GeotectonicsGeotectonicsГеотектоника0016-853X3034-4972The Russian Academy of Sciences1594510.31857/S0016-853X2019536-61ArticlesСтатьиResearch ArticleAge, HF-isotope systemantics of detritial zircons and the source of conglomerates of the mt. Southern Demerdzhy, Mountainous CrimeaВозраст, HF-изотопная систематика детритовых цирконов и источник сноса конгломератов г. Южная Демерджи, Горный КрымRud’koS. V.РудькоС. В.
Russian Federation
kouznikbor@mail.ruKuznetsovN. B.КузнецовН. Б.
Russian Federation
kouznikbor@mail.ruBelousovaE. A.БелоусоваЕ. А.
Russian Federation
kouznikbor@mail.ruRomanyukT. V.РоманюкТ. В.
Russian Federation
kouznikbor@mail.ruGeological Institute, Russian Academy of SciencesГеологический институт РАНGubkin Russian State University for Oil and Gas (National Research University)Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) им. И.М. ГубкинаAustralian Research Council Centre of Excellence for Core to Crust Fluid Systems/GEMOC, Macquarie UniversityShmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of SciencesИнститут физики Земли РАН06092019536610409201904092019Copyright ©; 2019, Russian academy of sciencesCopyright ©; 2019, Российская академия наук2019Russian academy of sciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0016-853X/article/view/15945

The U–Pb dating and Hf isotope systematics of detrital zircons from a sandstone interbed in the section of the upper conglomerate sequence of the Mt. South Demerdzhi were carried out.

The dominant populations of detrital zircons in the studied sample characterize episodes of magmatic activity within the source of the Upper Jurassic conglomerates. Magmatism was manifested in the Vendian-Cambrian, Carbon-Triassic and Late Jurassic. The åHf values of detrital zircons of these ages indicate the insignificant role of the ancient (Archean–Early Proterozoic) continental crust in the protolith of magmatic chambers. The similarity of the detrital zircons age distribution from the Middle Jurassic and Upper Jurassic conglomerate strata suggests that they are molasses of the Cimmerian orogen. The absence of products of Middle Jurassic magmatism in molasses of the Cimmerian orogen, which we fixed, limits position of the Cimmerian orogen in the southern part of the Scythian plate. It is shown that the primary source of the Precambrian detrital zircons were mobilized within the Cimmerian orogen the crustal fragments of the Peri-Gondwanan origin, rather than the basement complexes of the East European Platform, similar to the complexes of the Ukrainian shield.

The reconstruction of the main stages of the accumulation of the coarse-grained strata of the Mountaineous Crimea in the context of the tectonic evolution of the southern margin of Laurasia during the Mesozoic is presented.

Выполнено U–Pb датирование и изучена Hf-изотопная система детритовых цирконов из прослоя песчаников в разрезе верхней конгломератовой толщи г. Южная Демерджи. Доминирующие популяции детритовых цирконов в изученной пробе характеризуют эпизоды магматической активности в пределах источника сноса верхнеюрских конгломератов, проявившиеся в венд-кембрийское, каменноугольно-триасовое и позднеюрское время. Величины åHf, характерные для детритовых цирконов этих возрастов, указывают на незначительную роль древней (архейской–раннепротерозойской) континентальной коры в составе протолита магматических очагов. Сходство распределения возрастов детритовых цирконов из среднеюрских и верхнеюрских конгломератовых толщ дает основание считать их молассой Киммерийского орогена. Выявленное нами отсутствие продуктов среднеюрского магматизма в составе молассы Киммерийского орогена ограничивает его положение в южной части Скифской плиты. Показано, что первичным источником докембрийских детритовых цирконов были мобилизованные в пределах Киммерийского орогена фрагменты коры Пери-Гондванского происхождения, а не комплексы фундамента Восточно-Европейской платформы, аналогичные комплексам Украинского щита. Представлена реконструкция основных этапов формирования грубообломочных толщ Горного Крыма в контексте тектонической эволюции южной окраины Лавразии в мезозое.

