Приводится обзор магматических и геодинамических процесссов, в результате которых были сформированы разрезы Алучинского и Громаднинско-Вургувеемского офиолитовых массивов на территории Западной Чукотки. Установлено, что формирование офиолитов происходило в конвергентной системе между Сибирским континентом и Прото-Арктическим океаном. В тектонической эволюции этой границы выявлены важные рубежи: ранний карбон, поздний триас и поздняя юра.

Ключевые слова: офиолиты, магматизм, геодинамика, Прото-Арктический океан, Западная Чукотка, тектоника Северо-Востока Азии.

Офиолиты Западной Чукотки являются самыми крупными на Северо-Востоке Азии. Они представлены тремя массивами плутонических пород базит-ультрабазитового состава: Громадненско-Вургувеемским, Алучинским и Атамановским общей площадью более 1000 км² [Лычагин и др., 1991; Лычагин, 1985; Парфенов, 1984; Натальин, 1984]. Массивы занимают пограничное положение соответственно между Южно-Анюйской сутурой (ЮАС) и Алазейско-Олойской складчатой зоной (АОЗ) (рис. 1). Южно-Анюйская сутура и Алазейско-Олойская складчатая зона представляют собой структуры, имеющие различную геологическую природу. Алазейско-Олойская складчатая зона входит в состав Верхояно-Колымской складчатой системы и представляет собой комплекс островодужных террейнов, общий возрастной диапазон которых соответствует среднему палеозою - раннему мелу ([Лычагин и др., 1991; Парфенов, 1984; Натальин, 1984; Зоненшайн и др., 1990; Соколов и др., 2015] и др.). Комплексы ЮАС представлены фрагментами офиолитов, вулканогенно-терригенными островодужными отложениями верхней юры - нижнего мела, деформированными мезозойскими турбидитами и терригенным акреционным меланжем. Согласно последним исследованиям [Соколов и др., 2015], ЮАС сформировалась в позднемезозойское время в результате заключительного коллизионного этапа эволюции Прото-Арктического океана, разделявшего Евразийский и Североамериканский континенты [Лычагин и др., 1991;  Парфенов, 1984; Натальин, 1984; Сеславинский, 1979; Зоненшайн и др., 1990; Соколов и др., 2015].

Таким образом, офиолиты, разделяющие АОЗ и ЮАС, являются ключом к расшифровке геодинамической истории региона, и вызывают постоянный интерес исследователей ([Лычагин и др., 1991; Лычагин, 1985; Натальин, 1984; Соколов и др., 2015; Радзивилл А.Я. и В.Я., 1975; Кораго, 2000; Ганелин и др., 2013; Ганелин, 2015] и др.). К сожалению, в конце 1980-х годов изучение офиолитов Западной Чукотки прервалось и возобновилось только в последние десять лет. В результате были получены новые данные, отражающие структуру, геохронологию, а также вещественный состав офиолитов [Ганелин и др., 2013; Ганелин, 2015]. Это позволило выделить отдельные магматические комплексы, провести их корреляцию, определить тектонические процессы, в результате которых они были сформированы, и предложить геодинамическую модель эволюции офиолитов. В настоящем сообщении представлен краткий синтез этих данных.

Комплекс мантийных ультрабазитов. Породами мантийного комплекса сложена большая часть Алучинского массива. Они представлены крупнозернистыми серпентинизированными дунит-гарцбургитами с характерными тектонизированными микроструктурами. Преимущественным распространением (70–80%) пользуются гарцбургиты. Реститовая природа ультрабазитов устанавливается по целому комплексу геохимических данных: индикаторные отношения в породах FeO/SiO₂, Cr₂O₃/SiO₂, CaO/Al₂O₃ и др. [Базылев и др., 1999], истощённая геохимия пород (La + Sm + Yb = 0,3–0,4 г/т), высокая магнезиальность (более 90) оливинов и ортопироксенов. Минералы характеризуются широкими вариациями состава, в частности хромистостью шпинелида и глинозёмистостью ортопироксена (Cr^# Spl = 0,26–0,65; Al₂O₃ = 1–4 мас.%). Это свидетельствует о сложной истории формирования перидотитов как в океанической, так и в надсубдукционной геодинамической обстановке.

