Статья: Геохимическая характеристика агатоносных базальтов центрального Кузбасса (Кемеровская область)

Приводятся данные о содержании редких и редкоземельных элементов в агатоносных базальтах Кузбасского магматического ареала (см. рис. 3, 4).

В целом можно говорить о схожести характера распределения редких элементов для образцов Салтымаковского хребта и участка Терсюк. Для всех участков отмечены повышенные содержания Ti, V, Mn, Zn, Sr, Zr, Ba. Все пробы характеризуются преобладанием легких лантаноидов над тяжелыми (La/Yb)ch - 6,0-5,1 и деплетированы тяжелыми (Sm/Yb)ch- 2,2-2,0. Характерно наличие минимумов высокозарядных элементов (HFSE) - Nb, Та. Спектры РЗЭ обогащены легкими элементами относительно хондрита ((La/Sm)n = 2,3-2,7). Низкое отношение (Gd/Yb)n = 1,5-1,6 в наших базальтах коррелирует с данными [Буслов и др., 2010], что допускает, по их мнению, мантийный источник плавления на уровне шпинелевой фации. Наши показатели также коррелируют и с данными [Наставко и др., 2012] по распределению элементов для пород Салтымаковского комплекса, нормированных по примитивной мантии (РМ) (см. табл. 2, рис. 4).

В породах Салтымаковского комплекса наблюдается обогащенность легкими лантаноидами (La/Yb) - 2,0-1,7, и крупноионным илитофильными элементами ((U/La) - 2,9-1,8, и деплетированность тяжелыми лантаноидами (Gd/Yb)pM- 0,6-0,5. Деплетированность тяжелыми лантаноидами может свидетельствовать о присутствии граната в родоначальных расплавах [Медведев и др., 2003], а обогащенность легкими РЗЭ - о мантийном источнике. Величина европиевой аномалии в образце Терс. 1 (агатоносный слой) - 0,89, а в образце Терс. 2 (неагатоносный верхний слой) - 0,80, что может говорить о более восстановительной среде в агатоносном слое (рис. 3). Дело в том, что концентратором Euв базальтах является плагиоклаз. Известно, что в плагиоклазе накапливается главным образом восстановленная форма Eu (Eu2+) [Беликова, Мороз, 2016], а для этого нужны определенные восстановительные условия среды. Величина европиевой аномалии в пробе Салт. (агатоносный слой) и аналогичной пробы участка Терсюкпримерно одинаковая - 0,88 и 0,89 соответственно. Суммарное содержание РЗЭ достаточно высокое для всех проб - от 153 до 197,4 г/т (см. табл. 1)

Рис. 3. Нормированные на хондрит [Sun, McDonough, 1989] графики распределения редкоземельных элементов во вмещающих базальтах: 1-3 - участок Терсюк, 5 - Салтымаковский

Таблица 2. Элементы-примеси в базальтах Караканского хребта по [Наставко и др., 2012]

геологический базальт деплетированность

В агатоносном слое (проба Терс. 1) происходил, возможно, вынос РЗЭ, так как сумма РЗЭ в пробе Терс. 1 меньше, чем в пробе Терс. 2 (табл. 1). Несмотря на геохимическую схожесть проб базальтов Салтымаковского проявления и участка Терсюк, образцы базальтов Терсюк относительно Салтымаковских содержат большее количество Cr, Ni, Cu, Со, Mn, V. В то же время в агатах, изученных нами ранее [Звягинцева, 2018], наблюдается обратная картина: в салтымаковских агатах значительно больше концентрация Cr, Ni, Cu, V, Co относительно терсюкских образцов. Соответственно, «Салтымаковские флюиды» более интенсивно заимствовали эти элементы из базальтов, нежели Терсюкские. Отсюда и различная обогащенность элементами.

