Погорюйская свита протерозоя Енисейского кряжа: возраст и ис-точники сноса по данным изотопного U–Pb-датирования обло-мочных цирконов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Приведены результаты изотопного U–Pb-датирования обломочных цирконов из песчаников погорюйской свиты протерозоя северной и южной частей Восточно-Ангарского блока Енисейского кряжа. В песчаниках северной части доминируют архейские, палеопротерозойские популяции обломочных цирконов. В образцах южной части присутствует до 25% мезопротерозойских зёрен. ­Датировки обломочных цирконов позволяют ограничить максимальный возраст погорюйской свиты и определить интервал её формирования в 1,2–0,9 млрд лет. Рассмотрены палеогеографические особенности формирования отложений погорюйской свиты в контексте существующих представлений о положении Сибири в составе суперконтинента Родиния.

Полный текст

Енисейский кряж (ЕК) — реликт крупнейшего протерозойского орогена [1, 2], что делает его одной из ключевых структур для расшифровки позднедокембрийской геодинамической эволюции западной окраины Сибирского кратона (СК). В строении ЕК традиционно выделяют северную (Заангарская) и южную (Ангаро-Канская) части [1, 3]. С запада на восток Заангарье включает Исаковский, Центрально-Ангарский, Восточно-­Ангарский блоки [1]. Последний принято рассматривать как деформированный фрагмент позднедокембрийской пассивной окраины Сибири. Объект нашего исследования — песчаники типового разреза погорюйской свиты сухопитской серии Иркинеевского поднятия, расположенного в южной части Восточно-Ангарского блока (рис. 1).

Погорюйская свита — верхний элемент крупной проградационной терригенной последовательности [4], согласно перекрытой карбонатными отложениями (свита Карточка и др.). Погорюйская свита начинает разрез верхнего докембрия Иркинеевского поднятия, её контакт с более древними образованиями не обнажён. В описываемом районе погорюйская свита (мощность не менее 1 км) представлена силикокластическими темпеститами и реже турбидитами. Наличие темпеститов, содержащих текстуры штормового генезиса, и переход к строматолитовым карбонатным фациям вверх по разрезу свидетельствуют о том, что формирование отложений погорюйской свиты происходило преимущественно в обстановках открытого шельфа СК. K–Ar-датировки глауконита из песчаников погорюйской свиты (~1110 млн лет) [5, 6] и хемостратиграфическая характеристика согласно перекрывающих её карбонатных свит Иркинеевского поднятия [7, 8] свидетельствуют о том, что отложения погорюйской свиты накапливались в конце мезопротерозоя – начале неопротерозоя.

Западнее, внутри Центрально-Ангарской зоны, традиционно относимые к сухопитской серии метаморфизованные вплоть до зелено-сланцевой фации отложения, прорваны тейским гранитоидным комплексом [9], U–Pb-изотопный возраст которого равен ~865 [3] или ~1100 и ~865 млн лет [9]. В связи с тем, что Центрально-Ангарскую зону некоторые исследователи считают отдельным террейном, находившимся на момент формирования тейских гранитоидов на удалении от Сибири [1], верхнее ограничение возраста погорюйской свиты по прорывающим гранитам спорно.

Изотопные U–Pb-датировки обломочных цирконов (dZr) получены нами по трем пробам песчаников погорюйской свиты, одна из которых (К‑14-014) отобрана в северной части Заангарья [10], а две другие — результаты исследования которых приведены ниже, взяты из южной части Заангарья. Новые пробы R‑15-013, R‑15-016 отобраны в типовом разрезе погорюйской свиты на левом берегу р. Иркинеева, в 1 и 2 км ниже по течению от скалы Карточка соответственно. Проба R‑15-016 характеризует среднюю, а проба R‑15-013 — верхнюю подсвиту погорюйской свиты, мощность интервала между точками отбора проб 870 м.

Изотопное U–Pb-исследование dZr выполнено в университете Ньюкасла (Австралия), технические детали аппаратуры, геохимических стандартов, методика в [10]. Результаты исследования dZr из проб К‑14-014, R‑15-013 и R‑15-016 на рис. 2.