Тектоническое совмещение гетерогенных ультрабазитов представляется маловероятным, поскольку породы с различными вещественными характеристиками присутствуют в пределах единых блоков. Комплекс геохимических данных сближает ультрабазиты Алучинского массива с гетерогенными ультрабазитами Идзу-Бонин-Марианской системы (ИБМ), для которых была детально разработана геохимическая модель формирования [Parkinson, Pearce, 1998]. Согласно этой модели абиссальные перидотиты, сформировавшиеся в спрединговой обстановке, в ходе дальнейшей тектонической эволюции попадают в область субдукции, где испытывают повторное плавление, с образованием ультрабазитов с надсубдукционными характеристиками. При этом часть абиссальных перидотитов вступает в реакцию с новообразованными расплавами, в результате чего образуются ультрабазиты с промежуточными характеристиками, которые могут рассматриваться как переходные от абиссальных к надсубдукционным. Описанный процесс наглядно отражается на диаграммах для различных параметров вещественного состава. Например, на диаграмме зависимости фугитивности кислорода от хромистости шпинелида [Parkinson, Pearce, 1998] хорошо видно, что ультрабазиты Алучинского массива соответствуют всем стадиям эволюции ультрабазитов ИБМ (рис. 2) [Ганелин, 2015].

Комплекс нижнекоровых (кумулятивных пород). Плутонические породы ультрабазит-базитового состава присутствуют в Алучинском массиве и составляют большую часть Громадненско-Вургувеемского массива.

В Алучинском массиве кумулятивные породы вскрываются на западном фланге. Они занимают структурное положение между Атамановским массивом диабазов и комплексом мантийных перидотитов. Кумуляты представляют собой полосчатые породы, которые могут быть разделены на две группы. Первая группа включает в себя дуниты, верлиты с подчинённым количеством клинопироксенитов, троктолитов и оливиновых габбро. Вторая группа представлена полосчатым габбро, абсолютный возраст которого составил 306 млн лет (Ar/Ar-метод, плагиоклаз) и 280 млн лет (U/Pb-SHRIMP) (анализы проведены по одному образцу) [Ганелин и др., 2013], что соответствует позднему карбону - границе ранней–средней перми. Кумуляты Громаднинско-Вургувеемского массива на 90% представлены полосчатыми габбро-норитами, с подчинённым количеством габбро, габбро-анортозитов. Кумуляты ультраосновного состава распространены незначительно, около 5–10% пород массива. Они образуют линзовидные тела в габбро-норитах, представленные дунитами, верлитами, нередко содержащими плагиоклаз, троктолитами, оливиновым габбро. Изотопные датировки вторичных изменений кумулятивных пород, полученные Ar/Ar-методом составили 332 млн лет для плагиогранитизированного габбро-норита [Кораго, 2000] и 312 млн лет (вторичный амфибол) для амфиболизированного габбро-норита [Ганелин и др., 2013]. Возраст амфиболизированного верлита составил 296 млн лет (Ar/Ar-метод, валовый состав) [Ганелин и др., 2013]. Таким образом, время формирования нижнекоровых кумулятов Громадненско-Вургувеемского массива соответствует интервалу средний–поздний карбон и хорошо коррелирует со временем формирования кумулятов Алучинского массива.

Химический состав кумулятов определяется модальным количеством цветных минералов. В соответствии с этим на петрохимических диаграммах породы массивов распадаются на две группы, которые отличаются величиной магнезиальности (Mg^# = 73,38–52,75 - для перидотитов; 67,6–22,8 для габбро, габбро-норитов). Габброиды Громадненско-Вургувеемского массива являются более лейкократовыми. Для всех пород характерно увеличение концентраций кальция, глинозёма, титана, кремния и натрия с уменьшением магнезиальности, что является показателем процесса кристаллизационной дифференциации. Общим свойством для всех нижнекоровых пород является низкая титанистость (TiO₂ = 0,06–1,5 мас.%), низкая суммарная щёлочность, низкие концентрации и практически идентичный характер распределения рассеянных элементов, что позволяет рассматривать нижнекоровые породы обоих массивов как надсубдукционные, кристаллизовавшиеся из расплавов типа бонинитов и островодужных толеитов. Данные по составу минералов также подтверждают этот вывод [Ганелин, 2015].

