GeotectonicsGeotectonicsГеотектоника0016-853X3034-4972The Russian Academy of Sciences68869510.31857/S0016853X25030055DSGHKIArticlesСтатьиResearch ArticleAge and Geological Position of Carbonate Rocks of the Mishikha Formation (SE Salair): Analysis of Geochemical Data, Isotope Chemostratigraphy and Zircon U‒Pb DatingВозраст и геологическое положение карбонатных пород мишихинской свиты (Юго-Восточный Салаир): анализ геохимических данных, изотопной хемостратиграфии и U‒PB датирования цирконаVetrovaN. I.ВетроваН. И.
Russian Federation
pisareva@igm.nsc.ruVetrovE. V.ВетровЕ. В.
Russian Federation
pisareva@igm.nsc.ruProshenkinA. I.ПрошенкинА. И.
Russian Federation
pisareva@igm.nsc.ruBychkovaN. A.БычковаН. А.
Russian Federation
pisareva@igm.nsc.ruSobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesИнститут геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН150620253881080508202505082025Copyright ©; 2025, Russian academy of sciencesCopyright ©; 2025,2025Russian academy of scienceshttps://journals.eco-vector.com/0016-853X/article/view/688695

The Salair Terrane, located in the northwestern part of the Central Asian Folded Belt, is presented mainly by Cambrian volcanic, terrigenous and carbonate rocks. The Salair Terrane is a fragment of the juvenile Early Paleozoic crust formed as a result of the subduction process, accompanied by carbonate and terrigenous sedimentation. However, a series of Precambrian tectonic blocks of ambiguous origin are revealed in the structure of the Salair Terrane. In order to reconstruct the history of the geological development of the Paleo-Asian Ocean in the Late Proterozoic‒Early Paleozoic on the southwestern edge of the Siberian continent, we aimed to determine the age and tectonic conditions of the formation of sedimentary rocks of the Mishikha Formation of the Southeastern Salair, which formed the main part of the Precambrian tectonic blocks. The limestones of the Mishikha Formation are characterized by high contents of rare earth elements, Ce/Ce* (0.72 ± 0.04), Eu/Eu* (1.88 ± 0.70) and 87Sr/86Sr ratios of 0.70857–0.70860, normal δ18OSMOW values from 20.9 to 27.1‰ and positive δ13C values (from 0.5‰ to +4.1‰). Based on the analysis of geochemical and isotope-geochemical (Sr, C, O) data, it was established that the limestones of the Mishikha Formation were formed in an open ocean basin far from the passive margin of the Siberian continent in a sub-oxygen environment. Using the methods of Sr and C isotope chemostratigraphy and U‒Pb dating of zircons, age constraints (555–545 Ma) were obtained for the formation of carbonate deposits of the Mishikha Formation.

Салаирский террейн, расположенный в северо-западной части Центрально-Азиатского складчатого пояса, представлен преимущественно кембрийскими вулканическими, терригенными и карбонатными породами. Салаирский террейн является фрагментом ювенильной раннепалеозойской коры, образовавшейся в результате процесса субдукции, сопровождавшегося карбонатным и терригенным осадконакоплением, однако в строении Салаирского террейна имеется серия докембрийских тектонических блоков неоднозначного происхождения. Для восстановления истории геологического развития Палеоазиатского океана в позднем протерозое‒раннем палеозое на юго-западной окраине Сибирского континента нами проведено определение возраста и тектонических условий формирования осадочных пород мишихинской свиты Юго-Восточного Салаира, слагающих основную часть этих тектонических блоков.

Известняки мишихинской свиты характеризуются высокими содержаниями редкоземельных элементов, Ce/Ce* (0.72 ± 0.04), Eu/Eu* (1.88 ± 0.70) и 87Sr/86Sr отношениями 0.70857–0.70860, нормальными значениями δ18OSMOW (от 20.9 до 27.1‰) и положительными значениями δ13С (от 0.5 ‰ до +4.1 ‰). На основе анализа геохимических и изотопно-геохимических (Sr, C, O) данных установлено, что известняки мишихинской свиты сформированы в открытом океаническом бассейне вдали от пассивной окраины Сибирского континента в субкислородной среде. С использованием методов Sr и С изотопной хемостратиграфии и U‒Pb датирования цирконов получены возрастные ограничения 555–545 млн лет на время формирования карбонатных отложений мишихинской свиты.