Mountainous CrimeaCimmerian orogenCimmerian foldingdetrital zirconsU–Pb datingHf-isotope systematicssource of conglomeratesGondwanaBalticaГорный КрымКиммерийский орогенкиммерийская складчатостьдетритовые цирконыU–Pb датированиеHf-изотопная систематикаисточник сносаГондванаБалтикаARC grantARC-грантRussian Foundation for Basic ResearchРоссийский фонд фундаментальных исследованийБарабошкин Е.Ю., Рогов М.А., Милеев B.C. К характеристике фации Ammonitiсo Rosso из келловея (средняя юра) в районе пос. Планерское (Восточный Крым) // Вестник МГУ. Сер. геол. 2010. № 4. С.12–17.Брагин Н.Ю., Аристов В.А. Конодонты раннего карбона и другие микрофосилии в гальках кремнистых пород из верхнеюрских конгломератов г. Южная Демерджи // В.М. Цейслер (ред.). Мат-лы совещ. «Новое в региональной геологии России и ближнего зарубежья» 13–14 марта 2008, г. Москва. М.: РГГРУ, 2008. С. 21–23.Довгаль Ю.М, Парышев А.В. К проблеме битакской свиты (Горный Крым) // Геологический журнал. 1979. №4. С. 127–131.Камзолкин В.А., Латышев А.В., Видяпин Ю.П., Сомин М.Л., Смульская А.И., Иванов С.Д. Поздневендские комплексы в структуре метаморфического основания Передового хребта Большого Кавказа // Геотектоника. 2018. № 3. С. 42–57.Карпова Г.В., Логвиненко Н.В., Шапошников Д.П. Литология и генезис Таврической формации Крыма // Харьков: ХГУ, 1961. 404 с.Короновский Н.В., Милеев В.С. О соотношении отложений таврической серии и эскиординской свиты в долине р. Бодрак (Горный Крым) // Вестник МГУ. Сер. геол. 1974. № 1. С. 80–87.Кузнецов Н.Б., Горожанин В.М., Белоусова Е.А., Дегтярев К.Е., Горожанина Е.Н., Романюк Т.В., Каныгина Н.А. Первые результаты U-Pb датирования детритовых цирконов из ордовикских терригенных толщ Соль-Илецкого блока Восточно-Европейской платформы // ДАН. 2017. Т. 473. № 4. С. 435–458.Лаломов А.В. Реконструкция палеогидродинамических условий образования верхнеюрских конгломератов Крымского полуострова // Литология и полезн. ископаемые. 2007. № 3. С. 298–311.Мазарович О.А., Милеев В.С. Геологическое строение Качинского поднятия Горного Крыма. Стратиграфия мезозоя. М.: МГУ, 1989. 168 с.Милеев B.C., Барабошкин Е.Ю., Розанов С.Б., Рогов М.А. Тектоника и геодинамическая эволюция Горного Крыма // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 2009. Т. 84. Вып. 3. С. 3–22.Милеев В.С., Барабошкин Е.Ю., Розанов С.Б., Рогов М.А. Киммерийская и альпийская тектоника Горного Крыма // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 2006. Т. 81. Вып. 3. С. 22–33.Милеев В.С., Барабошкин Е.Ю., Розанов С.Б., Рогов М.А. Особенности строения и формирования покровов Горного Крыма // Геология и полезн. ископаемые Мирового океана. 2007. №.2. С. 56–66.Милеев В.С., Вишневский Л.Е., Никишин А.М., Розанов С.Б. Формации аккреционной призмы Горного Крыма // Изв. ВУЗов. Геология и разведка. 1992. № 4. С. 25–31.Милеев В.С., Розанов С.Б., Барабошкин Е.Ю., Шалимов И.В. Положение верхнеюрских отложений в структуре Горного Крыма // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 1995. Т. 70. Вып. 1. С. 22–31.Морозова Е.Б., Сергеев С.А., Савельев А.Д. Меловые и юрские интрузии Горного Крыма: первые данные U–Pb (SIMS SHRIMP)-датирования // ДАН. 2017. Т.474. № 1. С. 66–72.Морозова Е.Б., Сергеев С.А., Суфиев А.А. U–Pb-цирконовый (SHRIMP) возраст джидаирской интрузии как реперного объекта для геологии Крыма (Крымский учебный полигон СПбГУ) // Вестник СПбГУ. 2012. Сер. 7. № 4. С. 25–33.Никишин А.М., Махатадзе Г.В., Габдуллин Р.Р., Худолей А.К., Рубцова Е.В. Битакские конгломераты как ключ для понимания среднеюрской геологической истории Крыма // Вестник МГУ. Сер. геол. 2016. № 6. С. 20–27.Парышев А.В, Пермяков В.В., Борисенко Л.