В табл. 2 приводятся данные по элементам- примесям для базальтов Караканского хребта, который простирается в северо-западном направлении южнее на 30 км Ажендаровского хребта и Тарадановского увала. По приведенному редкоэлементному составу и концентрациям в целом наблюдается схожесть с изученными нами образцами, но есть и различия. В частности, в образцах Караканского хребта содержание Rb в несколько раз больше, чем в образцах Салтымаковского хребта и участка Терсюк. Подобная картина отмечается для Cs. Что касается концентраций Crи Со, то отмечается примерно одинаковое содержание этих элементов для образцов Салтымаковского и Караканского хребтов, но образцы участка Терсюк отличаются повышенным содержанием (см. табл. 2). В Караканских образцах чуть больше La, Gd, Tb (см. рис. 3).

На дискриминационной диаграмме Ti-Zrдля базальтов (модификация Дж. Пирса) [Интерпретация... 2001] наши образцы попадают в поле внутриплитных базальтов близко к границе с базальтами вулканических дуг (рис. 5).

Образцы исследуемых пород характеризуются высокими содержаниями V (170-280 ррт), особенно терсюкские базальты, что отмечается для пород трапповой формации Сибири [Борисенко, 1973]. На рисунке даны графики соотношений Zr-Nb(а) и Zr- Ti (b) для образцов авторов в сравнении с другими базальтами. По диаграмме Zr-Ti (b) точки наших образцов располагаются в поле точек Кузбасских базальтов по данным [Буслов и др., 2010; Davies, 2010], сюда же попадают образцы сыверминского типа Восточно-Сибирских траппов (рис. 6).

Рис. 4. Нормированные на примитивную мантию [Sun and Mc Donough, 1989] графики распределения РЗЭ во вмещающих базальтах: 1-3 - участок Терсюк, 5 - Салтымаковский

Рис. 5. Дискриминационная диаграмма Ti-Zr для базальтов, модификация Дж. Пирса: Желтые точки: 1-3 - базальт участка Терсюк; 5 - базальт Салтымаковского хребта. MORB - базальты срединно-океанических хребтов; Within-plate - внутриплитные базальты; Volcanic-ark- базальты вулканических дуг

Рис. 6. Графики соотношений Zr-Nb(а) и Zr-Ti (b)в сравнении со спектрами кузбасских базальтов по данным [Буслов и др., 2010], траппов Западной и Восточной Сибири, базальтов Килауэа, океанического плато (Онтонг-Джава), N-MORB и Параны: 1-6 - пермотриасовые базальты: 1 - Кузнецкого бассейна [Буслов и др., 2010]; 2 - Кузнецкого бассейна [Крук и др., 1999]; 35 - Восточно-Сибирских траппов: 3 - сыверминская, 4 - ивакинская, 5 - надеждинская свиты; 6 - Уренгойского рифта Западно-Сибирского бассейна; 7 - триасовые базальты Северо-Монгольской магматической области, 8 - пермотриасовые базальты Кузбасса (авторские данные)

Такие сходные показатели могут быть объяснены наличием одного мантийного источника для данных образцов. По этим соотношениям кузбасские базальты близки к базальтам сыверминской свиты сибирских траппов.

Выводы

Таким образом, все исследуемые базальты попадают в поле внутриплитных базальтов (Within-plate) близко к границе с базальтами вулканических дуг. По геохимическому составу они схожи между собой. Незначительные отличия отмечены для базальтов участка Терсюк, которые более обогащены Cr, Со, Mn, V относительно Салтымаковского хребта, тогда как в самих агатах ранее было отмечено пониженное содержание этих элементов для участка Терсюк относительно агатов Салтымаковского хребта и Ажендаровского (д. Ключи) [Звягинцева, 2018], что можетбыть следствием более активного выноса этих элементов из базальтов Салтымаковского хребта. Спектры РЗЭ обогащены легкими элементами ((La/Sm)n = = 2,3-2,7). Низкое отношение (Gd/Yb)n = 1,5-1,6 в исследуемых базальтах коррелирует с данными других исследователей и подтверждает допущение о мантийном источнике плавления на уровне шпинелевой фации. По соотношению Ti-Zr кузбасские базальты близки к базальтам сыверминской свиты сибирских траппов, что может быть следствием единого мантийного источника.

