Салтага-Тасский раннемеловой гранитный массив на северо-западе Верхояно-Колымского орогена: морфология, состав и условия становления

   На примере Салтага-Тасского раннемелового (140–144 млн лет) гранитного массива показана возможность решения одной из наиболее дискутируемых проблем магматической геологии – определения путей и механизма транспортировки расплавов и завоевания ими пространства в верхних горизонтах земной коры. Рассматриваются строение и состав Салтага-Тасского гранитного массива, локализованного в пределах Сыачанского прогиба Уяндино-Ясачненского островодужного магматического пояса. Массив имеет сложную форму с сочетанием хонолита, обнаженного до придонной части, на 800–1000 м, примыкающего к нему пластового тела, обнаженного на полную мощность (300–400 м) вместе с подводящими каналами и расщепляющегося в своей северо-восточной оконечности на серию протяженных (3–5 км) апофиз. Материнский расплав генерировался при парциальном плавлении нижнекорового субстрата, представлявшего смесь корового и мантийного вещества, под воздействием ювенильного тепла и обогащенных HCl флюидов. Внедрение расплава происходило по серии крутопадающих разломов с дальнейшим распространением вдоль ослабленной границы несогласия между двумя свитами вулканогенно-терригенных пород и подъемом вышележащей толщи. В составе массива преобладают фракционированные лейкограниты. Высокие температуры расплава (до 986 °С), амфибол-биотитовый состав, принадлежность к магнетит-ильменитовой серии, нижнекоровый генезис сближают их с гранитами I-типа, тогда как состав биотитов, соотношения петрогенных оксидов и ряд геохимических коэффициентов отвечают таковым гранитов S-типа. Установлен рост кремнекислотности и суммарной щелочности гранитов от придонных к апикальным горизонтам массива. Тренд эволюции на гаплогранитной диаграмме направленк вершине кварца. По геологическому положению массива, интрудирующего и островодужные, и коллизионные магматические образования района, и по большинству геохимических критериев геодинамическая обстановка формирования гранитов определена как постколлизионная. Приуроченность к массиву многочисленных даек щелочно-основного состава обусловлена проявлением здесь в постколлизионное время бимодального магматизма с одновременным плавлением коровых и мантийных субстратов.

1. White A.J. Source of granite magma. Geological Society of America, Abstracts with Programs. 1979;11:539.

2. Moyen J.F., Laurent O., Chelle-Michou C., et al. Collision vs. subduction-related magmatism: Two contrasting ways of granite formation and implications for crustal growth. Lithos. 2017;277:154–177. doi: 10.1016/j.lithos.2016.09.018

3. Clemens D., Stevens G., Farina F. The enigmatic sources of I-type granites: The peritectic connexion. Lithos. 2011; 126:174–181. doi: 10.1016/j.lithos2011.07.04.

4. McDonough W.F., Sun S.S. The composition of the Earth. Chemical Geology. 1995;120(3):223–253. doi: 10.1016/0009-2541(94)00140-4

5. Hofmann A.W. Mantle geochemistry: the message from oceanic volcanism. Nature. 1997;385:219–228. doi: 10.1038/385219a0

6. Rudnik R.L., Gao S. Composition of the Continental Crust. In: Holland E.D., Turekian K.K. (eds.) Treatise on Geochemistry (Second Edition). Elsevier; 2014, pp. 1–51. doi: 10.1016/B978-0-08-095975-7.00301-6

7. Copley A., Weller O., Bain H. Diapirs of crystal‑rich slurry explain granite emplacement temperature and duration. Scientific Reports. 2023;13:13730. doi: 10.1038/s41598-023-40805-2 EDN: FHHYCB

8. Petford N., Cruden A.R., McCaffrey K.J.W., Vigneresse J.-L. Granite magma formation, transport and emplacement in the Earth’s crust. Nature. 2000;408:669–673. doi: 10.1038/35047000

9. Corti G., Moratti G., Sani F. Relations between surface faulting and granite intrusions in analogue models of strike-slip deformation. Journal of Structural Geology. 2005;27(9):1547–1562. doi: 10.1016/j.jsg.2005.05.011

10. Galland O., Cobbold P.R., de Bremond d’Ars J., Hallot E. Rise and emplacement of magma during horizontal shortening of the brittle crust: Insights from experimental modeling. Journal of Geophysical Research Solid Earth. 2007;112:B06402. doi: 10.1029/2006JB00460

11. Brown E.H., McClelland W.C. Pluton emplacement by sheeting and vertical ballooning in part of the southeast Coast plutonic complex, British Columbia. Geological Society of America Bulletin. 2000;112(5):708–719. doi: 10.1130/00167606(2000)112%3C0708:PEBSAV%3E2.3.CO;2

12. Некрасов И.Я. Магматизм и рудоносность северовостока Верхояно-Чукотской складчатой области. М.: Изд-во АН СССР; 1962. 334 с.