С. Новые данные по стратиграфии юрских отложений Караби-яйлы в Крыму // Геологический журнал АН УССР. 1979. Т.39. №1. С. 108–111.Пискунов В.К., Рудько С.В, Барабошкин Е.Ю. Строение и условия формирования верхнеюрских отложений района плато Демерджи (Горный Крым) // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 2012. Т. 87. Вып. 5. С. 7–23.Рудько С.В. Литология проградационных структур в верхнеюрских-нижнемеловых отложениях Горного Крыма. Дис. ... канд. геол.-мин. наук. М.: ГИН РАН, 2014. 235 с.Рудько С.В., Кузнецов А.Б., Покровский Б.Г. Sr-хемостратиграфия, 13C и 18O отложений Крымской карбонатной платформы (поздняя юра, Северный Перитетис) // Литология и полезн. ископаемые. 2017. № 6. С. 58–77.Славин В.И., Чернов В.Г. Геологическое строение битакской свиты (тоар-средняя юра) в Крыму // Изв. вузов. Геол. и разведка. 1981. № 7. С. 24–33.Соловьев А.В., Рогов М.А. Первые трековые датировки цирконов из мезозойских комплексов полуострова Крым // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2010. Т. 18. № 3. С. 74–82.Сомин М.Л., Натапов Л.М., Белоусова Е.А., Крёнер А., Конилов А.Н., Камзолкин В.А. Псевдофундамент в доальпийской структуре передового хребта Северного Кавказа // ДАН. 2013. Т. 450. № 4. С. 445–449.Стафеев А.Н., Суханова Т.В., Латышева И.В., Косоруков В.Л., Ростовцева Ю.И., Смирнова С.Б. Новые данные о геологии Лозовской зоны (поздний триас-средняя юра) Горного Крыма // Вестник МГУ. Сер. геол. 2015. № 5. С. 21–33.Успенская Е.А. Геологическая карта СССР. Серия Крымская. Лист L-36-XXIX // В.М. Муратов (ред.). М.: МГРИ, Трест «Днепрогеология», 1973.Успенская Е.А. Юрская система, верхний отдел // Геология СССР. Крым / М.В. Муратов (ред.). М.: Недра, 1969. Т.8. Ч.1. С. 114–154.Фарфуляк Л. В. Природа наклонной сейсмической границы в земной коре Скифской плиты вдоль профиля DOBRE-5 // Геофизический журнал. 2015. Т. 37. № 6. C. 64–85.Чернов В.Г. О составе верхнеюрских конгломератов горы Демерджи в Крыму // Вестник МГУ. 1971. № 2. С. 18–28.Шнюков Е.Ф., Захаров З.Г., Нестеровский В.А. Литодинамические исследования конгломератовых толщ Горного Крыма с целью палеогеографических реконструкций верхнеюрского времени // Геологический журнал. 1990. № 4. С.111–117.Юдин В.В. Геодинамика Крыма. Симферополь: ДИАЙПИ, 2011. 336 с.Юдин В.В. Геодинамика Черноморско-Каспийского региона. Киев: УкрГГРИ, 2008. 117 с.Юдин В.В., Вишневская В.С., Курилов Д.В. Офиолитовые радиоляриты Крыма и их значение в геодинамике Мезотетиса // ДАН. 2009. Т. 429. № 1. C. 89–93.Akbayram K., Okay A. I., Satır M. Early Cretaceous closure of the Intra-Pontide Ocean in western Pontides (northwestern Turkey) // J. of Geodynamics. 2013. Vol. 65. P. 38–55.Akdoğan R., Okay A. I., Sunal G., Tari G., Meinhold G., Kylander-Clark A. R. Provenance of a large Lower Cretaceous turbidite submarine fan complex on the active Laurasian margin: Central Pontides, northern Turkey // J. of Asian Earth Sci. 2017. Vol. 134. P. 309–329.Balintoni I., Balica C., Seghedi A., Ducea M.N. Avalonian and Cadomian terranes in North Dobrogea, Romania // Precambrian Research. 2010. Vol. 182. P. 217–229.Balintoni I., Balica C., Seghedi A., Ducea M.N. Peri-Amazonian provenance of the Central Dobrogea terrane (Romania) attested by U/Pb detrital zircon age patterns // Geologica Carpathica. 2011a. Vol. 62. Is. 4. P. 299–307.Balintoni I., Balica C., Ducea M.N., Hann H.-P. Peri-Gondwanan terranes in the Romanian Carpathians: A review of their spatial distribution, origin, provenance, and evolution // Geosci. Frontiers. 2014. Vol.53. P. 95–411.Belousova E.A., Griffin W.L., O’Reilly S.Y. Zircon crystal morphology, trace element signatures and Hf isotope composition as a tool for petrogenetic modeling: examples from eastern Australian granitoids // J. of Petrology. 