Central Asian Folded BeltSalair TerraneMishikha FormationcarbonateschemostratigraphygeochemistryU‒Pb zircon datingthe Vendian periodЦентрально-Азиатский складчатый поясСалаирмишихинская свитакарбонатыизотопная хемостратиграфиягеохимический анализU‒Pb датирование цирконавендский периодРоссийский научный фондRussian Science Foundation23-77-10035Берзин Н.А., Колман Р.Г., Добрецов Н.Л., Зоненшайн Л.П., Сючань С., Чанг Э.З. Геодинамическая карта западной части Палеоазиатского океана // Геология и геофизика. 1994. Т. 35. № 7-8. С. 8‒28.Берзин Н.А., Кунгурцев Л.В. Геодинамическая интерпретация геологических комплексов Алтае-Саянской области // Геология и геофизика. 1996. Т. 37. № 1. С. 63‒81.Ветрова Н.И., Ветров Е.В., Летникова Е.Ф., Солошенко Н.Г. Возраст кинтерепской свиты Северо-западного Салаира: данные хемостратиграфии и U‒Pb датирования циркона // Геодинамика и тектонофизика. 2022. Т. 13. № 2. С. 1‒9. Doi.org/10.5800/GT-2022-13-2s-0597Винкман М.К., Асташкин В.А., Краевский Б.Г. Схема расчленения докембрийских и кембрийских отложений Кузнецкого Алатау, Горной Шории, Салаира и Горного Алтая. – В кн.: Материалы по стратиграфии Саяно-Алтайской складчатой области. – Новосибирск: СНИИГГиМС, 1964. С. 34‒49.Гинцингер А.Б., Винкман М.К, Асташнин В.А., Тараненко В.А., Краевский Б.Г., Поспелов А.Г. Разрезы докембрия и нижнего палеозоя западной части Алтае-Саянской складчатой области. – Красноярск: Красноярское книжное издательство, 1969. 215 с.Геологическая карта СССР. – М-б 1:200 000. – Серия Кузбасская. – Лист N-45-XX. – Объяснительная записка. – М.: Недра, 1965. 102 с.Горохов И.М., Семихатов М.А., Баскаков А.В., Кутявин Э.П., Мельников Н.Н., Сачава А.В., Турченко Т.Л. Изотопный состав стронция в карбонатных породах рифея, венда и нижнего кембрия Сибири // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 1995. Т. 3. № 1. С. 3‒33.Государственная геологическая карта Российской Федерации. – Серия Алтае-Саянская. – М-б 1:1 000 000. – Лист N-45 (Новокузнецк). – Объяснительная записка. – СПб.: ВСЕГЕИ, 2007. 665 с.Государственная геологическая карта Российской Федерации 1:1 000 000 (третье поколение). – Серия Алтае-Саянская. – Лист N-44-Новосибирск. – СПб.: ВСЕГЕИ, 2015.Добрецов Н.Л., Буслов М.М. Позднекембрийско-ордовикская тектоника и геодинамика Центральной Азии // Геология и геофизика. 2007. Т. 48. № 1. С. 93‒108.Жимулев Ф.И., Котляров А.В., Травин А.В., Фидлер М.А., Хуурак А.А. Шалапский меланж Аламбайской офиолитовой зоны Салаира (северо-запад Центрально-Азиатского складчатого пояса), геологическое строение и особенности состава амфиболитов и зеленокаменных базальтов // Геодинамика и тектонофизика. 2024. Т.15. №3. С.1‒16. Doi:10.5800/GT-2024-15-3-0757Жимулев Ф.И., Поспеева Е.В., Новиков И.С., Потапов В.В. Глубинное строение Салаирского складчато-покровного сооружения (северо-запад Центрально-Азиатского складчатого пояса) по данным магнитотеллурического зондирования // Геодинамика и тектонофизика. 2021. Т. 12. № 1. С. 125‒138.Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. – М.: Недра, 1990. 328 с.Кузнецов А.Б., Семихатов М.А., Горохов И.