Остров Врангеля расположен в 140 км к северу от Чукотского полуострова между Восточно-Сибирским и Чукотским морями. Благодаря своему положению остров является ключевым объектом для понимания структуры и истории формирования и эволюции Азиатского шельфа Восточной Арктики. Геологические данные по составу отложений, обстановкам их накопления, характеру и возрасту деформаций имеют важное значение для интерпретации геофизических профилей и прогнозу размещения углеводородного сырья.

Остров сложен докембрийским метаморфическим фундаментом (врангелевский комплекс) и палеозойско-триасовым осадочным чехлом [Косько и др., 2003; Тильман и др., 1964]. Они образуют сложную покровно-складчатую структуру северной вергентности, осложненную сдвигами северо-западного простирания. Кроме того, известны проявления магматизма, основная масса которого связана с метаморфическим комплексом и имеет допалеозойский возраст. В центральной части о-ва к северу от Главного надвига, в бассейне рек Неизвестная и Красный Флаг развиты эффузивы кислого и основного состава, которые относятся предположительно к каменноугольному возрасту [Косько и др., 2003]. В геохимическом плане эффузивы оставались слабоизученными, что не позволяло сделать вывод об их геодинамической принадлежности.

Во время шведско-американо-российской экспедиции 2006 г ., организованной Геологическим институтом РАН, С.Д. Соколовым, М.И. Тучковой и В.Е. Вержбицким были охарактеризованы и собраны для дальнейшего изучения каменноугольные основные вулканиты, обнажающиеся по бортам долины р. Неизвестная. Они перекрываются известняками среднего карбона с базальными конгломератами в основании, содержащими обломки вулканитов, метаморфических пород и известняков. Вулканиты несут следы рассланцевания и зеленокаменного изменения, но степень их метаморфизма ниже, чем в породах врангелевского комплекса.

Петрографически базальты достаточно однообразны. Это породы с порфировой структурой. Порфировые выделения представлены плагиоклазом и клинопироксеном (авгит). Часто участки между лейстами заполнены бурым девитрифицированным стеклом, проросшим дендритами рудного минерала. Породы испытали зеленокаменное изменение, во многих случаях довольно значительное, выраженное в альбитизации плагиоклаза, хлоритизации клинопироксена, развитии вторичного рудного минерала и кварц-кальцитовых прожилков. Во многих случаях породы представляют собой эпидот-хлоритовые зеленые сланцы с псевдоморфозами эпидота по фенокристаллам и трахитоидным расположением минералов основной ткани.

Было проанализировано 7 образцов базальтов, в которых определены содержания петрогенных и рассеянных элементов. На классификационной диаграмме зависимости кремнекислотности от суммы щелочей фигуративные точки проанализированных пород образуют достаточно плотную группу в поле основных пород. Один из изученных образцов (06-64/1) попадает в поле средних пород. Все изученные породы характеризуются пониженной магнезиальностью (Mg^# = 46,5-5,4) (Mg^# = 100MgO/(MgO+FeOt)), что может говорить о высокой степени дифференциации пород. С падением магнезиальности характерно накопление FeOt² (FeOt =FeO+0.9Fe₂O₃), TiO₂ и щелочей наряду с уменьшением содержания СаО и А1₂О₃. На петрохимических диаграммах зависимости магнезиальности от FeOt, TiO₂ и щелочей видно, что форма тренда имеет изогнутую форму. Восходящее направление отражает накопление данных оксидов, что, по-видимому, контролируется процессом фракционирования в промежуточных магматических камерах. За смену направления тренда отвечают фигуративные точки обр. 06-64/1. Видимо, данная порода является наиболее дифференцированным членом из всех проанализированных образцов и, возможно, отвечает составу расплава, близкого к остаточному. Такой же тренд, только с противоположной направленностью вектора, отмечается на диаграммах зависимости Mg от СаО. В целом породы содержат достаточно много TiO₂ (1,15-3,31 мас. %) и FeOt (7,53-17,55). На диаграмме AFM породы образуют тренд с обогащением железа, небольшими колебаниями содержания щелочей, что соответствует толеитовому тренду. Отличительными чертами состава проанализированных образцов от составов MORB базальтов, является более высокие содержания щелочей, FeOt, TiO₂ и более низкие концентрации СаО и А1₂О₃, а также более низкие значения магнезиального числа против более высоких FeO/MgO отношений. Такая характеристика состава возможна ввиду того, что расплав испытал глубинное фракционирование оливина в промежуточных очагах. Это подтверждается низкими содержаниями Ni (9,7-114 г/т) и Cr (16-135 г/т). Высокое содержание LILE указывает, что источник данных расплавов не был деплетирован. Таким образом, можно делать вывод о том, что породы не являются аналогами примитивных базальтов MORB.