Дайковые серии (верхнекоровый комплекс). Дайками диабазов и крупнозернистых габбро-диабазов сложен Атамановский массив, который расположен к западу от Алучинского и имеет с ним интрузивные и тектонические контакты. Массив представляет собой базитовую (коровую) часть Алучинских офиолитов. Среди дайковых тел, которыми сложен массив, присутствуют скрины различных серпенинизированных ультрабазитов. Согласно имеющимся изотопным датировкам, возраст диабазов оценивается как позднетриасовый (230 млн лет, Ar/Ar-метод, вторичная роговая обманка) [Ганелин и др., 2013]. Различные параметры химического состава для большей части диабазов, такие как низкое содержания калия, высокое содержания титана TiO₂ (1,43–1,93 мас.%), равномерное распределение РЗЭ (La+Sm+Yb 8,8–11,4 г/т; La/Yb 0,7–0,9) указывают на то, что эти породы кристаллизовались из расплавов типа N–MORB. В то же время по ряду других характеристик составы диабазов занимают промежуточное положение между расплавами N–MORB и островодужными (рис. 3). Ультрабазиты Алучинского массива, в свою очередь, прорваны сериями диабазовых даек, образующих разрозненные тела или группирующихся в рои. Вещественный состав этих пород в большей степени соответствует островодужным толеитам, но по ряду характеристик отдельные образцы отклоняются в сторону состава N–MORB (рис. 3). Изотопные датировки практически совпадают с датировками диабазов Атамановского массива - 228 млн лет (Ar/Ar-метод, валовый состав) [Ганелин и др., 2013]. Таким образом, дайковые серии Атамановского и Алучинского массивов свидетельствуют о формировании диабазов с промежуточными характеристиками между расплавами типа толеитов N–MORB и островодужными толеитами, что характерно для процессов раскрытия задуговых бассейнов, примером которых является Марианский жёлоб (рис. 3).

В Громадненско-Вургувеемском массиве дайки также образуют две пространственно разобщённых серии. Дайки одной из них представлены редкими разрозненными маломощными телами мелкозернистых диабазов, прорывающих габброиды массива в их внутренней части. По составу дайки являются промежуточными между толеитами типа N–MORB и островодужными толеитами. Их изотопный возраст составил 264 млн лет, поздняя пермь (Ar/Ar-метод, валовый состав) [Ганелин и др., 2013]. Вторая серия дайковых тел прорывает габброиды массива в левом борту р. Коральвеем и образует обнажение протяжённостью около 2 км, представленное субвертикальными телами диабазов, габбро-диабазов, базальтов, андезито-базальтов, андезитов, дацитов. В верхней части разреза встречаются тела вулкано-кластических пород. Среди даек наблюдаются скрины габбро. Вещественный состав даек отличается ярко выраженными островодужными характеристиками: низкие содержания титана (TiO₂ = 0,4–1,4 мас.%), элементов группы железа (Cr = 40–60 г/т и Ni =30–40 г/т), повышенные содержания глинозёма Al₂O₃ = 15–16 мас.%. Распределение элементов-примесей характеризуется повышенными концентрациями лёгких и пониженными высокозарядных элементов, с выраженными Ta–Nb-минимумами.

Дайки занимают пограничное положение между габброидами массива и расположенным южнее и структурно выше островодужным вулканогенным комплексом Яракваамского субтеррейна. Датированные фаунистически вулканиты имеют раннекаменноугольно-пермский возраст [Шеховцов, Глотов, 2000]. Слагающие его средние и кислые эффузивы близки по составу к описанным дайкам [Бондаренко, 2004], что позволяет проводить корреляцию между дайками массива и эффузивами и рассматривать их как единый комплекс.

Приведённые данные по возрасту, составу и геодинамическим обстановкам формирования магматических комплексов офиолитов свидетельствуют о существовании в данном регионе, по крайней мере, с раннего карбона, энсиматической островной дуги, которая отделяла структуры Северо-Азиатского континента от Прото-Арктического океана (рис. 4) [Соколов и др., 2015]. С учётом данных, приведённых в статье, а также региональных геологических данных, в эволюции этой субдукционной зоны можно выделить несколько этапов (табл. 1).

Наиболее ранними породами являются мантийные ультрабазиты Алучинского массива океанической природы. Формирование этих пород, очевидно, должно предшествовать формированию надсубдукционных реститов и кумулятов, возраст вторичных изменений которых, согласно изотопным данным, соответствует среднему карбону (кумуляты Громадненско-Вургувеемского массива) - средней перми (кумуляты Алучинского массива). Таким образом, заложение зоны субдукции, вероятно, происходило в раннем карбоне. В предпозднетриасовое время происходит амальгамация нескольких островодужных террейнов, о чём свидетельствуют несогласно перекрывающие их позднетриасовые конгломераты, содержащие офиолитовые обломки [Соколов и др., 2015; Ганелин, 2015]. Этот процесс приводит к формированию Алазейско-Олойской островодужной системы. В позднем триасе формируются задуговые бассейны (диабазы Атамановского массива). В средней юре террейны Алазейско-Олойской системы входят в состав блоков Колымо-Омолонского супертеррейна, ([Парфенов, 1984; Соколов и др., 2015] и др.) (рис. 4).

В поздней юре прекращается спрединг в Прото-Арктическом океане, отмирает Кульполнейская дуга, под Алазейско-Олойскую ситему продолжает субдуцироваться океаническая кора остаточного позднеюрско–раннемелового Южно-Анюйского бассейна. Последовавшая затем коллизия Северо-Азиатского и Чукотского континентов привела к тектоническому скучиванию и формированию современного разреза Яракваамского террейна, фундамент которого в его северной и западной частях представлен офиолитами Громаднинско-Вургувеемского, Алучинского и Атамановского массивов.

