751

 

Щелочные породы, являющиеся производными мантийных магм, прошедших длительную многоступенчатую дифференциацию на разных уровнях глубинности, являются весьма чуткими индикаторами физико-химической и тектонической обстановки в период их становления в верхних этажах земной коры. Характерно большое разнообразие минерального и химического состава щелочных пород и их высокая продуктивность. Наиболее распространены щелочные серии калиево-натриевого типа. Первое массовое появление их в пределах Восточно-Европейского кратона приходится на конец раннего протерозоя (2.1–1.6 млрд. лет назад). В большинстве случаев они представлены интрузивными образованиями; известные проявления щелочного вулканизма этого возраста пока единичны. Совместное же нахождение тех и других в настоящее время выявлено лишь в одном регионе, который охватывает северную часть Украинского щита и юг Беларуси. Проявления щелочного магматизма здесь представлены пространственно ассоциирующими интрузивными, эффузивными и субвулканическими породами, образующими две комагматичные серии: вулканическую и интрузивную.

Вулканическая серия (табл. 1, 2, №№ 1–10) включает лавовые покровы субщелочных базальтов, присутствующие в составе нижнезбраньковской подсвиты збраньковской серии нижнего протерозоя в Овручской впадине (№ 1), дайки субщелочных долеритов и габбро-долеритов, распространенные в Житковичском горсте на юге Беларуси (№ 2, 3) и в Волынском блоке Украинского щита (№ 4), силлы мегаплагиофировых трахидолеритов (№ 5) и лавовые покровы трахиандезитов (№ 7, 8) в верхнезбраньковской подсвите, дайки афировых трахиандезитов (№ 6), калиевых и калиево-натриевых трахитов (№ 9 и 10), встречающиеся в Житковичском горсте. U-Pb изохронный возраст риолитов нижнезбраньковской подсвиты, определенный Е.Н. Бартницким, равен 1745+20 млн. лет.

Интрузивная серия (см. табл. 1, 2, №№ 11–20) объединяет мелано-, мезо- и лейкократовые щелочные габбро Ничипоровского (№ 11–13), щелочно-полевошпатовые пироксеновые сиениты Давидковского (№ 14) и разнообразные амфибол-пироксеновые (№ 15), биотит-амфиболовые и рибекит-эгириновые сиениты (№ 16) Ястребецкого массивов, развитых в обрамлении Овручской впадины, а также щелочно-полевошпатовые биотит-амфиболовые кварцсодержащие (№ 17) и кварцевые (№ 18) сиениты, крупнозернистые амфиболовые щелочные сиениты (№ 19), мелкозернистые эгириновые сиениты (сельвсбергиты) и магнетит-эгириновые сиениты (№ 20), слагающие небольшие интрузивные массивы и маломощные дайки в Житковичском горсте. Здесь же выявлены многочисленные тела щелочных метасоматитов, несущих редкоземельно-редкометальное оруденение. Возраст щелочных сиенитов Ястребецкого массива, по данным В.М. Скобелева, равен 1727±5 млн. лет.

Независимо от фациальной принадлежности всем породам эффузивно-интрузивной ассоциации свойственны сходные черты химизма (см. табл. 1, 2): высокая общая железистость (F_об = 0.71–0.99), преимущественно умеренная или высокая глиноземистость, низкое содержание магния, а в большинстве пород также и кальция. По величине общей щелочности рассматриваемые породы занимают промежуточное положение между субщелочными и щелочными породами, отличаясь от последних некоторым дефицитом натрия. Поэтому формально, только по соотношению кремнезема и щелочей, они принадлежат к умеренно-щелочной петрохимической серии. Вместе с тем, по ряду других признаков, таких, как высокая щелочность основных пород, высокий темп накопления щелочей по мере роста кремнекислотности, присутствие пород с избыточной натриевой щелочностью, обедненность магнием, они тяготеют к калиево-натриевым щелочным сериям. На это указывает и микроэлементный состав: как в вулканических, так и в интрузивных породах основного и среднего состава, за исключением ранних субщелочных долеритов, присутствуют весьма низкие содержания V, Cr, Ni (< 5–10 г/т) при повышенной роли редких литофильных (Zr, Nb, Be, Ва, Р, F) и редкоземельных элементов, что свойственно нефелинсодержащим породам типа фонотефритов и тефрифонолитов, входящих в состав калиево-натриевых щелочных серий. Наиболее поздние члены интрузивной серии – дайки мелкозернистых сиенитов и сельвсбергитов по обогащенности цирконием и другими редкими элементами сопоставимы с мариуполитами.