Среди dZr, выделенных из пробы К‑14-014, зафиксированы две главные популяции (приведены на рис. 2): архейская (3,0–2,5) и палеопротерозойская (2,1–1,8 млрд лет). При этом большинство зёрен имеет возраст ~1,9 млрд лет, причём не обнаружено ни одного зерна с возрастом 2,2–2,4 млрд лет, как и мезопротерозойских цирконов. Возраст трёх самых молодых зёрен 1596 ± 53, 1823 ± 43, 1838 ± 54 млн лет.

Возрастные наборы dZr из проб R‑15-013, R‑15-016 (рис. 2) имеют очевидное сходство, подтверждаемое результатами K–S‑теста (табл. 1). В пробе R‑15-013 cодержание мезопротерозойских цирконов 12, палеопротерозойских 67, архейских 21%, а в пробе R‑15-016 содержание мезопротерозойских, палеопротерозойских, архейских цирконов 25, 60, 40% соответственно. При этом максимумы кривых плотности вероятности (КПВ) на отметках 2675, 1855, 1483, 1468 млн лет по двум пробам совпадают в пределах ошибки измерений (рис. 2). Популяции цирконов из обеих проб включают идиоморфные (~60% в пробе R‑15-013; ~30% в пробе R‑15-016) зональные кристаллы и зёрна округлые без осцилляционной зональности; корреляция между морфологией dZr и их изотопными возрастами отсутствует. Средневзвешенный изотопный U–Pb-возраст трёх самых молодых зёрен циркона в пробах песчаников из средней и верхней подсвит погорюйской свиты 1191 ± 49 (СКВО = 0,6) и 1140 ± 61 млн лет (СКВО = 0,12) соответственно. Приведённые датировки служат новым максимальным ограничением времени начала накопления отложений средней подсвиты погорюйской свиты на юге Восточно-Ангарского блока Заангарья. Из сказанного следует, что с учётом всех имеющихся данных время накопления погорюйской свиты остаётся ограничено весьма широким интервалом времени (1,2–0,9 млрд лет).

 

Рис. 1. Схематичный стратиграфический разрез верхнедокембрийских образований Иркинеевского поднятия. 1 — известняки, 2 — доломиты, 3 — доломитовые и известковые мергели, 4 — конгломераты, 5 — песчаники, 6 — алевролиты, аргиллиты; 7–9 — структурно-текстурные особенности пород (7 — строматолитовые постройки биогермы), 8 — бугорчатая штормовая слоистость, 9 — градационная слоистость в турбидитах. Сокращения названий свит на стратиграфической колонке: уд — удерейская, пг — пого­рюйская, кт — cкалы Карточки, алё — аладинская, пт — потоскуйская, шн — шунтарская, аш — алешинская, чс — чистяковская, мш — мошаковская, ос — островная.

 

Таблица 1. Результаты теста Колмогорова–Смирнова (p-параметр K–S-теста)

Номер пробы

K-14-014

R-15-016

R-15-015

K-14-014

 

0,158

0,000

R-15-016

0,158

 

0,070

R-15-015

0,000

0,070

 

 

Рис. 2. Распределение возрастов обломочных цирконов из песчаников, относимых к керпыльскому горизонту рифея: погорюйской свиты Восточно-Ангарского блока Заангарской части Енисейского кряжа (a–в, настоящее исследование) и песчаников хр. Сетте-Дабан (юго-восточная складчатая периферия Сибирской платформы (г, из [11]): N — общее ­количество проанализированных зёрен, n — количество зёрен с дискодантностью < 10%.

