Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

MINERALOGICAL AND PETROGRAPHIC FEATURES OF THE BIMODAL TRACHIPYCROBASALT-TRACHITE VOLCANITE SERIES OF THE SARALINSKY GRABEN-RIFT (KUZNETSKY ALATAU)

Grinev O.M. 1 Adylbaev R.R. 1 Semiryakov A.S. 1 Morozova E.N. 1 Grinev R.O. 1
1 National Research Tomsk State University
1232 KB
The paper presents the results of the authors’ studies, substantiating the identification of the main varieties of Devonian volcanics of the trachypicrobasalt-trachyte series and the morphostructures of the Saralin graben rift that they compose. Among the volcanic rocks, trachypicrobasalts, gabbrodolerites, porphyritic basalts, glomeroporphyritic trachybasalts, as well as porphyritic phonotephrites, trachytes, and trachydacites have been established. The basalts also contain metabasalts as a result of late postmagmatic propylitization. According to the results of the study, it was found that the lower part of the volcanic section, which makes up about ¾ of the entire section, is composed of a roughly rhythmic sequence of trachypycrobasalts, trachybasalts, which form a plateau at the base of the section. Above are individualized volcano-tectonic morphostructures (VTM) of differentiated basalts of medium and fine rhythmic structure with interlayers and lenses of tuffs and tuffaceous-terrigenous thin rocks. The VTMs of basalts are overlain by a phonotephrite-trachyte-trachydacite sequence, represented by a number of scattered and different-sized fields of an extrusive type, which are located on the watershed of the ridge. Lysoy merge into a single extrusive lava field. A detailed study of stone materials, as well as a field study of graben sections, made it possible to outline the main features of the structure of partial VTMs of the graben, their petrographic composition and the position of propylites and associated quartz veins in them. In the course of petro-geochemical, as well as electron-microscopic study of volcanics, their rare-earth-rare-metal and noble-metal specialization in the form of numerous inclusions of native metals and their alloys was established. The abundance of microinclusions of sulfides, alloys of Cu, Ni, Sn, Zn, Fe, Sb, as well as native Sn, Fe, Ag with traces of the presence of PGE in them, indicate an increased noble metal specialization of graben volcanics and confirm the previously obtained geochemical data on this matter. The location of mafic microinclusions in phenocrystals, groundmass, and rock amygdules confirms their mantle origin and redistribution during superimposed transformations.
trachypicrobasalt-trachyte series
Saralin graben
Kuznetsk Alatau
Altai-Sayan folded region
scanning electron microscopy
propilitization

Саралинский грабен-рифт является наиболее крупным в пределах Кузнецко-Алатауского горстообразного поднятия, обрамляющего Минусинский прогиб, представляющий самую крупную депрессию осевой депрессионной зоны Алтае-Саянского палеорифта (рис. 1). Он имеет непосредственную связь с Северо-Минусинской впадиной и сходство разреза со стратотипическим Матарак-Шунетским разрезом раннего девона Минусинской зоны [1]. А в пределах обрамляющего Минусу Кузнецко-Алатауского поднятия палеорифта он входит в закономерно расположенный структурный ряд однотипной серии грабенов северной части Кузнецкого Алатау. Грабены кулисно расположены относительно друг друга и трассируют серию субмеридиональных разломов-ответвлений от Кузнецко-Алатауского линеамента с расположенными в них фрагментами офиолитов. К грабенам (Саралинскому, Растайскому, Талановскому) приурочен ряд щёлочно-габброидных плутонов Кузнецкого Алатау, в совокупности с которыми они формируют раннедевонскую вулкано-плутоническую ассоциацию [1, 2].

На первоначальных этапах изучения вулканитов грабена среди основных членов бимодальной серии были установлены промежуточные разновидности, занимающие на TAS-диаграммах поля трахиандезитов, андезибазальтов [1, 3]. Более детальное изучение характера смены базальтов трахитами в обнажениях позволило установить резкий переход между этими контрастными по составу членами единой серии. Вместе с тем в ряде мест среди базальтовых разновидностей были установлены под микроскопом метабазальты, как раз занимающие на TAS диаграмме промежуточное положение между контрастными членами серии. Наличие этих образований обусловлено проявлением поздне- и постмагматических гидротермально-метасоматических процессов типа пропилитизации, особенно интенсивно проявленных в низах разрезов морфоструктур базальтоидов.