2006. Vol. 47 (2). P. 329–353.Griffin W.L., Pearson N.J., Belousova E., Jackson S.E., O’Reilly S.Y., van Achterberg E., Shee S.R. The Hf isotope composition of cratonic mantle: LAM-MC-ICPMS analysis of zircon megacrysts in kimberlites //Geochimica et Cosmochimica Acta. 2000. Vol.64 (1). P. 133–147.Jackson S.E., Pearson N.J., Griffin W.L., Belousova E.A. The application of laser ablation-inductively coupled plasmamass spectrometry to in situ U–Pb zircon geochronology // Chem. Geology. 2004. Vol. 211 (1–2). P. 47–69.Henderson B.J., Collins W.J., Murphy J.B., Gutierrez-Alonso G., Hand M. Gondwanan basement terranes of the Variscan–Appalachian orogen: Baltican, Saharan and West African hafnium isotopic fingerprints in Avalonia, Iberia and the Armorican Terranes // Tectonophysics. 2016. Vol.681. P. 278–304.Kuznetsov N.B., Belousova E.A., Romanyuk T.V. Geochemical and Lu-Hf isotope (LA-ICP-MS) systematic of detrital zircons from the Ordovician sandstones of the Sol-Iletsk arch (Russia, Northern Caspian, borehole Ordovician-2) // Archeology and Anthropololgy Open Access. Special issue. V.3. Is.1. (Suppl-1). AAOA.000554. 2018. P. 31–58. URL: https://crimsonpublishers.com/aaoa/fulltext/AAOA.000554.phpLinnemann U., Gerdes A., Hofmann M., Marko L. The Cadomian Orogen: Neoproterozoic to Early Cambrian crustal growth and orogenic zoning along the periphery of the West African Craton – constraints from U–Pb zircon ages and Hf isotopes (Schwarzburg Antiform, Germany) // Precambrian Research. 2014. Vol. 244. P. 236–278.Longhitano S. Sedimentary facies and sequence stratigraphy of coarse-grained Gilbert-type deltas within the Pliocene thrust-top Potenza Basin (Southern Apennines, Italy) // Sediment. Geology. 2008. Vol. 210. No. 3. P. 87–110.Meijers M.J.M, Vrouwe B., van Hinsbergen D.J.J., Kuiper K.F., Wijbrans J., Davies G.R., Stephenson R.A., Kaymakc N., Matenco L., Saintot A., Jurassic arc volcanism on Crimea (Ukraine): Implications for the paleo-subduction zone configuration of the Black Sea region // Lithos. 2010. V. 119. P. 412–426.Murphy J.B, Nance R.D, Keppie J. D., Dostal J. Role of Avalonia in the development of tectonic paradigms // Fifty Years of the Wilson Cycle Concept in Plate Tectonics / R.W. Wilson, G.A. Houseman, K.J.W. Mccaffrey, A.G. Doré, S.J.H. Buiter (eds.). Geol. Soc. London. Spec. Publ. 2018. Vol. 470. P. 230–238.Nance R.D., Linnemann U. The Rheic Ocean: origin, evolution and significance // GSA Today. 2008. Vol. 18 (12). P.4-12.Nikishin A.M., Wannier M., Alekseev A.S., Almendinger O.A., Fokin P.A., Gabdullin R.R., Khudoley A.K., Kopaevich L.F., Mityukov A.V., Petrov E.I., Rubtsova E.V. Mesozoic to recent geological history of southern Crimea and the Eastern Black Sea region // Tectonic Evolution of the Eastern Black Sea and Caucasus / M. Sosson, R.A. Stephenson, S.A. Adamia (eds.). Geol. Soc. London. Spec. Publ. 2015. 428 p.Okay A.I., Satır M., Tüysüz O., Akyüz S., Chen F. The tectonics of the Strandja Massif: Late-Variscan and midMesozoic deformation and metamorphism in the northern Aegean // Int. J. of Earth Sci. 2001. Vol. 90. P. 217–233.Okay N., Zack T., Okay A.I., Barth M. Sinistral transport along the Trans-European Suture Zone: Detrital zircon-rutile geochronology and sandstone petrography from the Carboniferous flysch of the Pontides // Geol. Magazine. 2011. Vol. 148. No 3. P. 380–403.Okay A., Altiner D., Kiliç A. Triassic limestone, turbidites and serpentinite – the Cimmeride orogeny in the Central Pontides // Geological Magazine. 2015 Vol. 152. No. 3. P. 460–479.Okay A.I., Nikishin A.M. Tectonic evolution of the southern margin of Laurasia in the Black Sea region // Int. Geology Review. 