Лаборатория редкометального магматизма

Главным направлением научных исследований коллектива Лаборатории является петрология и геохимия рудоносных магматических пород, в том числе выявление состава и источников редкометальных магм и их связи с корообразующими процессами и процессами глубинной геодинамики в целях создания генетической концепции связи оруденения с магматизмом. Эта проблема является традиционной в отечественной геологии и развивалась такими выдающимися учеными, как академики Ф.Ю. Левинсон-Лессинг, А.Н. Заварицкий, Д.С. Коржинский, Л.В. Таусон, В.И. Коваленко и многими другими. Работы, выполняемые в Лаборатории редкометального магматизма ИГЕМ РАН, развивают исследования предшественников на новом уровне.

Исследования коллектива Лаборатории проводятся в рамках Государственного задания, проектов РНФ и РФФИ, мегагранта Минобрнауки Российской Федерации. Опорным регионом для проводимых исследований стали редкометальные магматические комплексы Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП). 

Основные направления исследований Лаборатории:

• Изучение процессов коро-мантийного взаимодействия при формировании внутриконтинентальных магматических провинций ЦАСП. 
• Изучение состава источников магматизма и определение роли карбонатной среды в формировании щелочных магматических комплексов и их рудоносности.
• Оценка роли процессов кристаллизационной дифференциации мантийных магм и анатексиса различных коровых пород в генезисе гранитоидов I- и A-типа 
• Оценка физико-химических условий образования редкометальных расплавов, изучение роли магматических процессов (кристаллизационной дифференциации, жидкостной несмесимости, контаминации) в их формировании.
• Реконструкция пространственного распределения мантийных источников магм магматических комплексов  ЦАСП.

В последние годы в Лаборатории были получены следующие важнейшие результаты: 

Определены особенности тектонической эволюции докембрийских террейнов, участвующих строении ЦАСП. Показано, что докембрийские террейны являются фрагментами:

1. ювенильной неопротерозойской коры; 
2. мезо- и ранненепротерозойской коры, сформированной при рециклинге раннедокембрийских образований. 

В эволюции террейнов выделен интервал 800–700 млн лет, совпавший по времени с расколом суперконтинента Родиния, что позволило связать историю формирования докембрийских террейнов ЦАСП с процессами, протекавшими в краевой Сибирско-Таримской части Родинии и обрамляющем ее палеоокеане. 

Выделены эпохи внутриплитного магматизма в истории формирования и преобразования континентальной коры ЦАСП и установлены соответствующие им области:

• позднерифейская – распад Родинии, проявление щелочного магматизма по краю Сибирского кратона; 
• позднекембрийская – раннеордовикская – формирование крупной магматической провинции (LIP) в раннекаледонских структурах Северо-Западной Монголии и Тувы;
• среднепалеозойская – образование Алтае-Саянской рифтовой системы и сопряженной с ней LIP;
• позднепалеозойская – раннемезозойская: образование Таримской и Сибирской трапповых провинций, Центрально-Азиатской системы зональных магматических ареалов с гигантскими батолитами;
• позднемезозойская – кайнозойская – образование внутриконтинентальной магматической провинции Центральной и Восточной Азии.

Схема размещения позднепалеозойских – раннемезозойских крупных изверженных областей (LIP), в том числе зональных магматических областей с батолитовыми ядрами в Северной Азии.

Выполнены палеогеодинамические реконструкции, показавшие, что столь широкое участие мантийных плюмов в формировании и преобразовании коры ЦАОП было связано с миграцией Сибирского континента над скоплением горячих точек Африканского суперплюма.

Палеогеографическое положение Сибирского континента в интервале времени 570 - 0 млн. лет, при перемещении континента над Африканской LLSVP.

Мантийные плюмы: черный квадрат – Алтае-Саянский, зеленая звезда - Вилюйский, красный круг – Исландский (Сибирский трапповый). Стрелками показаны направления перемещений континента, цифрами указан возраст в млн. лет, отвечающий тому или иному положению континента.

На примере Хангайского батолита показано, что гигантские батолиты ЦАСП представляют особый класс анорогенных гранитоидов, формирование которых контролировалось воздействием мантийных плюмов на литосферу складчатых областей. Получены изотопно-геохимические характеристики мантийных магм, участвовавших в батолитообразовании. Их состав определялся более высоким, чем в деплетированной мантии U/Pb отношением (μ=9.5), а также более низким значением ɛNd(t) = (0 – +2).

Модель формирования зонального магматического ареала с батолитовым ядром над мантийным плюмом.

Обосновано выделение позднемезозойской - кайнозойской магматической провинции Востока Азии. Формирование провинции связывается со сложной геодинамической обстановкой взаимодействия конвергентной границы с горячим полем мантии одной из ветвей Тихоокеанского суперплюма. Во фронтальной части зоны конвергенции, граничащей с литосферой Тихого океана, преобладали субдукционные механизмы магмообразования и формировались краевые магматические пояса. В западной части провинции вдали от зоны конвергенции возникли внутриплитные вулканические области, связанные с активностью мантийных плюмов.

Обосновано выделение Восточно-Саянской редкометальной металлогенической зоны (ВСРМЗ), включающей ряд месторождений-гигантов (Улуг-Танзек, Зашихинское и др.). Ее позиция определяется крупным литосферным расколом, отделившим кристаллические комплексы докембрия от складчатых структур раннего палеозоя. В развитии зоны установлено два продуктивных этапа: раннепалеозойский (490-445 млн лет) и позднепалеозойский (310-285 млн лет), связанные с образованием соответствующих по возрасту Алтае-Саянской и Баргузинской крупных магматических провинций.

Позднекайнозойская Южно-Хангайская вулканическая область и особенности ее глубинной структуры по (Chen et al., 2015).

Выполнены палеомагнитные реконструкции для областей проявления редкометального магматизма в Ю-З складчатом обрамлении Сибирской платформы. Установлено, что, начиная с ордовика, они входили  в состав Сибирского континента, что позволяет связать формирование таких областей с прохождением континента над серией мантийных плюмов.

Определены закономерности формирования  трахибазальт-трахит-комендит-пантеллеритового вулкана Чанбайшань Тяньчи (С-В Китай), являющегося действующей моделью редкометальной рудно-магматической системы. Показано, что образование щелочно-салических пантеллеритовых и комендитовых расплавов, резко обогащенных Th, Nb, Ta, Zr, РЗЭ, происходила при дифференциации исходной базальтовой магмы в системе малоглубинных магматических камер (13–3.5 км).

Исследования расплавных включений в минералах редкометальных риолитов раннемезозойских (Центральная Монголия) бимодальных ассоциаций показали, что образование этих пород происходило в результате глубокой дифференциации исходных магм. Обогащение расплавов щелочами и летучими (F и H2O) способствовало значительному концентрированию в них редких (Zr, Nb, Rb, Y, Th, РЗЭ) элементов. Установлено, что на поздних стадиях эволюции комендитовых и пантеллеритовых магм происходило отделение солевого фторидного расплава с экстракцией значительных содержаний Li.

Сотрудники Лаборатории участвуют в совместных исследованиях с учеными Института геологии и минеральных ресурсов АН Монголии и Пекинского Университета (Китай).

Модель формирования магматической системы вулкана Чанбайшань.