 

Спектры возрастов dZr из проб песчаников погорюйской свиты северной и южной частей Восточно-Ангарского блока Заангарья имеют существенное качественное различие (рис. 2). На юге среди dZr зафиксирована значительная доля зёрен с мезопротерозойскими (1600–1150 млн лет) возрастами, что делает популяцию обломочных цирконов схожей с теми, что выявлены в близких по возрасту песчаниках Сетте-Дабана и арктической Канады (рис. 2) [11, 12]. В песчаниках погорюйской свиты севера Восточно-Ангарского блока зёрна циркона с такими возрастами отсутствуют. Необходимо отметить, что мезопротерозойские кристаллические комплексы, которые могли бы служить источниками dZr, на западе Сибирской платформы не распространены, и, следовательно, цирконы с таким возрастами — экзотические для СК. Более древние части возрастного спектра dZr из погорюйских песчаников северной и южной частей Восточно-Ангарского блока Заангарья идентичны между собой и со спектром распределения возрастов цирконов из магматических формаций фундамента СК [10]. Это подтверждает предположение о формировании погорюйской свиты на пассивной континентальной окраине СК ([13] и др.) преимущественно за счёт накопления продуктов разрушения слагающих СК архейско-палеопротерозойских комплексов.

Отмеченные особенности возрастных спектров dZr из песчаников погорюйской свиты ЕК можно объяснить, исходя из известных палеоконтинентальных реконструкций: в конце мезопротерозоя СК был частью суперконтинента Родиния, причём его южная окраина (здесь и ниже современные координаты) сочленялась с северной окраиной Лаврентии, где магматические комплексы мезопротерозойского возраста имеют существенное распространение (например [12, 14]). Вероятно, dZr с мезопротерозойскими возрастами могли поступать в область седиментации, существовавшую в пределах современного ЕК, между 1,2 и 0,9 млрд лет назад, напрямую с кратона Лаврентия, как это предполагают для близковозрастных песчаников Сетте-Дабана [12]. При этом качественные различия в возрастных спектрах dZr из песчаников погорюйской свиты южной и северной частей Восточно-Ангарского блока Заангарья могут быть объяснены тем, что эти части находились по разные стороны от устья Иркинеевско-Котуйского авлакогена [15], служившего препятствием для перемещения лаврентийской силикокластики на север вдоль западной окраины Сибири. Точное расположение источников сноса dZr мезопротерозойского возраста в песчаники погорюйской свиты требует дополнительных исследований.

Работа выполнена в соответствии с планами фундаментальных исследований ГИН РАН (тема 0135–2016–0009 — Н. Б. Кузнецов и 0135–2016–0004 — С. В. Рудько). Синтез материалов по ЕК, сбор каменного материала, его подготовка к аналитическим исследованиям и обработка изотопных анализов проведены при финансовой поддержке РНФ (№ 14–27–00058), Минобрнауки России (договор № 14.Z50.31.0017 ИФЗ РАН) и гранта СПбГУ 3.38.137.2014. Проведение изотопных исследований выполнено при поддержке Australian Research Council grant ARC DP 120104004.

×

Об авторах

Н. С. Прияткина

Институт наук о Земле Санкт-Петербургского государственного университета; Университет Ньюкасла

Автор, ответственный за переписку.
Email: nadezda.priyatkina@gmail.ru
Россия, Санкт-Петербург; Австралия

Н. Б. Кузнецов

Геологический институт Российской Академии наук; Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) им. И.М. Губкина

Email: nadezda.priyatkina@gmail.ru
Россия, Москва

С. В. Рудько

Геологический институт Российской Академии наук

Email: nadezda.priyatkina@gmail.ru
Россия, Москва

А. В. Шацилло

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской Академии наук

Email: nadezda.priyatkina@gmail.ru
Россия, Москва

А. К. Худолей

Институт наук о Земле Санкт-Петербургского государственного университета

Email: nadezda.priyatkina@gmail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Т. В. Романюк

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской Академии наук

Email: nadezda.priyatkina@gmail.ru
Россия, Москва

А. В. Маслов

Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого Уральского отделения Российской Академии наук

