ГЕОХИМИЧЕСКИЕ И Nd ИЗОТОПНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЗДНЕДОКЕМБРИЙСКИХ ТЕРРИГЕННЫХ ПОРОД АНАМАКИТ-МУЙСКОЙ ЗОНЫ БАЙКАЛО-МУЙСКОГО ПОЯСА Дмитриева Н.В.*, Летникова. - презентация

1 ГЕОХИМИЧЕСКИЕ И Nd ИЗОТОПНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЗДНЕДОКЕМБРИЙСКИХ ТЕРРИГЕННЫХ ПОРОД АНАМАКИТ-МУЙСКОЙ ЗОНЫ БАЙКАЛО-МУЙСКОГО ПОЯСА Дмитриева Н.В.*, Летникова Е.Ф.*, Ковач В.П.**, Загорная Н.Ю.** *Новосибирск, Институт геологии и минералогии СО РАН, ** Санкт-Петербург, Институт геологии и геохронологии докембрия РАН

2 млрд. лет млрд. лет Согласно данным последних исследований [Рыцк и др., 2007, 2011] в истории формирования БМП выделено два цикла тектогенеза – раннебайкальский ( млрд. лет) и позднебайкальский ( млрд. лет). Предполагается, что для большей части Анамакит-Муйской зоны, занимающей центральную часть БМП, характерно преобладание процессов ремобилизации раннедокембрийской континентальной коры при подчиненной роли раннебайкальских ювенильных источников. Структурные зоны БМП по [Рыцк и др., 2007] с изменениями авторов

3 В разрезе Анамакит- Муйской зоны снизу вверх выделяются: 1 - метаморфические толщи джалтукской серии, в составе которых преобладают биотитовые, биотит- амфиболовые и известково-силикатные кристаллосланцы с прослоями амфиболитов; Схема геологического строения Усть-Келянского участка, составленная по [Рыцк и др., 2001; 2007а] с упрощениями и изменениями авторов.

4 2 - вулканогенно- осадочные породы парамской серии, включающие бимодальные метавулканиты с линзами туфоконгломератов, кварц-биотитовые сланцы, метапесчаники и карбонатные породы

5 3 – основные и кислые метавулканиты усть- келянского вулканического комплекса (возраст риолитов 824 ± 2 млн лет [Рыцк и др., 2001]) и метавулканогенно- осадочные породы одноименной толщи, сложенные песчаниками, алевролитами, песчанистыми и алевролитовыми сланцами, туффитами. С вулканитами ассоциируют породы габбро-диорит- плагиогранитного «муйского» комплекса (812 ± 19 млн лет). Синметаморфические гнейсо-граниты илеирского комплекса, фиксирующие пик регионального метаморфизма и деформаций, имеют возраст 784 ± 6 и 786 ±9 млн лет [Рыцк и др., 2001]

6 Выше усть-келянской толщи с резким угловым и метаморфическим несогласием залегают вулканогенно-осадочные образования тулуинской толщи [Салоп, 1964], представленные конгломератами, песчаниками, алевролитами, полевошпат-кварц- серицитовыми, кварц- полевошпат-хлоритовыми, кварц-полевошпат-эпидот- хлоритовые сланцами, перемежающимися с туфами и кислыми эффузивами.

7 Докембрийские образования перекрыты практически неметаморфизованными терригенно- карбонатными породами мамаканской серии, которые по фаунистическим остаткам датированы вендом-кембрием.

8 С целью уточнения времени осадконакопления и вероятных источников сноса для терригенных отложений тулуинской толщи методом LA-ICP- MS выполнено U-Pb датирование детритовых цирконов, выделенных из полевошпат-кварц- серицитового сланца. В пробе циркона преобладают зерна с U-Pb возрастами попадающими в интервалы и млн лет, которые в катодолюминесцентном изображении (КЛ) в основном характеризуются осцилляторной зональностью типичной для магматических цирконов. Кроме того, в пробе присутствуют зерна с возрастом , которые, судя по внутренней структуре, вероятнее всего, являются метаморфогенными. Полученные геохронологические данные позволяют предположить, что возраст протолитов терригенных отложений тулуинской толщи находится в интервале млрд лет, с последующим метаморфизмом на рубеже млн. лет. Нижняя граница осадконакопления, судя по минимальному возрасту детритового циркона, соответствует 0.6 млрд лет. Гистограмма U-Pb возрастов и кривая относительной вероятности возрастов детритовых цирконов из полевошпат-кварц-серицитового сланца тулуинской толщи

9 В настоящей работе приводятся результаты петрогеохимических и Nd изотопных исследований позднедокембрийских терригенных пород тулуинской и усть- келянской толщ Усть- Келянского участка (Анамакит-Муйской зоны). Петрохимические данные в сочетании с особенностями распределения редких элементов в породах позволяют проводить реконструкции состава протолитов, определение тектонического режима как областей сноса, так и самого бассейна осадконакопления.