Более того, в дополнительно изученном широтном разрезе (в крест простирания грабена) по р. Левая Сарала, вскрывающем четыре вулканических ритма базальтовых излияний, в нижней его части наряду с пропилитами установлена серия кварцевых жил, имеющих послойно-сколовый характер. Эти материалы потребовали дополнительного изучения вулканитов для более точного выяснения состава как первичных пород, так и их пропилитизированных разновидностей. Это тем более важно по причине того, что в ходе предыдущих исследований в вулканитах методом ICP были установлены повышенные (до промышленных) концентрации благородных металлов.

Цель исследования заключается в уточнении минералого-петрографических и геохимических особенностей вулканитов грабена и их пропилитизированных разновидностей с целью выявления природы благороднометалльной специализации этих пород.

Материалы и методы исследования

Каменный материал был получен в ходе геологических экспедиций 2017–2021 гг. Представительные образцы неизмененных и измененных пород были тщательно изучены под микроскопом, в шлифах, а также геохимически (РФА, ICP-MC) и под растровым электронным микроскопом (РЭМом) в режиме картирования методом энергодисперсионного микроанализатора (ЕДС) в ЦКП «Геохимия природных систем» ТГУ ГГФ.

В ходе анализа фиксировался состав всех минеральных фаз составных компонентов вулканитов: основной массы, миндалин, наложенных минералов, а также их микровключений. Результаты исследований отражались в цифровых таблицах состава минералов и включений, геохимических спектрах и микрофотографиях.

Результаты исследования и их обсуждение

Основные черты стратиграфии терригенно-вулканогенной толщи грабена. Относительно изученной является северная, наиболее широкая, часть грабена протяженностью около 40 км при ширине от 7 до 14 км. Вместе с южной суженной частью длина грабена составляет около 120 км. В общих чертах у грабена выделяется его базальная сероцветно-красноцветная толща, именуемая устькундустуюльской свитой (аналог красногорской свиты Кузнецкого Алатау). Датирована по находкам нижнедевонской флоры. Толща вскрыта эрозией в Юго-Западной прибортовой части северной половины грабена. Слагается главным образом массивно слоистыми конгломератами, песчаниками, подстилаемыми тонкослоистыми сероцветными известковистыми аргиллитами с включениями грубообломочного материала. Мощность толщи, вскрытой эрозией, изменяется от первых сотен метров до выклинивания. Толща трансгрессивно залегает на складчатых сооружениях R-V-Ꞓ.

missing image file

Рис. 1. Фрагмент структурно-тектонической карты девонско-каменноугольного этапа развития Алтае-Саянской складчатой области (АССО) и прилегающих территорий Западной Сибири и Монгольского Алтая. Составлена на основе [1] с дополнениями.

