GeotectonicsGeotectonicsГеотектоника0016-853X3034-4972The Russian Academy of Sciences1778110.31857/S0016-853X2019665-77ArticlesСтатьиResearch ArticleTectonic setting of the middle-late cambrian deposits of isl. Bolshevik and isl. Troynoy (Russian Arctic): a case of clastic rocks from metaterrigeneous complexesОбстановки формирования средне-верхнекембрийских отложений о. Большевик и о. Тройной (Российская Арктика) по результатам изучения обломочных пород метатерригенных комплексовFokinP. A.ФокинП. А.
Russian Federation

Geologic Faculty

геологический факультет

fokin@geol.msu.ruYapaskurtV. O.ЯпаскуртВ. О.
Russian Federation

Geologic Faculty

геологический факультет

fokin@geol.msu.ruNikishinA. M.НикишинА. М.
Russian Federation
fokin@geol.msu.ruLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. м.В. Ломоносова171120196657716112019Copyright ©; 2019, Russian academy of sciencesCopyright ©; 2019,2019Russian academy of scienceshttps://journals.eco-vector.com/0016-853X/article/view/17781

The new data on the tectonic settings and sedimentational circumstances of the Middle-Late Cambrian deposits of the southern part of the North Kara terrane, presented in our research, the data induced from the studies of clastic rocks in the basement metaterrigeneous complexes of Troynoy island (archipelago Izvestia CEC) and the northern part of Bolshevik island (archipelago Severnaya Zemlya). The sandstones of both regions are similar in the lithic wacke composition and contain the same groups of rocks fragments. Clastic zircons and Cr-spinels from sandstones of both regions have the same Zr/Hf and TiO2/Al2O3 ratios, respectively.

The similarity of even-aged sediments from both regions can be explained by their accumulation due to the demolition of detrital material from a single source eroded area, which is a segment of the accretionary uplift of the Timan‒Severnaya Zemlya orogenic belt, with the newly formed continental Neoproterozoic-Cambrian crust. The low – and medium-grade metamorphosed terrigeneous complexes dominated in the structure of the source area. Presence of volcanic and intrusive complexes in the source area is marked by clastic Cr-spinels with geochemical signatures of volcanic arc and suprasubductional ophiolites origin. By the beginning of the Ordovician, the Middle Late Cambrian sediments were also crushed, metamorphosed, and included in the structure of the Timan‒ Severnaya Zemlya orogenic belt.

Peculiarities of petrographic and grain-size composition and sorting of the sandstones from the north of Bolshevik island are more typical for the sediments of gravity turbidite flows, in deep or relatively deep water conditions. The deposits of Troynoy island could be formed at shallow and coastal-marine environments.

В статье приведены новые данные о тектонических обстановках и условиях формирования средне-верхнекембрийских образований южной части Северо-Карского блока, полученные в результате исследования обломочных пород из метатерригенных комплексов фундамента о. Тройной (архипелаг Известий ЦИК) и северной части о. Большевик (архипелаг Северная Земля).

Метапесчаники из обоих районов исследования имеют близкий состав лититовых вакк, аналогичные наборы литокластов. Обломочные цирконы и хромшпинелиды из акцессорных минералов песчаников обоих районов имеют аналогичные Zr/Hf и TiO2/Al2O3 характеристики, соответственно. Сходство одновозрастных отложений из обоих районов может объясняться их накоплением за счет сноса обломочного материала из единой размываемой области, представлявшей собой сегмент аккреционного поднятия тиманид Тимано-Североземельского орогена, c новообразованной континентальной неопротерозойско-кембрийской корой.

В строении области сноса преобладали метатерригенные образования низких и умеренных степеней метаморфизма и присутствовали вулканиты и интрузивы, по геохимическим особенностям обломочных акцессорных хромшпинелидов относившиеся к образованиям островных дуг и задуговых офиолитов. К началу ордовика средне-позднекембрийские отложения также были смяты, метаморфизованы и вошли в структуру Тимано-Североземельского пояса.