М. Изотопный состав Sr в водах мирового океана, окраинных и внутренних морях: возможности и ограничения Sr-изотопной хемостратиграфии // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2012. Т. 20. № 6. С. 3–19.Кузнецов А.Б., Семихатов М.А., Горохов И.М., Мельников Н.Н. Изотопный состав стронция в известняках инзерской свиты стратотипа верхнего рифея, Южный Урал // ДАН. 1997. Т. 353. №2. С. 249‒254.Кузнецов А.Б., Семихатов М.А., Маслов А.В., Горохов И.М., Прасолов Э.М., Крупенин М.Т., Кислова И.В. Sr- и С-изотопная хемостратиграфия типового разреза верхнего рифея (Южный Урал): новые данные // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2006. Т. 14. № 6. С. 25‒53.Новиков И.С., Черкас О.В., Мамедов Г.М., Симонов Ю.Г., Симонова Т.Ю., Наставко В.Г. Этапы активизации и тектоническая делимость Кузнецкого угольного бассейна (Южная Сибирь) // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 3. С. 424–437.Хубанов В.Б., Буянтуев М.Д., Цыганков А.А. U‒Pb изотопное датирование цирконов из Pz3‒Mz магматических комплексов Забайкалья методом магнитно-секторной масс-спектрометрии с лазерным пробоотбором: процедура определения и сопоставление с SHRIMP данными // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 1. С. 241‒258.Ярмолюк В.В., Дегтярев К.Е. Докембрийские террейны Центрально-Азиатского орогенного пояса: сравнительная характеристика, типизация и особенности тектонической эволюции // Геотектоника. 2019. № 1. C. 3‒43.Asmeron Y., Jacobsen S.B., Knoll A.H., Butterfield N.J., Swett K. Strontium isotope variations of Neoproterozoic seawater: implications for crustal evolution // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1991. Vol. 55. P. 2883–2894.Azmy K., Brand U., Sylvester P., Gleeson S. A., Logan A., Bitner M.A. Biogenic and abiogenic low-Mg calcite (bLMC and aLMC): Evaluation of seawater-REE composition, water masses, and carbonate diagenesis // Chemical Geol. 2011. Vol. 280. P. 180‒190.Baker A.J., Fallick, A.E. Evidence from Lewisian limestones for isotopically heavy carbon in two-thousand-million-year-old sea water // Nature. 1989. Vol. 337. P. 352–354.Bau M. Rare-earth element mobility during hydrothermal and metamorphic fluid-rock interaction and the significance of the oxidation state of europium // Chemical Geol. 1991. Vol. 93. P. 219‒230.Black L.P., Kamo S.L., Allen C.M., Davis D.W., Aleinikoff J.N., Valley J.W., Mundil R., Campbell I.H., Korsch R.J., Williams I.S., Foudoulis C. Improved Pb206/U218 microprobe geochronology by the monitoring of a trace-element-related matrix effect; SHRIMP, ID-TIMS, ELA-ICP-MS and oxygen isotope documentation for a series of zircon standards // Chemical Geol. 2004. Vol. 205. P. 115–140.Bowyer F.T., Zhuravlev A.Y., Wood R., Shields G.A., Zhou Y., Curtis A., Poulton S.W., Condon D.J., Yang C., Zhu M. Calibrating the temporal and spatial dynamics of the Ediacaran‒Cambrian radiation of animals // Earth Sci. Rev. 2022. Vol. 225. 103913. Doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103913Brasier M.D., Shields G., Kuleshov V.N., Zhegallo E.A. Integrated chemo- and biostratigraphic calibration of early animal evolution: Neoproterozoic‒Early Cambrian of southwest Mongolia // Geol. Magazine. 