Литература

1. Беликова Г.И., Мороз Т.Н. Индикаторная роль европиевой аномалии в эволюции минералообразующих сред // Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии, Башкортостана, Урала и сопредельных территорий. 2016. № 11. С. 84-86.

2. Болтухин В.П., Ивличева Т.И. Оценка продуктов пермо-триасового вулканизма в Кузбассе с целью выявления их промышленной цеолитоносности и перспектива на другие полезные ископаемые. Новокузнецк, 1984. 212 с.

3. Борисенко Л.Ф. Ванадий. М.: Недра, 1973. 192 с.

4. Буслов М.М., Сафонова И.Ю., Федосеев Г. С., Рейков М., Дэвис К., Бабин Г.А Пермотриасовый плюмовый магматизм Кузнецкого бассейна (Центральная Азия): геология, геохронология, геохимия // Геология и геофизика. 2010. Т. 51, № 9. C. 1310-1328.

5. Звягинцева Е.В. Геохимическая характеристика кварц-халцедоновых образований Кузбасского магматического ареала // Вестник Института геологии Коми научного центра УрО РАН. 2018. № 4 (280). C. 19-26. DOI: 10.19110/2221-1381-2018-4-19-25

6. Интерпретация геохимических данных: учеб.пособие. / Е.В. Скляров и др. ; под ред. Е.В. Склярова. М.: Интермет-Инжиниринг, 2001. 288 c.

7. Казаков А.М., Константинов А.Г., Курушин Н.И. Стратиграфия нефтегазоносных бассейнов Сибири. Триасовая система. Новосибирск: СО РАН. 2002. 322 c.

8. Крук Н.Н., Плотников А.В., Владимиров А.Г., Кутолин В. А. Геохимия и геодинамические условия формирования траппов Кузбасса // Доклады РАН, 1999, т. 369, № 6, С. 812-815.

9. Кутолин В. А. Трапповая формация Кузбасса. Новосибирск: СО АН СССР, 1963. 122 c.

10. Медведев А.Я., Альмухамедов А.И., Кирда Н.П. Геохимия пермо-триасовых вулканитов Западной Сибири // Геология и геофизика, 2003. Т. 44, № 1-2. С. 86-100.

11. Наставко А.В., Бородина Е.В., Изох А.Э. Петролого-минералогические особенности вулканитов центральной части Кузбасса (Южная Сибирь) // Геология и геофизика. 2012. Т. 53, № 4. C. 435-449.

12. Лавренов П.Ф., Снежко Б.А., Щигрев А.Ф., Дмитриева Н.В., Филиппова Н.Е., Носков Ю.С., Зейферт Л.Л. Государственная геологическая карта Российской федерации. Масштаб 1: 200 000. 2-е изд. Серия Кузбасская. Лист N-45-IX (Крапи-винский). Объяснительная записка. М.: МФ ВСЕГЕИ, 2015. 156 с.

13. Юрьев А.И. Отчет по результатам поисково-оценочных работ в междуречье рр. Нижняя и Средняя Терсь с целью оценки миндалекаменных базальтов на поделочные и коллекционные агаты. Новокузнецк, 1992. 65 с.

14. Davies C., Allen M.B., Buslov M.M., Safonova I. Deposition in the Kuznetsk Basin, Siberia: insights into the Permian-Triassic transition and the Mesozoic evolution of Central Asia // Paleogeography, Paleoclimatology, Paleoecology. 2010. V. 295, № 1-2. P. 307-322.

15. Hetzel R., Glodny J. A crustal-scale, orogen-parallel strike-slip fault in the Middle Urals: age, magnitude of displacement, and geodynamic significance// Int. J. Earth Sci. 2002. V. 91. Р. 231-245.

16. Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Magmatism in the ocean basins // Geol. Soc. Spec. 1989. № 42. P. 313-345.

References

1. Belikova G. I., Moroz T. N. The indicator role of the Europium anomaly in the evolution of mineral-forming media / / Geology, minerals and problems of geoecology, Bashkortostan, the Urals and adjacent territories. 2016. No. 11. pp. 84-86.

2. Boltukhin V. P., Ivlicheva T. I. Evaluation of Permo-Triassic volcanism products in the Kuzbass in order to identify their industrial zeolite content and prospects for other minerals. Novokuznetsk, 1984. 212 p.

3. Borisenko L. F. Vanadium. M.: Nedra, 1973. 192 p.

4. Buslov M. M., Safonova I. Yu., Fedoseev G. S., Reikov M., Davis K., Babin G. A. Permian plume magmatism of the Kuznetsk basin (Central Asia): geology, geochronology, geochemistry // Geology and geophysics. 2010. Vol. 51, No. 9. C. 1310-1328.

5. Zvyagintseva E. V. Geochemical characteristics of quartz-chalcedony formations of the Kuzbass magmatic area // Bulletin of the Institute of Geology of the Komi Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. 2018. No. 4 (280). C. 19-26. DOI: 10.19110/2221-1381-2018-4-19-25

6. Interpretation of geochemical data: textbook.manual. / E. V. Sklyarov et al.; edited by E. V. Sklyarov. M.: Intermet-Engineering, 2001. 288 p.

7. Kazakov A.M., Konstantinov A. G., Kurushin N. I. Stratigraphy of oil and gas basins of Siberia. The Triassic system. Novosibirsk: SB RAS. 2002. 322 p.

8. Kruk N. N., Plotnikov A.V., Vladimirov A. G., Kutolin V. A. Geochemistry and geodynamic conditions of the Kuzbass trap formation / / Reports of the Russian Academy of Sciences, 1999, vol. 369, No. 6, pp. 812-815.

9. Kutolin V. A. The Kuzbass trap formation. Novosibirsk: SB of the USSR Academy of Sciences, 1963. 122 p.

10. Medvedev, A. Ya., Almukhamedov, A. I., Cerda N. P. Geochemistry of Permian-Triassic volcanic rocks of West Siberia // Russian Geology and Geophysics, 2003. Vol. 44, No. 1-2. P. 86-100.

11. Nastavka A. V., Borodina E. V., Izokh A. E. Petrological-mineralogical characteristics of volcanic rocks of the Central part of the Kuznetsk basin (southern Siberia) // Russian Geology and Geophysics. 2012. Vol. 53, No. 4. C. 435-449.

12. Lavrenov P. F., Snezhko B. A., Shchigrev A. F., Dmitrieva N. V., Filippova N. E., Noskov Yu. S., Seifert L. L. State Geological Map of the Russian Federation. Scale 1: 200 000. 2nd ed. Kuzbass series. Sheet N-45-IX (Krapi-vinsky). Explanatory note. Moscow: MF VSEGEI, 2015. 156 p.

13. Yuryev A. I. Report on the results of search and evaluation works in mezhdurechye pp. The Lower and Middle Ters for the purpose of evaluating almond-stone basalts for ornamental and collectible agates. Novokuznetsk, 1992. 65 p.

14. Davies C., Allen M.B., Buslov M.M., Safonova I. Deposition in the Kuznetsk Basin, Siberia: insights into the Permian-Triassic transition and the Mesozoic evolution of Central Asia // Paleogeography, Paleoclimatology, Paleoecology. 2010. V. 295, № 1-2. P. 307-322.

15. Hetzel R., Glodny J. A crustal-scale, orogen-parallel strike-slip fault in the Middle Urals: age, magnitude of displacement, and geodynamic significance / / Int. J. Earth Sci. 2002. V. 91. pp. 231-245.

16. Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Magmatism in the ocean basins // Geol. Soc. Spec. 1989. № 42. P. 313-345.