Содержания большинства рассеянных элементов продемонстрированы мультиэлементной диаграммой, где изучаемые образцы нормированы к N-MORB базальту (рис. 1).

Для всех образцов характерно значительное обогащение всеми рассеянными элементами относительно N-MORB. При этом наблюдается относительное обогащение крупноионными литофильными элементами (такими, как Pb, Th, Rb, Sr, Ba) относительно высокозарядных (Ba_n/La_n = 0,7-10,2). Спектры распределения всех образцов имеют четко выраженные отрицательные Nb-Ta и Zr аномалии. Отмечаются высокие содержания REE, и составляют (La+Sm+Yb)n от 64,3 до 166,71 хондритовых норм. Спектры распределения имеют отрицательный наклон. Наблюдается обогащение легких REE относительно тяжелых и средних REE, что обусловливает высокие отношения (La/Yb)n от 2,5 до 4,3, (La/Sm)n - от 1,5 до 2,2 хондритовых норм. Деплетированность некоторыми высокозарядными элементами, такими как Nb, Та и Zr, выраженных минимумами в спектрах распределения на мультиэлементных диаграммах, указывают на признаки образования данных пород из расплавов, образовавшихся в надсубдукционной обстановке. Однако ряд признаков, высокие концентрации HFSE относительно N-MORB, а также чрезмерное высокое содержание TiO₂, говорит, что данные породы не могли образовываться в надсубдукционных обстановках.

На дискриминантных диаграммах фигуративные точки составов изучаемых пород образуют плотную группу в поле внутриплитных образований (рис. 2, а, б).

Таким образом, можно предположить, что каменноугольный вулканизм о-ва Врангеля был связан с аномальным (плюмовым) магматизмом. Однако определить - происходило ли излияние лав в обстановке рифтогенеза [Косько и др., 2003] или внутрибассейнового поднятия - еще не представляется возможным. Кроме того, присутствие «субдукционных» признаков в составе пород требуют дальнейшего изучения и объяснения.

Исследования были выполнены в рамках проекта РФФИ (08-05-00547), программы ОНЗ-14 и НШ-3172.2008.5 (госконтракт № 02.515.12.0014) и гранта молодых ученых ГИН РАН.

Литература

1. Косько М.К., Авдюничев В.В., Ганелин В.Г. и др. Остров Врангеля: геологическое строение, минералогия, геоэкология. М.: СПб.: ВНИИОкеангеология, 2003. 137 с.

2. Тильман С.М., Бялобжеский С.Г., Чехов А.Д. Геологическое строение острова Врангеля // Тр. СВКНИИ. Вып. 11. Магадан, 1964. С. 53-97.

3. Pearce J.A., Сапп J.R. Tectonic setting of basic volcanic rocks determined using trace elements analyses // Earth Planet. Sci. Lett. 1973. V. 19. P. 290-300.

4. Pearce J.A., Gale G.H. Identification of ore-deposition environment from trace element geochemistry of associated igneous host rocks // Geol. Soc. Spec. Publ. 1977. V. 7. P. 14-24.

5. Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematic of oceanic basalts: Implications for mantle composition and processes // Magmatism in the Ocean Basins. Geol. Soc. Spec. Publ. 1989. V. 42. P. 313-345.

Ссылка на статью:

Моисеев А.В., Соколов С.Д. Геохимическая характеристика палеозойских основных вулканитов о-ва Врангеля. Геология полярных областей Земли. Материалы XLII Тектонического совещания. Том 2, 2009, с. 62-66.