Источник финансирования. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 14–05–00031.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лычагин П.П., Бялобжеский С.Г., Колясников Ю.А., Ликман В.Б. Магматическая история Южно-Анюйской складчатой зоны. В кн. Геология зоны перехода континент-океан на Северо-Востоке Азии (реферативное изложение результатов важнейших исследований 1985–1990 гг.). Препр. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 1991. С. 140–157.

2. Лычагин П.П. Алучинский массив и проблема офиолитовых ультрабазитов и габброидов в мезозоидах Северо-Востока СССР // Тихоокеанская геология. 1985. № 5. С. 33–41.

3. Парфенов Л.М. Континентальные окраины и островные дуги в мезозоидах северо-востока Азии. Новосибирск: Наука, 1984. 192 с.

4. Натальин Б.А. Раннемезозойские эвгеосинклинальные системы северной части тихоокеанского обрамления. М.: Наука, 1984. 135 с.

5. Сеславинский К.Б. Южно-Анюйская сутура (Западная Чукотка) // ДАН. 1979. Т. 245. № 5. С. 1181–1185.

6. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.П. Тектоника литосферных плит СССР. М.: Недра, 1990. Кн. 2. 334 с.

7. Соколов С.Д., Тучкова М.И., Ганелин А.В., Бондаренко Г.Е., Лэйер П. Тектоника Южно-Анюйской сутуры // Геотектоника. 2015. № 1. С. 5–30.

8. Радзивилл А.Я., Радзивил В. Я. Позднеюрские магматические образования Южно-Анюйского прогиба. В кн. Магматизм Северо-Востока Азии. Труды первого северо-восточного петрографического совещания, ч. II. Магадан: Магадан. кн. изд-во, 1975. С. 71–80.

9. Кораго Е. А. Магматические формации р. Бол. Анюй как индикаторы геодинамических обстановок прошлого и длительно-дискретного развития Южно-Анюйской складчатой зоны // Магматизм и метаморфизм Северо-Востока Азии. Материалы IV регионального петрографического совещания по Северо-Востоку России. Магадан, 2000. С. 187–190.

10. Ганелин А.В., Соколов С.Д., Лэйер П., Симонов В.А. Новые геохронологические данные о возрасте офиолитовых комплексов Западной Чукотки // ДАН. 2013. Т. 451. № 1. С. 60–64.

11. Ганелин А.В. Офиолитовые комплексы Западной Чукотки (строение, возраст, состав, геодинамические обстановки формирования). Автореферат дисс. канд. геол.-минерал. наук. М., 2015. 28 с.

12. Базылев Б.А., Закариадзе Г.С., Железникова-Понайотова М.Д., Колчева К., Оберхансли Р.Э., Соловьева Н.В. Петрология ультрабазитов из офиолитовой ассоциации кристаллического основания Родопского массива // Петрология. 1999. Т. 7. № 2. С. 191–212.

13. Parkinson I.J., Pearce J.A. Peridotites from the IzuBonin-Mariana forearc (ODP Leg 125): evidence for mantle melting and melt-mantle interaction in a supra-subduction zone setting // J. Petrol. 1998. V. 39. № 4. P. 1577–1618.

14. Шеховцов В.А., Глотов С.П. Государственная геологическая карта РФ 1:200 000. Сер. Олойская. Лист Q‑58-XI, XII. Объясн. зап. М.; СПб., 2000.

15. Бондаренко Г.Е. Тектоника и геодинамическая эволюция мезозоид северного обрамления Тихого океана. Автореферат дис. д-ра геол.-минерал. наук. М.: МГУ, 2004.

A.V. Ganelin, S.D. Sokolov

CORRELATION OF MAGMATIC AND TECTONIC EVENTS IN THE EVOLUTION OF THE WEST CHUKOTKA OPHIOLITES

Geological Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russian Federation

The article is an overview of the magmatic and geodynamic processes that formed Aluchin and Gromadnen-Vurguvem ophiolites in the territory of Western Chukotka. The ophiolites formed into a convergent system between the Siberian continent and the Proto-Arctic Ocean. In the tectonic evolution of this system, important milestones have been identified: the Early Carboniferous, the Later Triassic and the Late Jurassic.

Keywords: оphiolites, magmatism, geodynamics, Proto-Arctic Ocean, Western Chukotka, tectonics of North Eastern Asia.

Ссылка на статью:

Ганелин А.В., Соколов С.Д. Корреляция магматических и тектонических событий в эволюции офиолитов западной Чукотки // Доклады РАН. 2019. том 486, № 2, с. 202–207.