13. Трунилина В.А., Роев С.П., Орлов Ю.С., Оксман В.С. Магматизм различных геодинамических обстановок (зона сочленения Верхоянской окраины Сибирского континента и Колымо-Омолонского микроконтинента). Якутск: ЯНЦ СО РАН; 1999. 168 с.

14. Петров Ю.Н., Шульгина В.С., Симонова Л.С. и др. Государственная Геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 200 000. Издание второе. Серия Яно-Индигирская. Лист R-54-XXXIII,XXXIV (Уяндинский). Объяснительная записка. М.: Московский филиал ФГБУ «ВСЕГЕИ»; 2020. 283 с.

15. Тектоника, геодинамика и металлогения Республики Саха (Якутия). Парфенов Л.М., Кузьмин М.И. (ред.). М.: МАИК «Наука/Интерпериодика»; 2001. 571 c.

16. Layer P.W., Newberry R., Fujita K., et al. Tectonic setting of the plutonic belts of Yakutia, northeast Russia, based on 40Ar/39Ar geochronology and trace element geochemistry. Geology. 2001;29(2):167–173.

17. Putirka K.D. Igneous thermometers and barometers based on plagioclase + liquid equilibria: Tests of some existing models and new calibrations. American Mineralogist. 2005;90(2-3): 336–346. doi: 10.2138/am.2005.1449

18. Rudolfi R., Renzolli A. Calcic amphiboles in calc-alkaline and alkaline magmas: thermobarometric and chemometric empirical equations valid up to 1130o C and 2,2 GPa. Contributions to Mineralogy and Petrology. 2012;163:877–895. doi: 10.1007/s00410-011-0704-6.

19. Putirka K. Amphibole thermometers and barometers for igneous systems and some implications for eruption mechanismus of felsic magmas at arc volcanoes. American Mineralogist. 2016;101(4):841–858. doi: 10.2138/am-2016-5506

20. Uchida E., Endo S., Makino V. Relationship between solidification depth of granitic rocks and formation of hydrothermal ore deposits. Resource Geology. 2007;57(1):47–56. doi: 10.1111/j.1751-3928.2006.00004.x

21. Henry D.A., Guidotti Ch.V., Thompson J.A. The Tisaturation surface for low-to-medium pressure metapelitic biotites: Implications for geothermometry and Ti-substitution mechanismus. American Mineralogist. 2005;90(2-3):316–328. doi: 10.2138/am.2005.1498

22. Wones D.R., Eugster H.P. Stability of biotite: experiment, theory and application. American Mineralogist. 1965; 50(9):1228–1272. Available at: http://www.minsocam.org/ammin/AM50/AM50_1228.pdf

23. Гусев А.И. Типизация гранитоидов на основе соcтавов биотитов. Успехи современного еcтествознания. 2009;(4):54–57.

24. Brimhall G.H., Crerar D.A. Ore fluids: Magmatic to supergene. In: Carmichael I., Eugster H. (eds). Termodynamic and modeling of geological materials: Minerals, fluids and melts. Berlin, Boston: De Gruyter; 1987, pp. 235–322. doi: 10.1515/9781501508950-010

25. Abdel-Rahman A-F.M. Nature of biotites from alkaline, calc-alkaline, and peraluminous magmas. Journal of Petrology. 1994;35(2):525–541. doi: 10.1093/petrology/35.2.525

26. Putirka K.D. Thermometers and barometers for volcanic systems. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2008;69:61–120. doi: 10.2138/rmg.2008.69.3

27. Yavuz F. Win Pyrox: A Windows program for pyroxene calculation classification and thermobarometry. American Mineralogist. 2013;98(7):1338–1359. doi: 10.2138/am.2013.4292 EDN: RNWXVD

28. Шарпенок Л.Н., Костин А.Е., Кухаренко Е.А. TAS-диаграмма сумма щелочей – кремнезем для химической классификации плутонических пород. Региональная геология и металлогения. 2013;(56):40–50.

29. Strekeisen A., Le Maitre P.W. A chemical approximation to the modal QAPF classification of igneous rocks. Neues Yahrbuch fur Mineralogie, Abhandlungen. 1979;136:169–206.

30. Maniar P.D., Piccoli P.M. Tectonic discrimination of granitoids. Geological Society of America Bulletin. 1989;101(5):635–643. doi: 10.1130/0016-7606(1989)101%3C0635:tdog%3E2.3.co;2

31. Frost B.R., Barnes C.G., Collins W.J., et al. A geochemical classification for granitic rocks. Journal of Petrology. 2001;42:2033–2048.

