |
1,1 |
0,4 |
0,5 |
0,2 |
|
Sr |
255 |
310 |
348 |
445 |
272 |
265 |
320 |
695 |
572 |
501 |
488 |
|
Y |
13,5 |
13,1 |
13,8 |
14,2 |
20,2 |
14,7 |
10,4 |
16,6 |
12,8 |
11,6 |
10,8 |
|
Zr |
15 |
11 |
20,7 |
21,2 |
31,0 |
29,6 |
35,2 |
37,2 |
51 |
63,2 |
43,1 |
|
Nb |
0,9 |
1 |
1,4 |
0,8 |
1,6 |
0,8 |
0,7 |
2,1 |
2,6 |
3,1 |
2,4 |
|
Ba |
85 |
90 |
365 |
710 |
275 |
294 |
385 |
375 |
843 |
894 |
550 |
|
La |
2,3 |
2,2 |
5,3 |
5,3 |
4,25 |
3,3 |
2,84 |
11,92 |
10,5 |
10,6 |
11,1 |
|
Ce |
6,1 |
6,2 |
12,9 |
13,03 |
11,23 |
7,31 |
6,57 |
26,1 |
20,6 |
19,3 |
21,2 |
|
Pr |
0,6 |
0,7 |
1,63 |
1,89 |
1,65 |
1,11 |
0,91 |
3,05 |
2,5 |
2,3 |
2,34 |
|
Nd |
4,1 |
4,3 |
7,55 |
8,9 |
8,1 |
4,85 |
4,7 |
12,43 |
9,9 |
9,1 |
7,98 |
|
Sm |
1,3 |
1,3 |
1,93 |
2,3 |
2,2 |
1,56 |
1,31 |
2,7 |
2,3 |
1,8 |
1,63 |
|
Eu |
0,45 |
0,42 |
0,68 |
0,7 |
0,82 |
0,62 |
0,36 |
0,85 |
0,57 |
0,55 |
0,48 |
|
Gd |
1,3 |
1,2 |
2,11 |
2,88 |
2,62 |
2,21 |
1,75 |
2,81 |
2,5 |
1,61 |
1,88 |
|
Tb |
0,31 |
0,3 |
0,41 |
0,46 |
0,58 |
0,42 |
0,31 |
0,48 |
0,33 |
0,28 |
0,35 |
|
Dy |
1,95 |
1,94 |
2,23 |
2,51 |
3,58 |
2,54 |
1,83 |
2,56 |
1,9 |
1,65 |
1,77 |
|
Ho |
0,45 |
0,44 |
0,55 |
0,56 |
0,8 |
0,58 |
0,38 |
0,59 |
0,47 |
0,34 |
0,38 |
|
Er |
1,31 |
1,3 |
1,55 |
1,61 |
2,21 |
1,57 |
1,17 |
1,77 |
1,28 |
1,18 |
1,06 |
|
Tm |
0,19 |
0,2 |
0,23 |
0,25 |
0,35 |
0,26 |
0,19 |
0,3 |
0,21 |
0,2 |
0,18 |
|
Yb |
1,11 |
1,2 |
1,52 |
1,45 |
2,15 |
1,54 |
1,25 |
1,8 |
1,32 |
1,48 |
1,32 |
|
Lu |
0,19 |
0,2 |
0,22 |
0,21 |
0,36 |
0,23 |
0,18 |
0,29 |
0,21 |
0,22 |
0,22 |
|
Hf |
0,63 |
0,61 |
0,67 |
0,79 |
1,1 |
0,96 |
0,58 |
1,21 |
1,55 |
1,83 |
1,53 |
|
Ta |
0,08 |
0,1 |
0,07 |
0,1 |
0,12 |
0,1 |
0,1 |
0,11 |
0,19 |
0,45 |
0,19 |
|
Th |
0,5 |
0,6 |
0,83 |
0,55 |
0,6 |
0,6 |
0,59 |
2,1 |
2,16 |
2,21 |
2,63 |
|
U |
0,41 |
0,35 |
0,5 |
0,19 |
0,45 |
0,31 |
0,41 |
1,43 |
1,21 |
1,38 |
1,43 |
|
U/Th |
0,82 |
0,53 |
0,6 |
0,34 |
0,75 |
0,52 |
0,69 |
0,68 |
0,56 |
0,62 |
0,54 |
|
Ba/Nb |
94,4 |
90,0 |
260,7 |
887 |
172 |
367 |
550 |
178 |
324 |
288 |
229 |
|
La/Nb |
2,6 |
2,2 |
3,8 |
6,6 |
2,6 |
4,1 |
4,06 |
5,7 |
4,03 |
3,4 |
4,6 |
|
La/Sm |
1,8 |
1,69 |
2,75 |
2,8 |
1,93 |
2,1 |
2,17 |
4,41 |
4,56 |
5,89 |
6,8 |
Примечание. Cиликатные анализы выполнены в Лаборатории Западно-Сибирского Испытательного Центра (г. Новокузнецк), на редкие и редкоземельные элементы – методами ICP-MS и ICP-AES в Лаборатории ИМГРЭ (г. Москва). 1-2 – пикробазальты, 3-4 – меланобазальты, 5-7 – базальты; 8 – лейкобазальт; 9 – андезит; 10-11 – плагиодациты.