Особенности петрографического состава, гранулометрии и сортировки метапесчаников с севера о. Большевик более характерны для отложений, накапливавшихся при участии гравитационных турбидитных потоков, в морских, глубоководных или относительно глубоководных условиях. Отложения с о. Тройной могли накапливаться в мелководных, а также прибрежно-морских обстановках.

archipelago of Izvestia CEC IslandSevernaya Zemlya archipelagoThe Kara Seapetrographic compositionclastic zirconsCr-spinelsCambrianaccretionary orogenострова Известий ЦИКархипелаг Северная ЗемляКарское морепетрография песчаниковобломочные цирконыхромшпинелидыкембрийаккреционный орогенThis work was financially supported by RFBR grants No. 18-05-70011, 18-05-00495.Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ № 18-05-70011, 18-05-00495.Васильев В.В., Вискунова К.Г., Кийко О.А., Козлов С.А. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:1000000 (третье поколение). Сер. Северо-Карско–Баренцевоморская. Лист T-41-44 – мыс Желания //Объяснительная записка / СПб.: ВСЕГЕИ, 2013. 200с.+3 вкл.Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:1000000 (новая серия). Лист T-45-47 – о. Октябрьской Революции. Лист T-48-50 – о. Большевик / СПб.: МПР РФ–ВСЕГЕИ–ВНИИОкеангеология, 2003. 6 л.Ершова В.Б., Прокопьев А.В., Худолей А.К., Андерсен Т., Куллеруд К., Макарьев А.А., Маслов А.В., Колчанов Д.А. Результаты U–Pb (LA-ICP-MS)-датирования обломочных цирконов из метатерригенных пород фундамента Северо-Карского бассейна //ДАН. 2015. Т. 464. № 4. С. 444–447.Кабаньков В.Я., Рогозов Ю.Г., Макарьев А.А. Стратиграфия верхнепротерозойских отложений острова Большевик (архипелаг Северная Земля) / В кн. Геология архипелага Северная Земля. Л.: Севморгео, 1982. С.5–21.Качурина Н.В., Макарьев А.А., Макарьева Е.М. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (3-е поколение). Серия Северо-Карско-Баренцевоморская. Серия Таймыро-Североземельская. Лист T-45−48 − м. Челюскин // Объяснительная записка / СПб.: ВСЕГЕИ, 2013. 568 с.Макарьев А.А., Макарьева Е.М. Новые данные о возрасте отдельных геологических образований островов и побережья восточной части Карского моря// Разведка и охрана недр. 2012. № 8. С. 71–77.Никишин В.А., Малышев Н.А., Никишин А.М., Голованов Д.Ю., Проскурнин В.Ф., Соловьев А.В., Кулемин Р.Ф., Моргунова Е.С., Ульянов Г.В., Фокин П.А. О выделении кембрийского Тимано-Североземельского орогена и периодизации геологической истории // ДАН. 2017. Т. 473. № 5. С.585–589.Рейнек Г.Э., Сингх И.Б. Обстановки терригенного осадконакопления. м.: Недра, 1981. 439 с.Проскурнин В.Ф. Минерагенический анализ Таймыро-Североземельского региона и оценка его золотоносного потенциала. Автореф. дис. …докт. геол.-мин. наук. СПб.: ВСЕГЕИ, 2013. 40 с.+2 вкл.Dickinson W.R. Interpreting detrital modes of greywacke and arkose // J. Sediment. Petrology. 1970. Vol. 40. P. 695–707.Dickinson W.R., Bead L.S., Brakenridge G.R., Erjavec J.L., Ferguson R.C., Inman K.F., Knepp R.A., Lindberg F.A., Ryberg P.T. Provenance of North American Phanerozoic sandstones in relation to tectonic setting // Geol. Soc. Am. Bull. 1983. Vol. 94. P. 222–235.Ershova V.B., Lorenz H., Prokopiev A.V., Sobolev N.N., Khudoley A.K., Petrov E.O., Estrada S., Sergeev S., Larionov A., Thomson T.B. The De Long Islands: A missing link in unraveling the Paleozoic paleogeography of the Arctic // Gondwana Research. 