Пространственная сопряженность вулканических и интрузивных пород щелочно-базитовой ассоциации и их химическое родство дают основание считать их комагматичными образованиями – производными единой родоначальной щелочно-базальтовой или базанитовой магмы, возникшей, по-видимому, согласно экспериментальным данным Д. Х. Грина и А. Э. Рингвуда [1], в результате невысокой степени частичного плавления мантийного вещества на глубине 60–80 км. Широкий набор пород от основных, близких по химическому составу к базанитам, до трахитов и сиенитов свидетельствует о значительной роли процессов магматической дифференциации, протекавших однотипно при образовании как вулканических, так и интрузивных пород.

В этом отношении показателен сходный характер поведения Аl₂О₃ в зависимости от кремнекислотности пород, несмотря на разный уровень его содержания в интрузивных и вулканических породах основного и среднего состава (в вулканических породах – выше). В ранних дифференциатах по мере роста кремнекислотности происходит увеличение содержания Аl₂О₃, которое достигает максимума примерно при 50 % SiO₂, затем происходит его снижение, а с 55–57 % SiO₂ – вновь возрастание. При этом щелочность пород неизменно повышается. Скачкообразное изменение содержания петрогенных элементов и смена тренда эволюции магмы во времени рассматриваются [2] как свидетельство изменения глубины магматического очага и, соответственно, физико-химического режима всей магматической системы. Такие особенности химизма субщелочных долеритов (см. табл. 1, 2, № 1–4), как обедненность MgO, Cr, Ni, отчасти CaO, высокая общая железистость, повышенное содержание щелочей и некоторых литофильных элементов, увеличение глиноземистости по мере роста кремнекислотности, свидетельствуют об образовании их из щелочно-базальтового расплава, из которого были частично удалены магнезиальный оливин, энстатит, низкоглиноземистый моноклинный пироксен и, по-видимому, хромистая шпинель. Этот процесс, судя по результатам экспериментальных исследований [1], мог иметь место при давлении 9 кбар, т. е. на глубинах примерно 30–35 км, что отвечает возможному положению глубинного промежуточного магматического очага.

Появление более щелочных, а также кислых дифференциатов эффузивно-интрузивной ассоциации, очевидно, не может быть объяснено с позиций одностадийной кристаллизационной дифференциации щелочно-базальтовой магмы в таком очаге. В связи с этим примечательно сходство распределения глинозема с его распределением в породах щелочной вулканической серии Исландии – производной приповерхностного вулканического очага, для которой также характерен минимум Аl₂О₃ в вулканитах, содержащих 54–56 % SiO₂ [2, рис. 30-б]. Очевидно, изменение направления дифференциации щелочно-базальтового расплава было вызвано перемещением его к поверхности с образованием малоглубинного промежуточного очага. При этом преобладающей фракционируемой фазой мог быть глиноземистый клинопироксен, кристаллизующийся, согласно экспериментальным данным [4], при более низких температурах по сравнению с малоглиноземистыми разностями, а на поздних стадиях кристаллизации – также плагиоклаз, на что указывает появление в спектре РЗЭ трахиандезитов четкой отрицательной европиевой аномалии. Результатом этого процесса явилось дальнейшее обеднение расплава магнием, отчасти кальцием и когерентными элементами (V, Cr, Ni, Co), возрастание общей железистости (феннеровский тренд) и накопление щелочей и редких литофильных элементов.

Таким образом, дифференциация расплава в малоглубинном очаге привела к образованию всей гаммы вулканических и интрузивных пород основного и среднего состава. Причем, наряду с гравитационно-кристаллизационной дифференциацией важную роль здесь играли, вероятно, процессы газового переноса (эманационная дифференциация), а также ликвация, чему способствовало обогащение расплава фосфором и летучими компонентами — F (до 0.45–0.75 % в сиенитах Ястребецкого массива), Н₂О, СО₂ и др., ведущее к снижению его вязкости, повышению миграционной способности щелочей, увеличению скорости диффузионного обмена и др. [3]. Обедненность интрузивных пород алюминием и обогащенность их железом и титаном по сравнению с эффузивными и гипабиссальными аналогами может, по-видимому, объясняться расслоенностью расплава в магматическом очаге: обогащением его нижних частей фемафильными элементами и концентрацией воды, летучих и легкоплавких компонентов в его верхней части. Свидетельством этому являются афировые трахиандезиты из покровов, образовавшиеся, очевидно, из гомогенного расплава и сравнительно с габброидами обогащенные алюминием, щелочами и обедненные титаном, магнием, железом. Они могут рассматриваться как производные магматических расплавов из верхней части магматического очага, а габброиды – из расплавов более глубинных его уровней.