2015 Vol. 57. No. 5–8. P. 1051–1076.Popov D.V., Brovchenk V.D., Nekrylov N.A., Plechov P.Yu., Spikings R.A., Tyutyunnik O.A., Krigman L.V., Anosova M.O., Kostitsyn Y.A., Soloviev A.V., Removing a mask of alteration: Geochemistry and age of the Karadag volcanic sequence in SE Crimea // Lithos. 2019. Vol. 324. P. 371–384.Postma G. Depositional architecture and facies of river and fan deltas: a synthesis // Coarse Grained Deltas / A. Colella and D.B. Prior (eds). Spec Publ. Int. Assoc. Sedimentol. 1990. Vol.10. P. 13–27.Rohais S., Eschard R., Guillocheau F. Depositional model and stratigraphic architecture of rift climax Gilbert-type fan deltas (Gulf of Corinth, Greece) // Sediment. Geology. 2008. Vol. 210. P. 132–145.Romanyuk T.V., Kuznetsov N.B., Belousova E.A., Gorozhanin V.M., Gorozhanina E.N. Paleotectonic and paleogeographic conditions for the accumulation of the Lower Riphean Ai Formation in the Bashkir Uplift (Southern Urals): The TerraneChrone® Detrital zircon study // Geodynamics and Tectonophysics. 2018. Vol. 9. No. 1. P. 1–37.Rud’ko S.V., Kuznetsov N.B., Belousova E.A., Romanyuk T.V. Structure and the Age of Conglomerates of Mount Southern Demerdzhi Based on the First U/Pb-dating of Detrital Zircons (Upper Jurassic, Crimean Mountains) // Doklady Earth Sciences. 2018. Vol.483. No. 1. P. 1423–1426.Sheremet Y., Sosson M., Muller C., Gintov O., Murovskaya A., Yegorova T. Key problems of stratigraphy in the Eastern Crimea Peninsula: some insights from new dating and structural data // Tectonic Evolution of the Eastern Black Sea and Caucasus / M. Sosson, R.A. Stephenson, S.A. Adamia (eds). Geol. Soc. London. Spec. Publ. 2016. 428. P. 265–306.Shumlyanskyy L., Hawkesworth C., Dhuime B., Billström K., Claesson S., Storey C. 207Pb/206Pb ages and Hf isotope composition of zircons from sedimentary rocks of the Ukrainian shield: crustal growth of the south-western part of East European craton from Archaean to Neoproterozoic // Precambrian research. 2015. Vol. 260. P. 39–54.Stampfli G.M., Borel G.D. A plate tectonic model for the Paleozoic and Mesozoic constrained by dynamic plate boundaries and restored synthetic oceanic isochrones // Earth and Planet. Sci. Lett. 2002 Vol. 196. No. 1–2. P. 17–33.Starostenko V., Janik T., Yegorova T., Farfuliak L., Czuba W., Sroda P., Thybo H., Artemieva I., Sosson M., Volfman Y., Kolomiyets K., Lysynchuk D., Omelchenko V., Gryn D., Guterch A., Komminaho K., Legostaeva O., Tiira T., Tolkunov A. Seismic model of the crust and upper mantle in the Scythian Platform: the DOBRE-5 profile across the north western Black Sea and the Crimean Peninsula // Geophys. J. Int. 2015. Vol. 201. P. 406–428.Suess E. Das Antlitz der Erde. Berlin: Norderstedt-Hansebooks, 2017. Vol. 3. 532 pp.Tikhomirov P.L., Chalot-Prat F., Nazarevich B.P. Triassic volcanism in the Eastern Fore-Caucasus: evolution and geodynamic interpretation // Tectonophysics. 2004. Vol. 381. No. 1–4. P. 119–142.Ustaömer T., Ustaömer P.A., Robertson A.H., Gerdes A. Implications of U–Pb and Lu–Hf isotopic analysis of detrital zircons for the depositional age, provenance and tectonic setting of the Permian–Triassic Palaeotethyan Karakaya Complex. NW Turkey // Int. J. of Earth Sci. 2016. Vol. 105. No. 1. P. 7–38.Zonenshain L.Р., Le Pichon X. Deep basins of the Black Sea as remnants of Mesozoic back-arc basins // Tectonophysics. 1986. Vol.123. Р. 181–211.http://sites.google.com/a/laserchron.org/laserchron/home (Special module to the standard program MS Excel, freely available on the site Tucson University, Arizona, USA; the authors – G. Gehrels и J. Guynn).