Стратифицированные отложения: 1 – рыхлые нерасчлененные неоген-четвертичные отложения межгорных и предгорных впадин; 2 – рыхлые миоцен-плиоценовые отложения Барнаульской впадины и осадочного чехла Западно-Сибирской плиты; 3 – меловые отложения чехла Западно-Сибирской плиты; 4 – юрские отложения осадочного чехла Западно-Сибирской плиты и мульдообразных впадин АССО (a) и юрские отложения грабенообразных впадин АССО (b); 5 – триасовые отложения Кузнецкого прогиба; 6 – каменноугольные отложения внутренних частей девонских впадин; 7 – девонские отложения синтектонических депрессионных структур АССО и прилегающих частей Западной Сибири и Монгольского Алтая. Интрузивно-субвулканические образования девона – карбона: 8 – ранне- и ранне-среднедевонские тела гранит-лейкогранитового состава (a) и верхнедевонско-ранне-каменноугольные тела гранодиоритов-плагиогранитов (b); 9 – среднедевонские тела долеритов, габбро, сиенитов, щелочных и нефелиновых сиенитов, граносиенитов; 10 – субвулканические тела ранне-среднедевонских базальт-риолитового баянкольского комплекса, черносопкинского комплекса и верхнедевонско-раннекаменноугольного торгалыкского (габбро-диабазы, габбро, сиенит- и гранит-порфиры) комплекса: 11 – массивы щелочных нефелиновых и лейцит-кальсилитовых пород г. Сокол, Сангилена и Прихубсугулья; 12 – разрывные нарушения: разломы первого и второго порядков (a); разломы третьего и четвёртого порядков (b), 13 – названия седиментационных структур: 1 – Солгонское и 2 – Горячегорское плато, 3 – Кузнецкий прогиб, 4 – Тельбесский прогиб, 5 – Лебедской прогиб, 6 – Северо-Минусинская и 7 – Южно-Минусинская впадины, 8 – Сыдо-Ербинская, 9 – Рыбинская, 10 – Агульский грабен; 14 – названия горстообразных структур обрамляющих поднятий: 1 – Восточный Саян (Кембросаян), 2 – Восточная Тува, 3 – Горно-Шорский блок, 4 – Батенёвский кряж, 5 – Западный Саян, 6 – Кобдинский блок, 7 – Колывань-Томская область герцинид, 8 – Приалтае-Саянский пояс салаирид-каледонид, 9 – Северная часть Кузнецкого Алатау, 10 – Восточный Саян (Протеросаян), 11 – Салаир; 15 – контуры плюм-рифтогенной системы; 16 – контуры депрессионных зон и обрамляющих поднятий. Зелёный прямоугольник – Саралинский грабен

Выше залегает непрерывная ритмично построенная толща базальтов с маломощными прослойками терригенно-туфогенных пород. Мощность толщи достоверно не установлена. Её нижняя часть, кроме юго-западной прибортовой зоны, эрозией не вскрыта. Строение разреза базальтов установлено для вскрытой эрозией части. Общее представление о нижней части разреза вулканитов даёт разрез, составленный В.П. Болтухиным (1972), опубликованный в [4]. Он хорошо демонстрирует ритмичное, куэстообразное наслоение вулканитов вдоль р. Правая Сарала. Интерпретация диагонального разреза В.П. Болтухина с соавт. (1972) показывает, что в его составе выделяется 9 вулканических ритмов, два из которых (первый и седьмой) имели мощность в пределах 340–360 м, а остальные – от 80–140 до 200 м.

Общая их мощность по графическим построениям составляет в пределах 1660 м, без учета эрозионного среза и возможности дальнейшего наращивания разреза в северо-восточном направлении.

Эта часть разреза параллелизуется с базырской свитой Горячегорского разреза В.Н. Маркова и др. (1984). А.Н. Уваров коррелирует её с нерасчленённой частью базырско-берешских субщелочных и нефелиновых вулканитов Горячегорского плато [3].

Проведенный нами морфоструктурный анализ современного рельефа северной половины грабена показал, что в качестве стратиграфически единой толщи вулканитов, заливавших скорее всего озерный бассейн с расчлененным основанием дна, можно рассматривать лишь нижнюю часть базальтовой толщи, образовавшей своеобразное плато. В дальнейшем на этом плато формировались частные и полуслившиеся вулкано-тектонические морфоструктуры (ВТМ). Представление об их строении даёт разрез, составленный по р. Левая Сарала (рис. 2). В этом разрезе мы видим так же ритмичное наслоение вулканитов с общей мощностью ритма около 80–90 м, состоящего из подритмов, мощностью около 20 м. Этот ритм перекрывается мощной пачкой туфобрекчий, афировых базальтов и туфопесчаников, мощностью до 25 м, которые, возможно, будут использоваться для расчленения более высоких по разрезу горизонтов вулканитов. В нижней части этого разреза были установлены зоны пропилитизации и кварцевые жилы послойно-секущей сложной морфологии.