1996. Vol. 133. No.4. P. 445–485.Burns S.J., Haudenschild U., Matter A. The strontium isotopic composition of carbonates from the late Precambrian (~560‒540 Ma) Huqf Group of Oman // Chemical Geol. 1994. Vol. 111. No. 1–4, P. 269–282.Buslov M.M., Watanabe T., Fujiwara Y., Iwata K., Smirnova L.V., Safonova I.Yu., Semakov N.N., Kiryanova A.P. Late Paleozoic faults of the Altai region, Central Asia: Tectonic pattern and model of formation // J. Asian Earth Sci. 2004. Vol. 23. P. 655–671.Chen J.B., Algeo T.J., Zhao L.S., Zhen Z.Q., Cao L., Zhang L., Yi. Y. Diagenetic uptake of rare earth elements by bioapatite, with an example from Lower Triassic conodonts of South China // Earth Sci. Rev. 2015. Vol. 149. P. 181–202.Davies C., Allen M.B., Buslov M.M., Safonova I.Yu. Deposition in the Kuznetsk Basin, Siberia: Insights into the Permian–Triassic transition and the Mesozoic evolution of Central Asia // Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. (G3). 2010. Vol. 295. No. 1-2. P. 307–322.De Baar H.J.W., Schijf J., Byrne R.H. Solution chemistry of the rare earth elements in seawater // Europ. J. Solid State and Inorganic Chem. 1991. Vol. 28. P. 357–373.Demeny A., Harangi S.Z. Stable isotope studies on carbonate formations in alkaline basalt and lamprophyre series: Evolution of magmatic fluids and magma-sediment interactions // Lithosphere. 1996. Vol. 37. P. 335–349.Dobretsov N.L., Buslov M.M., Yu U. Fragments of oceanic islands in accretion‒collision areas of Gorny Altai and Salair, Southern Siberia, Russia: Early stages of continental crustal growth of the Siberian Continent in Vendian–Early Cambrian time // J. Asian Earth Sci. 2004. Vol. 23. №5. P. 673–690.Fölling P.G., Frimmel H.E. Chemostratigraphic correlation of carbonate successions in the Gariep and Saldania Belts, Namibia and South Africa // Basin Research. 2002. Vol. 14. P. 69–88.Frimmel H.E. On the reliability of stable carbon isotopes for Neoproterozoic chemostratigraphic correlation // Precambrian Research. 2010. Vol. 182. No. 4. P. 239–253.Halverson G.P., Dudás F.O., Maloof A.C., Bowring S.A. Evolution of the 87Sr/86Sr composition of Neoproterozoic seawater // Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. (G3). 2007. Vol. 256. No. 3–4. P. 103–129.Halverson G.P., Wade B.P., Hurtgen M.T., Barovich K.M. Neoproterozoic chemostratigraphy // Precambrian Research. 2010. Vol. 182. P. 337–350.Hatch J.R., Leventhal J.S. Relationship between inferred redox potential of the depositional environment and geochemistry of the Upper Pennsylvanian (Missourian) Stark Shale Member of the Dennis Limestone, Wabaunsee County, Kansas, USA // Chemical Geol. 1992. Vol. 99. P. 65– 82.Hoefs J. Stable Isotope Geochemistry – Springer: Berlin‒Heidelberg, Germany, 2009. Vol. 285. 460 p.Kaufman A.J., Jacobsen S.B., Knoll A.H. The Vendian record of Sr and C isotopic variations in seawater: Implications for tectonics and paleoclimate // Earth and Planet. Sci. Lett. 1993. Vol. 120. No. 3-4. P. 409–430.Kaufman A.J., Knoll A.H., Narbonne G.M. Isotopes, ice ages, and terminal Proterozoic Earth history // Proc. Nation. Acad. Sci. 1997. Vol. 94. P. 600–605.Kröner A., Kovach V., Belousova E., Hegner E., Armstrong R., Dolgopolova A., Seltmann R., Alexeiev D.V., Hoffmann J.E., Wong J., Sun M., Cai K., Wang T., Tong Y., Wilde S.A., Degtyarev K.E., Rytsk E. Reassessment of continental growth during the accretionary history of the Central Asian Orogenic Belt // Gondwana Research. 