Late Paleoproterozoic basites of the northern Baikal area: composition and melt sources

Abstract

We present results of isotope-geochemical studies of Late Paleoproterozoic basites from intrusions located in different parts of a dike swarm traceable for more than 200 km within the Baikal marginal salient of the Siberian craton basement (northern Baikal area). The basites of the southern (Khibelen site) and northern (Chaya site) parts of the dike swarm show both similarity and difference in their sources and formation conditions. For example, the Khibelen basites correspond in chemical composition to basalts and trachybasalts, and the Chaya basites, to basalts and andesite-basalts. Based on petrographic and petrochemical data, the basites of both sites can be referred to as medium-alkali (subalkalic) series. All analyzed basites show distinct negative Nb-Ta and Ti anomalies on element spidergrams, negative ε Nd (t) values, and indicative geochemical ratios Th/Nb pm , La/Nb pm , and La/Sm n > 1. All this points to the formation of basites of both sites from mantle sources contaminated with continental crust. Contamination might have occurred in intermediate magma chambers localized in crust. Differentiated basic varieties of both sites resulted from fractionation of clinopyroxene. For the Khibelen basites, the mantle source (probably, with geochemical parameters close to those of IAB) might have been initially contaminated with middle-crust rocks and then, with lower/upper-crust material. The source of the Chaya basites was probably produced during the interaction of mantle components similar in composition to IAB and N-MORB with a crustal component. The performed studies testify to the heterogeneous composition of the upper mantle beneath different sites of the Siberian craton basement.

Enlargement of the area of the Timpton Large Igneous Province (ca. 1.75 ga) of the Siberian craton

“…Дайки долеритов, относимые к чайскому дайковому рою в Северном Прибайкалье, прослеживаются на расстояние более чем 200 км от верховьев реки Лены на юге до среднего течения реки Чая на севере (рис. 1) [Gladkochub et al, 2007[Gladkochub et al, , 2010aDonskaya et al, 2014]. Они прорывают раннедокембрийские породы Байкальского выступа фундамента Сибирского кратона и перекрываются неопротерозойскими осадочными отложениями байкальской серии.…”

“…Бухаровым [Bukharov, 1987]. Простирание интрузивных тел в пределах всего дайкового роя варьируется от северо-восточного до субмеридионального, согласуясь с региональной структурой Байкальского выступа фундамента [Gladkochub et al, 2007;Donskaya et al, 2014]. Как уже было отмечено выше, возраст долеритов в северо-восточном окончании чайского дайкового роя (район среднего течения р. Чая) был определен как 1752±3 млн лет на основании U-Pb оценки по бадделеиту [Gladkochub et al, 2010a], а в юго-западной части дайкового роя Sm-Nd методом как 1674±29 млн лет [Gladkochub et al, 2007].…”

“…2). Дайки имеют протяженность до 8 км, мощность от первых десятков метров до 250 м и характеризуются субмеридиональным простиранием, крутыми углами падения и резкими контактами с вмещающими породами [Gladkochub et al, 2007;Donskaya et al, 2014].…”

“…Долериты и габбро-долериты юго-западной части чайского дайкового роя по своему химическому составу соответствуют нормально-щелочным базальтам и трахибазальтам. Породы характеризуются отрицательными значениями εNd(t), изменяющимися от -4.5 до -6.5, и были сформированы в результате плавления контаминированного конти-нентальной корой мантийного источника [Donskaya et al, 2014].…”

“…1) [Gladkochub et al, 2010a;Ernst et al, 2016a]. Несмотря на близкую структурную позицию и определенное сходство химических составов для всего чайского дайкого роя [Gladkochub et al, 2007;Donskaya et al, 2014], для долерита из юго-западной части этого роя Sm-Nd методом (клинопироксен -плагиоклаз -вал породы) был получен возраст 1674±29 млн лет [Gladkochub et al, 2007]. Подобная оценка возраста либо ставила под сомнение отнесение группы даек юго-западной ча-сти чайского роя собственно к этому дайковому рою и, соответственно, к Тимптонской КМП, либо позволяла предполагать сложную модель развития единого чайского дайкового роя, когда процессы растяжения начались в северной части распространения дайкового роя и затем продвигались на юго-запад по механизму, близкому к «бегущей трещине» [Gladkochub et al, 2010a].…”