Подритмы (или пачки) вулканитов ритмов содержат в своем составе серии потоков (от 3 до 7), каждый из которых имеет миндалекаменные оторочки и верхние шлаково-брекчиевые туфо-лавовые зоны. Наиболее мощные ритмы (200–360 м), по-видимому, формировали лавовые озёра или сопровождались внедрениями силлов габбро-долеритов.

missing image file

Рис. 2. Схематический разрез левого борта р. Левая Сарала Саралинского грабена

В некоторых ВТМ северной половины грабена эрозией вскрыты штокообразные тела тералитов с площадью от долей до 1–2 км2 (в верховьях рек Андрюшкина речка и Лапинская).

Верхняя часть вулканогенного разреза грабена представлена трахитами и трахидацитами. Эти породы венчают базальтовые накопления ВТМ в виде эрозионных останцов округлой и неправильной формы в пределах водораздельной части хр. г. Лысой. Площадь их варьирует от 1–2 до 3–5 км2. Они образуют своеобразный ореол останцов в междуречье рек Левая Сарала – Юзек, окружающих основное поле трахитов-трахидацитов, расположенное в верхней части хр. г. Лысая размерами 20х2–4 км. Верхние части этого поля и некоторых останцов трахитов А.Н. Уваров отнес к аналогам ашпанской толщи Горячегорского плато [3]. У некоторых останцов эрозии трахитов установлены эруптивные подводящие каналы. Тогда как основное тело их представляет собой слившиеся поля близко расположенных ВТМ базальтового состава. В нижних частях разрезов трахиты обладают ритмично-полосчатыми текстурами типа выдержанной флюидальности и расслоенности, по-видимому, указывающими на их субвулканическое происхождение. Верхняя часть разреза сложена продуктами эруптивных извержений и образует мелкообломочные звенящие каменные осыпи на склонах хр. г. Лысой. Иногда в субвулканических образованиях трахитов наблюдаются их эруптивные брекчии, сцементированные ярко-красными стекловидными яшмоидами. Мощность толщи трахитов-трахидацитов может составлять около 400–500 м, без учета их эрозионного среза.

Особенности тектоники грабена и выполняющих его вулканитов. В первом приближении строение терригенно-вулканогенных толщ представляется довольно простым. Они характеризуются моноклинальным залеганием, подчеркиваемым куэстообразным типом рельефа, отражающим ритмичное строение вулканитов. Простирание толщ север-северо-западное, реже северо-западное и запад-северо-западное под углами падения 25–40°, редко 15°.

Примерно посредине грабена в районе н.п. Подвинск предшественниками откартирована пологая синклинальная складка, выполненная в замковой части мелкоритмичными дифференцированными трахибазальтами, слагающими Жунделевскую (Подвинскую) ВТМ. Морфоструктура наложена на деформированную платобазальтовую толщу грабена и перекрывается двумя останцами экструзивных трахитов. Общее строение вулканитов северной части грабена позволяет предположить, что подобные складки присутствуют и севернее Подвинска. То есть по простиранию платобазальтовая толща как бы сгофрирована в серию пологих складок. Южная, суживающаяся по простиранию половина грабена устроена значительно проще и представляет собой непрерывную серию куэстообразных гряд, сменяющих друг друга в южном направлении.

Бортовые зоны грабена имеют разломный характер. В основном контакты стратифицированных толщ грабена сорваны протяженными субмеридиональными разломами, но в отдельных блоках эрозией вскрыты первичные трансгрессивные контакты терригенных и вулканических толщ с подстилающими додевонскими дислоцированными породами.

Западный борт грабена приподнят в рельефе до отметок 800–1000 абс. м, а восточный опущен до высотных отметок 700–800. Разломная система восточного борта более сложная, осложненная дополнительными нарушениями. Внутренняя зона вулканогенных толщ в разной степени разбита равномерной системой субширотных ветвящихся разломов, расходящихся под углом от 80 до 60°. Наиболее ярко проявленной подобной структурой, с глубоким уровнем эрозионного среза, являются разломы р. Правая и Левая Сарала, сопряженная с прибортовым субмеридиональным разломом.