10 CIA50-66 Na 2 O/Al 2 O 3 > 0.2 SiO 2 /Al 2 O CIA=[Al 2 O 3 /( Al 2 O 3 +CaO+Na 2 O+K 2 O )]x100 Индексы химического изменения для осадочных пород усть-келянской и тулуинской толщ На классификационной диаграмме М. Хиррона (log(SiO 2 /Al 2 O 3 )-log(Fe 2 O 3 /K 2 O)) [1988], используемой для первичной систематики пород, точки составов рассматриваемых пород усть-келянской толщи соответствуют железистым глинистым сланцам и железистым песчаникам, а тулуинской - преимущественно ваккам и глинистым сланцам. По поведению основных элементов, наиболее мобильных при процессах выветривания, можно судить об интенсивности выветривания пород в области сноса и петрогенной или литогенной природе осадков. Для осадочных пород усть- келянской и тулуинской толщ характерны низкие SiO 2 /Al 2 O 3 ( ), соответствующие магматическим породам (от ~ 3.0 (базиты) до ~ 5.0 (кислые породы), высокая величина натриевого модуля (Na 2 O/Al 2 O 3 > 0.2), отражающего степень выноса натрия в процессе химического выветривания, а также значения индекса химического изменения от 50 до 66, что существенно ниже значений для глинистых сланцев (70-75). Все это свидетельствует о невысокой степени выветривания терригенного материала и позволяет рассматривать изучаемые осадки как петрогенные или first cycle породы.. Диаграмма М. Хиррона [1988]

11 Определение состава источника сноса обломочного материала с помощью диаграммы М.Р. Бхатия [Bhatia, 1983] (а) и Тейлора, Мак-Леннана [1988] (б) показало, что песчаники усть-келянской толщи образовались в результате разрушения пород базитового и андезитового составов. Источниками сноса для пород тулуинской толщи послужили более кислые породы. G граниты, Gr гранодиориты, А андезиты. Звездочки – составы пород островодужной ассоциации БМП (усть-келянская зона) по [Цыганков, 2005]. диаграмма М.Р. Бхатия [1983]диаграмма Тейлора, Мак-Леннана [1988]

12 Распределение и уровни концентраций редких элементов (РЗЭ, Th, Sc, Zr, Nb, Cr, Ni и др.) и их отношений (например, Th/Co, Th/Sc, La/Co, La/Sc) также дают важную информацию о составе пород в области сноса. Песчаники усть-келянской толщи характеризуются умеренно фракционированными спектрами распределения редкоземельных элементов (РЗЭ) с невысоким отношением легких лантаноидов к тяжелым (La/Yb)n = 4-7) и отсутствием европиевой аномалии (Eu/Eu* = ). Такой тип распределения весьма сходен с ассоциирующими островодужными метавулканитами келянской серии среднего и основного состава. Андезито-базальты усть-келянского участка характеризуются (La/Yb)n = и Eu/Eu* = [Цыганков, 2005]. Спектры распределения РЗЭ для пород тулуинской толщи характеризуются в той или иной степени выраженной отрицательной европиевой аномалией (Eu/Eu* = ) и несколько повышенным в сравнении с песчаниками усть-келянской толщи соотношением легких и тяжелых РЗЭ ((La/Yb) n ) 7-9, что указывает на присутствие кислых пород в области эрозии. Андезито-базальты тулуинская толща

13 Сравнение средних значений Th/Co, Th/Sc, La/Co, La/Sc изученных пород с составами осадков, сформированных за счет гранитоидов и пород основного состава [Cullers, 2000] показывает (а), что песчаники усть-келянской толщи преимущественно образованы за счет пород основного состава, а при формировании отложений тулуинской толщи требуется вклад гранитоидного материала. На диаграмме Hf-La/Th [Floyd and Leveridge, 1987] фигуративные точки составов песчаников усть-келянской толщи сконцентрированы около поля энсиматических островных дуг, а составы пород тулуинской толщи попадают в поле энсиалических островных дуг( б). Содержания Cr и Ni в изученных породах заметно варьируют, но в целом соответствуют содержаниям в постархейских сланцах (в). При этом составы песчаников усть-келянской толщи, c наиболее высокими содержаниями Cr, сконцентрированы между составами пород базальтового и андези-базальтового составов, а в отложениях тулуинской толщи весьма заметна роль пород с пониженными концентрациями Cr. диаграмма Hf- La/Th [Floyd and Leveridge, 1987] диаграмма Cr-Ni, поля на диаграмме по [Тейлор, Мак-Леннан, 1988] (I – постархейские породы, II – архейские породы),