Отсутствие фельдшпатоидов в щелочных габбро Ничипоровского массива, сходных петрохимически с щелочно-основными породами типа эссекситов, по-видимому, может объясняться малоглубинными условиями их образования. Как было показано Е.В. Шарковым и О.А. Богатиковым [5], при кристаллизации щелочных магм в близповерхностных условиях при давлениях порядка 0.5–1.0 кбар образуются безнефелиновые породы, тогда как на бóльших глубинах при Р=8+2 кбар формируются габбро-нефелин-сиенитовые массивы.

При образовании пород умеренно-кислого состава – трахитов и сиенитов Житковичского горста и щелочно-полевошпатовых сиенитов Ястребецкого массива, помимо рассмотренных процессов фракционирования, вероятно, имела место кóровая контаминация – обогащение расплава кремнеземом и, возможно, калием в результате взаимодействия расплава с сиалическими породами верхней части земной коры. С заключительной стадией эволюции щелочно-базитового магматизма было связано образование маломощных даек щелочных сиенитов и сельвсбергитов, имеющих повышенную натриевую щелочность, а также редкометальных щелочных метасоматитов – эгирин-рибектовых, рибекитовых, кальцит- и кварцсодержащих альбититов, не имеющих явной видимой связи с конкретными интрузивными массивами. Анализ характера развития щелочно-базитового магматизма в регионе позволяет считать, что щелочные метасоматиты являются продуктами переработки вмещающих пород надочаговой зоны под воздействием флюидов, отделившихся от кристаллизующегося расплава на поздней стадии эволюции малоглубинного магматического очага.

Вследствие малой глубины магматического очага, по-видимому, создавались благоприятные условия для отделения летучих компонентов. Высокая миграционная способность натрия по сравнению с другими элементами [2, 3] и, как показано экспериментально [4], возможный его переход во флюидную фазу могли привести к выносу натрия совместно с летучими компонентами во вмещающие породы и, соответственно, к снижению щелочности расплава в малоглубинном питающем магматическом очаге, что, по-видимому, и явилось причиной обедненности пород рассматриваемой интрузивно-эффузивной ассоциации натрием. Этот процесс стимулировался повышенной проницаемостью (трещиноватостью) кровли магматического очага и периодическим сбросом давления при раскрытии трещин и подъеме магмы к поверхности с образованием лавовых покровов, силлов и субвулканических даек. О масштабах флюидного процесса можно судить по широкому развитию щелочно-натриевого метасоматоза, приведшего к образованию обширных ореолов альбитизированных пород, в которых содержание Na₂О повышено по сравнению с первоначальным его содержанием на 0.5–1.5 мас. %, а также в появлении на участках наиболее интенсивной альбитизации сети жилообразных тел редкометальных альбититов.

По набору пород и их петрогеохимическим особенностям щелочно-базитовая ассоциация запада Восточно-Европейского кратона близка к магматическим сериям континентальных рифтов, что позволяет связывать ее формирование с процессами рифтогенеза консолидированной земной коры. Появление ареала щелочно-базитовых пород было обусловлено, очевидно, наличием области высокой флюидо- и магмопроницаемости земной коры и существованием мантийного плюма в узле пересечения двух крупных линеаментных зон – долгоживущего раннепротерозойского Осницко-Микашевичского вулканоплутонического пояса северо-восточного простирания и наложенной зоны тектономагматической активизации, протягивающейся в северо-западном направлении вдоль края Восточно-Европейского кратона и фиксируемой поясом рапакиви-гранитных плутонов. Последовательная смена субщелочного магматизма щелочно-базитовым отражает замедление процессов растяжения земной, которое, в конечном счете, привело к полному прекращению раннепротерозойского магматизма на данной территории.

 

Литература

1. Грин Д.Х., Рингвуд А.Э. Происхождение базальтовых магм // Петрология верхней мантии. М.: Мир, 1968. С. 132–227.

2. Кадик А.А., Луканин О.А., Лапин И.В. Физико-химические условия эволюции базальтовых магм в приповерхностных очагах// М.: Наука, 1990. 346 с.

3. Когарко Л.Н. Проблемы генезиса агпаитовых магм. М// Наука, 1977. 294 с.

4. Кононова В.А., Марков В.К., Наседкин В.В., Рябинин Ю.Н., Лапутина И.П., Тимофеева И.А. Плавление тералита при давлении 5–15 кбар в присутствии воды и вопросы формирования серий щелочных и основных пород // Петрология и рудоносность индикаторных магматических формаций. М.: Наука, 1981. С. 157–181.

5. Шарков Е.В., Богатиков О.А. Парагенезисы минералов щелочно-габброидных серий пород как отражение режимов дифференциации магмы// Петрология и рудоносность индикаторных магматических формаций. М.: Наука, 1981. С. 21–35.