В первом приближении и в поперечном сечении толща вулканитов грабенов напоминает структуру кинг-бенд с приподнятым западным и опущенным восточным флангами. Ветвящиеся разломы имеют сколовый характер.

Петрографический и петрохимический состав вулканитов грабена. Среди основных разновидностей вулканитов грабена выделены: пойкилоофитовые габбродолериты, миндалекаменные порфировые базальты и гломеропорфировые трахибазальты, а также порфировый фонотефрит, трахиты и трахидациты. В составе базальтоидных разновидностей установлены порфировые метабазальты как результат проявления поздне- и постмагматической пропилитизации.

По результатам петрографических исследований установлено, что магматиты грабена представлены доминирующими вулканитами, а также несколькими плутонами и дайками субщелочного и щелочного рядов.

missing image file

Рис. 3. а – TAS-диаграмма вулканитов Саралинского грабена (Na2O+K2O)–SiO2. Выделенные серии: субщелочная – пикробазальт-трахибазальт-трахитовая; щелочная – трахибазальт-базанит-фонотефритовая; б – Классификационная диаграмма K2O/Na2O–SiO2: 1 – базальты, трахибазальты; 2 – трахиандезиты; 3 – трахиты, трахидациты; щелочная серия: 4 – пикробазальты; 5 – тефриты; 6 – фонотефриты

На TAS-диаграммах (рис. 3, а, б) вулканиты образуют две серии: контрастную субщелочную пикробазальт, трахибазальт-трахит, трахидацитовую и щелочную дифференцированную трахибазальт-тефрит-фонотефритовую. По степени щёлочности породы обнаруживают натровую (часть пикробазальтов и базальтов, трахибазальтов) и в основном K-Na специфику с довольно широкими вариациями содержаний щелочей, возрастающими к конечным членам выделенных серий, главным образом за счет калия. Особенно явно это наблюдается у трахитов и трахидацитов (рис. 3, б).

Важно отметить, что начальные члены выделенных серий (пикробазальты, а также базальты, трахибазальты) образуют тесно сближенные, но автономные поля (рис. 3, а, б), что, возможно, указывает на разные источники генерации первичных расплавов пикробазальтов и трахибазальтов и базальтов.

В качестве основных петрохимических особенностей вулканитов отмечается их умеренная кремнекислотность, средняя и в основном высокая титанистость, средняя глинозёмистость, высокая суммарная железистость, средняя (у базитов) магнезиальность и средняя (также у базитов) известковистость. Весьма характерна высокая фосфористость, причем как у базитов, так и у трахиандезитов. Следует подчеркнуть, что такие характеристики, как высокая титанистость, железистость и фосфористость, являются показателями магм плюмовой природы.

Минералогические особенности вулканитов серий. В ходе специализированного изучения на растровом электронном микроскопе был впервые изучен и получен минералогический состав основных разновидностей вулканитов Саралинского грабена, результаты исследований которых отображены в таблице.

В ходе изучения минералогического состава разновидностей серий Саралинского грабена были получены следующие данные.

Базальтовые разновидности вулканитов сложены: оливином, титан-авгитом (фассаитом), амфиболами, реже биотитом, плагиоклазами (основного среднего состава), альбитом и примесью КПШ. Трахиты, трахидациты слагаются средним – кислым плагиоклазом, калишпатом, кварцем, реже эгирином и реликтами оливина. Породы постоянно содержат акцессорную минерализацию в качестве ильменита, титаномагнетита, магнетита. В трахитах-трахидацитах периодически отмечается незначительное количество рутила. Стоит отметить, что содержание рудных акцессориев в основных вулканитах составляет от 5 до 10, а иногда и 15 %. Акцессорные минералы в основном представлены апатитом, карбонатами РЗЭ, фосфатами РЗЭ, флюоритом, цирконом, бадделеитом. Во всех разновидностях установлены многочисленные микровключения самородных металлов и сплавов как в порфировых выделениях, основной массе, так и в миндалинах.