2015. No.35. P.305–322.Ershova V.B., Prokopiev A.V., Khudoley A.K., Proskurnin V.F., Andersen T., Kullerud K., Stepunina M.A., Kolchanov D.A. New U–Pb Isotopic Data for Detrital Zircons from Metasedimentary Sequences of Northwestern Taimyr // Doklady Earth Sci. 2017. Vol. 474. Part.2. P.613–616.Folk R.L., Ward W. Brazos River bar: a study in significance of grain size parameters // J. Sediment. Petrology. 1957. No.27. P.3–26.Kamenetsky V.S., Crawford A.J., Meffre S. Factors controlling chemistry of magmatic spinel: an empirical study of associated olivine, Cr-spinel and melt inclusions from primitive rocks // J. Petrology. 2001. Vol.42. No.4. P.655–671.Kuznetsov N.B., Natapov L.M., Belousova E.A., O`Reilly S.Y., Griffin W.L. Geochronological, geochemical and isotopic study of detrital zircon suites from late Neoproterozoic clastic strata along the NE margin of the East European Craton: Implications for plate tectonic models // Gondwana Research. 2010. No.17. P.583–601.Kuznetsov N.B., Soboleva A.A., Udoratina O.V., Hertseva M.V., Andreichev V.L. Pre-Ordovician tectonic evolution and volcano–plutonic associations of the Timanides and northern Pre-Uralides, north–east part of the East European Craton // Gondwana Research. 2007. No.12. P.305–323.Lorentz H., Gee D.G., Simonetti A. Detrital zircon ages and provenance of the Late Neoproterozoic and Paleozoic successions on Severnaya Zemlya, Kara Shelf: a tie to Baltica // Norvegian J. of Geology. 2008. Vol.88. P.235–258.Lorenz H., Gee D.G., Korago E., Kovaleva G., McClelland W.C., Gilotti J.A., Frei D. Detrital zircon geochronology of Paleozoic Novaya Zemlya – a key to understanding the basement of the Barents Shelf // Terra Nova. 2013. Vol.25. P.496–503.Metelkin D.V., Vernikovsky V.A., Matushkin N.Yu. Arctida between Rodinia and Pangea // Precambrian Research. 2015. Vol.259. P.114–129.The Neoproterozoic Timanide Orogen of Eastern Baltica / Gee D. G., Pease V. (eds). Geol. Soc., London, Memoirs. 2004. Vol.30. P.1–3.Passega R., Byramjee R. Grain-size image of clastic deposits // Sedimentology. 1969. Vol.13. P. 233–252.Pease V., Scott R.A. Crustal affinities in the Arctic Uralides, northern Russia: significance of detrital zircon ages from Neoproterozoic and Palaeozoic sediments in Novaya Zemlya and Taimyr // Journal of the Geological Society, London. 2009. Vol.166. P.517–527.Pettijohn F. J., Potter P. E., Siever R. Sand and sandstones / N.Y., Springer, 1987. 553p.Priyatkina N., Collins W.J., Khudoley A., Zastrozhnov D., Ershova V., Chambarlain K., Shatsillo A., Proskurnin V. The Proterozoic evolution of northern Siberian Craton margin: A comparison of U–Pb–Hf signatures from sedimentary units of the Taimyr orogenic belt and the Siberian platform // Int. Geol. Rev. 2017. Vol.59. No.13. P.1632–1656.Prokopiev A.V., Ershova V.B., Miller E.L., Khudoley A.K. Early Carboniferous paleogeography of the northern Verkhoyansk passive margin as derived from U–Pb-dating of detrital zircons: role of erosion products of the Central Asian and Taimyr–Severnaya Zemlya fold belts // Geology and Geophysics. 2013. Vol.54. P.1195–1204.Vernikovsky V.A.,Dobretsov N.L., Metelkin D.V., Matushkin N.Yu., Koulakov I.Yu. Concerning tectonics and the tectonic evolution of the Arctic // Geology and Geophysics. 2013. Vol.54. P.838–858.Vernikovsky V.A., Vernikovskaya A.E., Pease V.L., Gee D. Neoproterozoic orogeny along the margins of Siberia // The Neoproterozoic Timanide Orogen of Eastern Baltica / D.G. Gee (ed.). Geol. Soc. London. Memoirs. 2004. Vol.30. P.233–248.Wang X., Griffin W. L., Chen J. Hf contents and Zr/Hf ratios in granitic zircons // Geochem. Journal. 2010. Vol.44. P.65–72.