2014. Vol. 25. P. 103–125.Kuznetsov A.B., Ovchinnikova G.V., Gorokhov I.M., Letnikova E.F., Kaurova O.K., Konstantinova G.V. Age constraints on the Neoproterozoic Baikal Group from combined Sr isotopes and Pb‒Pb dating of carbonates from the Baikal type section, Southeastern Siberia // J. Asian Earth Sci. 2013. Vol. 62. P. 51–66.Li D., Shields-Zhou G.A., Ling H.-F., Thirlwall M. Dissolution methods for strontium isotope stratigraphy: guidelines for the use of bulk carbonate and phosphorite rocks // Chemical Geol. 2011. Vol. 290. P. 133–144.Liu X.M., Hardisty D.S., Lyons T.W., Swart P.K. Evaluating the fidelity of the cerium paleoredox tracer during variable carbonate diagenesis on the Great Bahamas Bank // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2019. Vol. 248. P. 25‒42.Melezhik V.A., Gorokhov I.M., Kuznetsov A.B., Fallick A.E. Chemostratigraphy of Neoproterozoic carbonates: Implications for “blind dating” // Terra Nova. 2001. Vol. 13. P. 1‒11.Melezhik V.A., Ihlen P.M., Kuznetsov A.B., Gjelle S., Solli A., Gorokhov I.M., Fallick A.E., Sandstad J.S., Bjerkgård T. Pre-Sturtian (800–730 Ma) depositional age of carbonates in sedimentary sequences hosting stratiform iron ores in the Uppermost Allochthon of the Norwegian Caledonides: A chemostratigraphic approach // Precambrian Research. 2015. Vol. 261. P. 272‒299.Mishra P.K., Mohanty S.P. Geochemistry of carbonate rocks of the Chilpi Group, Bastar Craton, India: Implications on ocean paleoredox conditions at the late Paleoproterozoic Era // Precambrian Research. 2021. Vol. 353. 106023. Doi.org/10.1016/j.precamres.2020.106023Mtonda M.T., Le Roux P., Taylor W.L., Wilton A., Tostevin R. High resolution strontium isotope data from Nama Group, South Africa, constrain global stratigraphic relationships in the terminal Ediacaran // Precambrian Research. 2024. Vol. 404. 107339. Doi.org/10.1016/j.precamres.2024.107339Nath B.N., Bau M., Ramalingeswara Rao B., Rao C.M. Trace and rare earth elemental variation in Arabian Sea sediments through a transect across the oxygen minimum zone. // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1997. Vol. 61. P. 2375–2388.Rimmer S.M. Geochemical paleoredox indicators in Devonian–Mississippian black shales, Central Appalachian Basin (U.S.A.) // Chemical Geol. 2004. Vol. 206. P. 373–391.Safonova I.Y., Kotlyarov A., Krivonogov S., Xiao W. J. Intra-oceanic arcs of the Paleo-Asian Ocean // Gondwana Research. 2017. Vol. 50. P. 167–194.Sawaki Y., Ohno T., Tahata M., Komiya T., Hirata T., Maruyama S., Windley B.F., Han J., Shu D., Li Y. The Ediacaran radiogenic Sr isotope excursion in the Doushantuo Formation in the Three Gorges area, South China // Precambrian Research. 2010. Vol. 176. No. 1-4. P. 46–64.Sengör A.M.C., Natal’in B.A. Turkic-type orogeny and its role in the making of the continental crust // Ann. Rev. Earth and Planet. Sci. 1996. Vol. 24. P. 263–337.Sengör A.M.C., Suna G., Natal’in B.A., Van der Voo R. The Altaids: A review of twenty-five years of knowledge accumulation // Earth-Sci. Rev. 2022. Vol. 228. 