Минералогический состав разновидностей трахипикробазальт-трахитовой серии Саралинского грабена

Классификация минералов

Порода

Минерал

Базальты

Метабазальты

Трахиты- трахидациты

Массивный, пойкило-офитовый габбро-долерит (3 шлифа)

Миндалекаменный, порфировый базальт

(6 шлифов)

Миндалекаменный, гломеропорфировый трахибазальт

(3 шлифа)

Массивны порфировый метабазальт

(4 шлифа)

Миндалекаменный, порфировый метабазальт-трахиандезит

(6 шлифов)

Массивный, порфировый фонотефрит (1 шлиф)

Массивный, пилотакситовый трахит

(7 шлифов)

Массивный порфировый, трахидацит (9 шлифов)

Породообраз.

Меланократ.

*Оливин

 

   

Ti-авгит

     

Эгирин

           

 

Роговая обманка

         

Гедрит

       

 

Куммингтонит

             

Биотит

 

   

     

Лейко- кратов

Лабрадор

 

       

Альбит

     

 

КПШ

 

     

 

Ортоклаз

       

Кварц

         

Рудные оксиды

Ильменит

 

   

Ti-магнетит

   

Магнетит

 

Рутил

           

Акцессорные

Карбонат РЗЭ

   

         

Фосфат РЗЭ

   

         

Полуторная окись церия

           

 

Апатит

*●

*●

 

Флюорит

             

Циркон

       

 

Бадделеит

         

   

Самородные элементы и сплавы

Олово

   

 

     

Серебро

   

 

 

Медь

 

           

Железо

 

 

     

Cu-Zn

 

         

Cu-Ni

 

   

     

Cu-Sn

             

Cu-Sn-Sb

           

Fe-Zn

 

           

Fe-Cr-Ni

           

Fe-Cu

             

Fe-Ni-Cu

   

     

Ni-Cu-Sn, Hg

     

     

Ag с Pd, Ru

 

       

 

Сульфиды

Галенит

           

Халькопирит

       

   

Пирит

             

Сфалерит

             

Ковеллин

 

           

Халькоцит

 

   

     

Вторичные

Альбит

           

Кальцит

 

     

Хлорит

*●

*●

*●

*●

*●

*●

Эпидот

     

     

Иллит

 

           

Мусковит

       

     

Титанит

 

 

   

Кварц

     

Анальцим

             

Барит

         

Охотскит

             

Пренит

       

     

Родохрозит

             

Примечание: * – наличие минералов установлено при изучении пород в шлифах

Элементный набор представлен включениями: Sn, Ag, Cu, Fe, Cu–Zn, Cu–Ni, Cu–Sn, Cu–Sn–Sb, Fe–Zn, Fe–Cr–Ni, Fe–Cu, Fe–Ni–Cu, Ni–Cu–Sn (+Hg), Ag с примесью Pd, Ru, Rh, а также сульфидами – галенитом, пиритом, сфалеритом, ковеллином, халькоцитом, халькопиритом. Все сульфиды преимущественно сосредоточены в вулканитах базальтовой разновидности за исключением последнего. Основными вторичными минералами, развитыми по породам, являются: альбит (исключительно базальтовые разновидности), хлорит, мусковит, кварц, титанит, анальцим, барит (трахитовые разновидности), родохрозит и охотскит (третья находка в мире). Интенсивность вторичных изменений различна, участками интенсивная вплоть до формирования кварцевых жил, пропилитов и метабазальтов, специализированных на благородные металлы.

Геохимический состав вулканических серий. Содержания микроэлементов в установленных сериях пород на геохимическом уровне отражают особенности процессов дифференциации исходных магм, отчётливо проявленные на петрохимическом уровне, а также их геохимическую специфику.