Отношения U/Th в породах меньше единицы и указывают на не изменённость составов пород наложенными процессами (табл. 1).
По соотношениям Ba/Nb и La/Nb все породные попадают в поле дуговых вулканитов, подтверждая их островодужную геодинамическую обстановку формирования (рис. 1).
Рис. 1. Диаграмма Ba/Nb – La/Nb по [7] для пород садринской свиты: пикробазальты, 2 – меланобазальты, 3 – базальты, 4 – лейкобазальт, 5 – андезит, 6 – плагиодациты
По соотношениям La и Sm, нормализованных на содержания в верхней коре по [6] все породы садринской свиты имеют узкий интервал значений, в районе 0,55, отвечающий астеносферному источнику расплава, обогащённой мантии (рис. 2).
Рис. 2. Диаграмма LaUCN – Sm UCN по [8, 9] для вулканитов садринской свиты LaUCN и Sm UCN – значения концентраций лантана и самария, нормализованные на верхне коровые значения по [6]. Остальные условные обозначения см. на рис. 1
На экспериментальной диаграмме по плавлению различных мантийных источников в координатах La/Sm – La наблюдается значительный разброс фигуративных точек, указывающих на различные источники мантийного плавления (рис. 3).
Рис. 3. Диаграмма La/Sm – La по [4] для вулканитов садринской свиты: DMM – деплетированный мантийный источник MORB. РМ – примитивная мантия; ЕМ – обогащённый мантийный источник; E-MORB – и N-MORB – составы обогащённых (Е) и нормальных (N), базальтов срединно-океанических хребтов; точечные линии – тренды плавления источников DMM и EM, засечки с цифрами на точечных линиях – степень частичного плавления для соответствующих мантийных источников. Остальные условные обозначения см. на рис. 1
Пикритовые базальты тяготеют к тренду плавления гаранатового лерцолита (типа N-MORB) в промежутке между степенями плавления от 0,1 до 0,005. Меланобазальты и базальты тяготеют к тренду плавления шпинелевого лерцолита (типа E-MORB) со степенью частичного плавления 0,3. Все остальные разности (лейкобазальты, андезиты и плагиодациты) тяготеют к тренду плавления гранатового лерцолита со степенью частичного плавления от 0,1 до 0,005 (рис. 3).
На диаграмме Zr/Y – Zr/Nb фигуративные точки составов пород тяготеют к средней части линии смешения плюмового источника (OIB) и N-MORB (рис. 4). Это не исключает участие плюмового источника в генерации мантийных выплавок пород.
Рис. 4. Диаграмма Zr/Y – Zr/Nb по [10] для эффузивов садринской свиты Звёздочками отмечены: Average alkaline ocean basalt (OIB) – средний состав щелочного океанического базальта (OIB); Average N-MORB – средний состав нормального океанического базальта; OIB (plume) – N-MORB mixing line – диния смешения плюмовых (OIB) базальтов и нормальных океанических базальтов. Остальные условные обозначения на рис. 1
Интерпретация результатов. Ранее нами базальтоиды садринской свиты относились к известково-щелочным базальтам и рассматривались в качестве островодужных образований [2, 3]. Г.А. Бабиным и Н.Н. Круком [1] базальтоиды садринской свиты рассматриваются также как островодужные толеиты и переходные к известково-щелочным базальтам, формирование которых приурочено к начальному этапу развития примитивной (океанической) островной дуги.
Новые данные, приведенные выше указывают, что генерация вулканитов садринской свиты протекала в гомодромной последовательности в сложных условиях частичного плавления гранатовых лерцолитов для пикритов, шпинелевых лерцолитов для меланобазальтов и базальтов, и частичного плавления гранатовых лерцолитов для формирования лейкобазальтов, андезитов и плагиодацитов. Возможно участие плюмового источника в генерации мантийных выплавок базальтоидов садринской свиты.
Заключение
Вулканогенные образования садринской свиты, включающей в себя пикробазальты, меланобазальты, базальты, лейкобазальты, андезиты и плагиодациты формировались в условиях различной степени частичного плавления гранатовых лерцолитов и шпинелевых лерцолитов обогащённой мантийной природы. Не исключается участие плюмового источника мантийных выплавок.