104013. Doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.104013Slama J., Kosler J., Condon D.J., Crowley J.L., Gerdes A., Hanchar J.M., Horstwood M.S.A., Morris G.A., Nasdala L., Norberg N., Schaltegger U., Schoene N., Tubrett M.N., Whitehouse M.J. Plesovice zircon – a new natural reference material for U‒Pb and Hf isotopic microanalysis // Chemical Geol. 2008. Vol. 249. No. 1-2. P. 1–35.Taylor S.R., McLennan S.M. The Continental Crust: Its Composition and Evolution. ‒Blackwell, Cambridge. UK. 1985. 312 p.Tobia F.H., Aqrawi A.M. Geochemistry of rare earth elements in carbonate rocks of the Mirga Mir Formation (Lower Triassic), Kurdistan Region, Iraq // Arab. J. Geosci. 2016. Vol. 9. Art. 259. Doi: 10.1007/s12517-015-2148-1Vermeesch P. IsoplotR: a free and open toolbox for geochronology // Geosci. Frontiers. 2018. Vol. 9. P. 1479–1493.Vetrov E.V., De Grave J., Kotler P.D., Kruk N.N., Zhigalov S.V., Babin, G.A., Fedoseev G.S., Vetrova N.I. Evolution of the Kolyvan-Tomsk granitoid magmatism (Central Siberia): Insights into the tectonic transition from post-collision to intraplate settings in the northwestern part of the Central Asian Orogenic Belt // Gondwana Research. 2021. Vol. 93. P. 26–47.Vetrova N.I., Vetrov E.V. Synchronous felsic volcanism and carbonate sedimentation as a setting for VMS deposits localization at the Salair terrane, NE Central Asian Orogenic Belt // Gondwana Research. 2024. Vol. 136. P. 53–72.Vishnevskaya I., Letnikova E., Pisareva N., Proshenkin A. Chemostratigraphy of Neoproterozoic carbonate deposits of the Tuva–Mongolian and Dzabkhan bontinental Blocks: Constraints on the age, glaciation and sedimentation // Chemostratigraphy. Concepts, Techniques, and Applications. 2015. P. 451‒487. Doi.org/10.1016/B978-0-12-419968-2.00018-2Wignall P.B., Twitchett R.J. Oceanic Anoxia and the End Permian Mass Extinction // Science. 1996. Vol. 272. No. 5265. P. 1155‒1158.Windley B.F., Alexeiev D., Xiao W., Kroner A., Badarch G. Tectonic models for accretion of the Central Asian Orogenic Belt // J. Geol. Soc. 2007. Vol. 164. P. 31–47.Zhang K.-J., Li Q.-H., Yan L.-L., Zeng L., Lu L., Zhang Y.-X., Hui J., Jin X., Tang X.-C. Geochemistry of limestones deposited in various plate tectonic settings // Earth-Sci. Rev. 2017. Vol. 167. P. 27–46.Zhang K.J., Zhang Y.X., Xia B.D., He Y.B. Temporal variations of the Mesozoic sandstone composition in the Qiangtang block, Northern Tibet (China): Implications for provenance and tectonic setting // J. Sediment. Res. 2006. Vol. 76. P. 1035–1048.Zhang W., Deng X., Peng L., Zhang Y., Xu D., Liu H., Jin X., Sun J., Lai C. Rare earth elements and carbon-oxygen isotopes of calcite from the Tongjiachong Cu deposit, South China: Implications for fluid source and mineral precipitation // Ore Geol. Rev. 2020. Vol. 116. 103236. Doi.org/10.1016/j.oregeorev.2019.103236Zhimulev F.I., Gillespie J., Glorie S., Vetrov E.V., De Grave J. Tectonic history of the Kolyvan–Tomsk folded zone (KTFZ), Russia: Insight from zircon U/Pb geochronology and Nd isotopes // Geol. Journal. 2020. Vol. 55. P. 1913–1930.GEBCO. https://www.gebco.net/ . Accessed December, 2025.