Распределение геохимических спектров базальтоидов Саралы как на рис. 4, а, б, говорит о проявлении тенденции контрастной дифференциации магматического расплава на две составляющие – субщелочную и щелочную, последняя из которых, по-видимому, до конца не была реализована, так как среди них нет нефелиновых разновидностей. При всем при этом для спектров всех пород отмечаются идентичные положительные (Ba, Rb, Th, Nb, U, Lu–Nd, Zr и Sm) и отрицательный (Ga, Ta, Sr, Hf и Ti) пики содержаний микроэлементов, за исключением тефритов, трахибазальтов, и фонотефритов у которых отрицательные пики содержаний Ta и Hf выбиваются из общего фона, отражая тем самым эту особенность их геохимического состава. Относительно известных геохимических индикаторов (рис. 4) изученные вулканиты грабена ближе всего соответствуют реперу OIB, занимая пространство между линиями N-MORB и OIB, имея при этом как общие, так и индивидуальные геохимические черты. Салическая часть вулканитов грабена (трахиандезиты, трахиты и трахидациты), обнаруживают те же геохимические черты, что и отмеченные для базальтоидов (рис. 4, в, г), но при этом у первых они выражены значительно резче. Отметим, что в спектрах базальтоидов и трахитов слабо проявлен Eu минимум. Более того, отрицательные пики микроэлементов у салитов выражены резче, чем у базальтоидов, причем не только у Ga, Ta и Hf, но и у Sr и Ti. То есть салиты по отношению к базальтоидам резко обеднены этими элементами вследствие фракционирования исходных магм и возможного влияния других факторов эволюции магматической системы, например контаминации коровым веществом.

Геохимические данные указывают на генетическое родство всех членов вулканической серии Саралинского грабена, а также на основании данных прошлых лет [1, 3], породы хорошо сопоставимы с базырскими и безнефелиновыми берешскими вулканитами Горячегорского региона.

Геодинамика, источники вещества и исходные магмы. В ранее опубликованных работах [3] авторами, с опорой на индикатор Eu/Eu* Балашова (1976), рассчитанный и для исследованных пород, установлено, что все члены серии вулканитов Саралинского грабена являются мантийными производными [6–8]. Вулканиты грабена обнаруживают близость составов породам примитивной (PM) и обогащённой мантии ЕМ-1 с высоким значением Nd/Sm, близки составам OIB, не достигая поля рециклингового компонента (рис. 5, а). Составы пород располагаются в поле плюмовых источников вещества. Стоит отметить, что вулканиты близки по составу к исходным расплавам OIB, простирая рой точек в сторону источника N-MORB, при частичном влиянии состава E-MORB (рис. 5, б). На диаграмме (рис. 5, в) локализуются изученные вулканиты в основном в секторе WPVZ – внутриплитных вулканических зон, вытянутых между реперами E-MORB и OIB, тогда как миндалекаменные трахиандезиты попали в сектор базальтов океанических островных, что скорее связано с их автометасоматическими изменениями. В качестве исходных (рис. 5, г) рассматриваются магмы, из которых кристаллизовались пикробазальты и базальты – трахибазальты, соответствующие по составу умеренно щелочным пикробазальтам и базальтам Восточно-Африканского рифта, гавайитам, сибирским траппам (толеитам) и высокоглинозёмистым субщелочным базальтам Стинс Маунтэн, генерировавшихся на предельных глубинах зон выплавления толеитов и начала выплавления щелочных магм. Диаграммы свидетельствуют о принадлежности выделенных серий к внутриплитным и рифтогенным образованиям.

missing image file

Рис. 4. Мультиэлементные спайдерграммы для базальтов (а), трахитов (в) и редкоземельные для базальтов (б) и трахитов (г) Саралинского грабена. Составы нижней, средней, верхней коры по [5]

missing image file

Рис. 5. Геохимические индикаторы источников вещества вулканитов Саралинского грабена:

а – Nb/Y-Zr/Y; б – La/Yb-Zr/Nb. Точки и поля составов разных типов базальтов и магматических источников: N-MORB – срединно-океанических хребтов (деплетированных), E-MORB – срединно-океанических хребтов (обогащенных редкими литофильными элементами), базальты активных континентальных окраин и островных дуг (IAB), внутриплитные континентальные и океанические базальты (OIB); PM – примитивная мантия, REC – рециклингового компонента, EM-1 – обогащенной мантии с высоким Nd/Sm, EM-2 – обогащенной мантии с высоким Rb/Sr; в – Th/Yb-Ta/Yb: OIA – океанические островные дуги, ACM – активные континентальные окраины, WPVZ – внутриплитные вулканические зоны, WPB – внутриплитные базальты, N-MORB – нормальные базальты срединно-океанических хребтов, E-MORB – обогащённые базальты срединно-океанических хребтов, CIAB – средний состав базальтов континентальных островных дуг по [9]; г – Корреляция отношения La/Yb с концентрацией К в первичных магмах: толеитах, высокоглиноземистых и щелочных базальтах различных провинций и их сравнение с породами Саралинского и Растайского грабенов: 1 – толеиты океанического дна; 2 – толеиты хребта Рейкьянис; 3 – высокоглиноземистые разности толеитов океанических хребтов; 4 – континентальные толеиты – траппы Сибирской платформы; 5 – высокоглиноземистые и нормальные субщелочные базальты Стинс Маунтэн; 6 – высокоглиноземистые базальты Курильских островов и Камчатки; 7 – пикриты и базальты умеренной щелочности Восточно-Африканского и Западно-Африканского рифтов и Коморских островов; 8 – щелочные базальты Гавайских островов; 9 – пикритовые базальты острова Гоф; 10 – субщелочные базальты Коморского архипелага и острова Сен-Поль; 11 – меланократовые разности калиевой щелочной серии Западного-Африканского рифта; 12 – мелилитовые базальты серии повышенной щелочности Восточно-Африканского рифта; I – поле толеитов и высокоглиноземистых базальтов; II – поле щелочных и субщелочных базальтов океанических островов и Восточно-Африканской системы рифтов

Заключение

По результатам исследований установлено, что разрез Саралинского грабена в своей нижней части представлен ритмично построенной трахипикробазальт-трахибазальтовой пачкой, образующей плато в основании. Выше располагаются индивидуализированные ВТМ, представление о строении которых установлено в разрезе по левому борту р. Левая Сарала. Венчает разрез фонотефрит-трахит-трахидацитовая толща, представленная рядом разрозненных и разновеликих полей экструзивного типа. Особенность тектонического строения грабена свидетельствует о воздействии деформаций, приведших к вздыманию его западного борта, срыву и дроблению толщ восточного борта и расчленению диагональными разломами, что в поперечном сечении напоминает структуру кинг-бенд. Геолого-петрографическое изучение разрезов грабена позволило заметно уточнить состав выполняющих его вулканитов. Среди них выделены базальтовая и трахитовая ассоциации, в составе первых установлены метабазальты, как результат проявления поздне- и постмагматической пропилитизации. Согласно петрохимическим данным, наблюдается вполне закономерная картина, характерная для контрастных дифференцированных серий. Установлено два различных тренда дифференциации: 1) основной тренд – субщелочной пикробазальт, трахибазальт-трахит, трахидацитовый; и 2) дополнительный тренд – щелочной трахибазальт-тефрит-фонотефритовый. Изучение минералогического состава показало, что во всех установленных разновидностях отмечаются многочисленные микровключения самородных металлов и сплавов как в порфировых выделениях, основной массе, так и в миндалинах. Геохимически вулканиты обладают генетическим родством и очевидным сходством с репером OIB. Согласно дискриминантным геохимическим диаграммам и индексу Eu/Eu* породы имеют мантийно-плюмовую природу, а для трахитов и трахидацитов установлено заметное участие корового вещества. Серия рассмотренных диаграмм устанавливает глубинный мантийный источник исходных магм изученных серий Саралинского грабена в формировании которого участвовали резервуары вещества PM, EM-1 и мантийного плюма, подобного тому, что формирует OIB.

Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта РФФИ в рамках научного проекта № 20–35–90032.

Работа выполнена с использованием оборудования Томского регионального центра коллективного пользования ТГУ.