14 Для анализа палеогеодинамических обстановок питающих провинций рассматриваемых пород были использованы как главные, так и редкие элементы. Практически все точки составов песчаников усть-келянской толщи на диаграмме SiO 2 -(K 2 O/Na 2 O) [Roser, Korsch, 1986] локализованы в области значений, характерных для островодужных осадочных образований, а отложения тулуинской толщи соответствуют образованиям активной континентальной окраины (а). По редкоэлементному составу рассматриваемые осадки также схожи с граувакками островных дуг [Bhatia, Crook, 1986]. Весьма низкий уровень содержания в песчаниках усть- келянской толщи Th, Rb, Zr, Hf, LREE и повышенный - Co, Ni, Sc, V, Cr, Fe 2 O 3 * указывает на их принадлежность к отложениям океанических дуг, напротив, заметная обогащенность пород тулуинской толщи Zr, LREE, Th, Rb свидетельствует об их образовании в условиях энсиалических островных дуг или активной континентальной окраины. Это заключение подтверждается положением фигуративных точек метаосадочных пород на дискриминационных диаграммах Бхатия [Bhatia, Crook, 1986] (б). Дискриминационная диаграмма [Bhatia, Crook, 1986] диаграмма SiO 2 -(K 2 O/Na 2 O) [Roser, Korsch, 1986] Мультиэлементные спектры для пород усть-келянской и тулуинской толщ в сравнении с граувакками континентальных островных дуг [Bhatia, Crook, 1986]

15 Для Nd изотопных исследований были отобраны пробы пород тулуинской и усть-келянской толщ Усть-Келянского участка (Анамакит- Муйской зоны).

16 Порода, номер пробы Sm, ppm Nd, ppm 147 Sm/ 144 Nd 143 Nd/ 144 Nd T * млн. лет T(DM) млн. лет Nd Тулуинская толща Туфопесчаник (Д-10-10) ± Метапесчаник (Д-08-10) ± Усть-келянская толща Метапесчаник (Д-01-10) ± Метапесчаник (Д-03-10) ± Полученные Nd изотопные данные показывают, что метапесчаники усть-келянской толщи характеризуются положительными величинами ε Nd (0.8) от +4.8 до +6.4 и мезо- неопротерозойскими значениями Nd модельных возрастов T Nd (DM) = млрд. лет. Для метатерригенных отложений тулуинской толщи характерны неопротерозойские значения модельных возрастов T Nd (DM) = млрд. лет и величины ε Nd (0.6) = +4.2…+3.8. Таким образом, Nd изотопные данные свидетельствуют о преобладании на изученной территории в источниках сноса для пород усть-келянской и тулуинской толщ ювенильного материала неопротерозойского возраста.

17 По петрохимическому составу рассматриваемые осадки усть-келянской и тулуинской толщ являются петрогенными или first cycle породами. Характерные для них значения CIA от 50 до 66 и Na 2 O/Al 2 O 3 > 0.2 свидетельствуют о невысокой степени выветривания пород в источнике сноса. Распределение главных, редких и редкоземельных элементов свидетельствует о том, что наиболее вероятным источником сноса для песчаников усть-келянской толщи служили породы основного и среднего состава, а при формировании отложений тулуинской толщи требуется вклад гранитоидного материала. Палеогеодинамические реконструкции обстановок осадконакопления показали, что осадочные породы обоих толщ соответствуют грауваккам субдукционных обстановок. Весьма низкий уровень содержания в песчаниках усть-келянской толщи Th, Rb, Zr, Hf, LREE и повышенный - Co, Ni, Sc, V, Cr, Fe 2 O 3 * указывает на их сходство с отложениями океанических дуг, напротив, заметная обогащенность пород тулуинской толщи Zr, LREE, Th, Rb, Nb свидетельствует об их соответствии отложениям, образованным в условиях континентальных островных дуг или активной континентальной окраины. Nd изотопные данные свидетельствуют о преобладании на изученной территории в источниках сноса для пород усть-келянской и тулуинской толщ ювенильного материала неопротерозойского возраста.

18 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