32. Maeda J. Opening of the Kuril Basin deduced from the magmatic history of Central Hokkaido, northern Japan. Tectonophysics. 1990;174(3):235–255. doi: 10.1016/0040-1951(90)90324-2

33. Даценко В.М. Петрогеохимическая типизация гранитоидов юго-западного обрамления Сибирской платформы. В кн.: Юшкин Н.П. (ред.) Петрография на рубеже XXI века: Итоги и перспективы : Материалы Второго Всероссийского петрографического совещания. Т. 2. г. Сыктывкар, 27–30 июня 2000 года. Сыктывкар: Институт геологии Коми научного центра; 2000. С. 270–274.

34. Whalen J.B., Hildebrand R.S., de Juan C. Trace element discrimination of arc, slab failure, and A-type granitic rocks. Lithos. 2019;348-349:105179. doi: 10.1016/j.lithos.2019.105179

35. Gerdes A., Worner G., Henk A. Post-collisional granite generation and HT-LP metamorphism by radiogenic heating: the Variscan South Bohemian Batholith. Journal of the Geological Society. 2000;157(3):577–587. doi: 10.1144/jgs.157.3.577

36. Jung S., Pfander J.A. Source composition and melting temperatures of orogenic granitoids – constrains from CaO/Na₂O, Al₂O₃/TiO₂ and accessory mineral saturation thermometry. European Journal of Mineralogy. 2007;19(6):859–870. doi: 10.1127/0935-1221/2007/0019-1774

37. Беляев Г.М., Рудник В.А. Формационно-генетические типы гранитоидов. Л.: Недра; 1978. 168 с.

38. Janoušek V., Farrow C.M., Erban V. Interpretation of whole-rock geochemical data in igneous geochemistry: Introducing Geochemical Data Toolkit (GCDkit). Journal of Petrology. 2006;47(6):1255–1259. doi: 10.1093/petrology/egl013

39. Овчинников Л.Н. Прикладная геохимия. М.: Недра; 1990. 248 с.

40. Thornton C.P., Tuttle O.F. Chemistry of igneous rocks, differentiation index. American Journal of Science. 1960; 258(11):664–684.

41. Соколова Е.Н., Смирнов С.З., Астрелина Е.И. и др. Состав,флюидный режим и генезис онгонит-эльвановых магм Калгутинской рудно-магматической системы (Горный Алтай). Геология и геофизика. 2011;52(11):1748–1775. doi: 10.1016/j.rgg.2011.10.017 EDN: ONQJHP

42. Irber W. The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of evolving peraqluminous granite suites. Geochemica et Cosmochemica Acta. 1999;63(3):489–508. doi: 10.1016/s0016-7037(99)00027-7

43. Regelous A., Scharfenberg L., De Wall H. Origin of S-, A- and I-type granites: Petrogenetic evidence from whole rock Th/U ratio variations. Minerals. 2021;11(7). doi: 10.3390/min11070672

44. Chappell B.W., White A.J.R. Two contrasting granite types: 25 years later. Australian Journal of Earth Sciences. 2001;48(4):489–499. doi: 10.1046/j.1440-0952.2001.00882.x

45. Patino Douce A.E. What do experiments tell us about the relative contributions of crust and mantle to the origin of granitic magmas? Geological Society, London, Special Publications. 1999;168(1):55–75. doi: 10.1144/gsl.sp.1999.168.01.05

46. King P.L., White A.J.R., Chappell B.W., Allen C.M. Characterization and Origin of aluminous A-type Granites from the Lachlan Fold Belt, Southeastern Australia. Journal of Petrology. 1997;38(3):371–391. doi: 10.1093/petroj/38.3.371

47. Martin R.F. A-type granites of crustal origin ultimately result from open-system fenitization-type reactions in an extensional environment. Lithos. 2006;91(1-4):125–136. doi: 10.1016/j.lithos.2006.03.012

48. Yadav B.S., Ahmad T., Kaulina T., et al. Origin of postcollisional A-type granites in the Mahakoshal Supracrustal Belt, Central Indian Tectonic Zone, India: Zircon U–Pb ages and geochemical evidences. Journal of Asian Earth Sciences. 2020;191:104247. doi: 10.1016/j.jseaes.2020.104247

49. Batchellor R.A., Bowden P. Petrogenetic interpretation of granitoid rock series using multicationic parameters. Chemical Geology. 1985;48(1-4):43–55. doi: 10.1016/0009-2541(85)90034-8

50. Pearce J.A., Harris N.B.W., Tindle A.G. Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of the granitic rocks. Journal of Petrology. 1984;25(4):956–963. doi: 10.1093/petrology/25.4.956