Email: nadezda.priyatkina@gmail.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Верниковский В.А., Метелкин Д.В., Верниковская А.Е., Матушкин Н.Ю., Казанский А.Ю., Кадильников П.И., Ро-манова И.В., Вингейт М. Т.Д., Ларионов А.Н., Родионов Н.В. // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 1. С. 63–90.
  2. Лиханов И.И., Ножкин А.Д., Ревердатто В.В., Козлов П.С. // Геотектоника. 2014. № 5. С. 32–53.
  3. Vernikovsky V.A., Vernikovskaya A.E., Win­gate M.T.D., Popov N.V., Kovach V.P. // Precambr. Res. 2007. V. 154. P. 175–191.
  4. Cтратиграфия нефтегазоносных бассейнов Сибири. Рифей и венд Сибирской платформы и её складчатого обрамления / Под ред. Н.В. Мельникова Новосибирск: Гео, 2005. Кн. 1. 428 c.
  5. Волобуев М.И., Зыков С.И., Cтупникова С.И. Проблемы современной геохронологии. М.: Нау- ка, 1976. C. 96–123.
  6. Кириченко В.Т., Зуев В.К., Перфилова О.Ю., Сосновская О.В., Смокотина И.В., Маркович Л.А., Бородин В.П., Миронюк Е.П. Государственная геологическая карта Российской Федерации. 1 : 1 000 000 (­третье поколе-ние). Сер. Ангаро-Енисейская. Лист О 47–Братск. Объясн. зап. СПб.: Картфаб рика ВСЕГЕИ, 2012. 470 с.
  7. Вишневская И.А., Кочнев Б.Б., Летникова Е.Ф., Кузнецов А.Б., Прошенкин А.И. // ДАН. 2012. Т. 443. № 4. С. 459–463.
  8. Хабаров Е. M., Пономарчук В.А., Морозова И.П., Травин А.П. // Cтратиграфия. Геол. корреляция. 1999. Т. 7. № 6. С. 20–40.
  9. Ножкин А. Д., Туркина О.М., Бибикова Е.В., Терлеев А.А., Хоментовский В.В. // Геология и геофизика. 1999. Т. 40. № 9. С. 1305–1313.
  10. Priyatkina N., Khudoley A.K., Collins W.J., Kuz­netsov N.B., Huang, H.-Q. // Pecambr. Res. 2016. V. 285. P. 21–38.
  11. Khudoley A., Chamberlain K., Ershova V., Sears J., Prokopiev A., MacLean J., Kazakova G., Malyshev S., Molchanov A., Kullerud K., Toro J., Miller E., Vese­- lovskiy R., Li A., Chipley D. // Precambr. Res. 2015. V. 259. P. 78–94.
  12. Rainbird R.H., Stern R.A., Khudoley A.K., Kropa­chev A.P., Heaman L.M., Sukhorukov V.I. // Earth and Planet. Sci. Lett. 1998. V. 164. P. 409–420.
  13. Kuznetsov V. G. // J. Petrol. Geol. 1997. V. 20. P. 459–474.
  14. Ernst R.E., Hamilton M.A., Soderlund U., Hanes J.A., Gladkochub D.P., Okrugin A.V., Kolo­ti­lina T., Mekhonoshin A.S., Bleeker W., LeChemi­nant A.N., Buchan K. L., Chamberlain K.R., Diden­ko A.N. // Nature Geosci. 2016. V. 9. P. 464–469.
  15. Филипцов Ю.А. Нефтегазоносность верхнего протерозоя западной части Сибирской платформы. Дис. д ра геол.-мин. наук. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2015. 449 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематичный стратиграфический разрез верхнедокембрийских образований Иркинеевского поднятия. 1 — известняки, 2 — доломиты, 3 — доломитовые и известковые мергели, 4 — конгломераты, 5 — песчаники, 6 — алевролиты, аргиллиты; 7–9 — структурно-текстурные особенности пород (7 — строматолитовые постройки биогермы), 8 — бугорчатая штормовая слоистость, 9 — градационная слоистость в турбидитах. Сокращения названий свит на стратиграфической колонке: уд — удерейская, пг — пого­рюйская, кт — cкалы Карточки, алё — аладинская, пт — потоскуйская, шн — шунтарская, аш — алешинская, чс — чистяковская, мш — мошаковская, ос — островная.

Скачать (461KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение возрастов обломочных цирконов из песчаников, относимых к керпыльскому горизонту рифея: погорюйской свиты Восточно-Ангарского блока Заангарской части Енисейского кряжа (a–в, настоящее исследование) и песчаников хр. Сетте-Дабан (юго-восточная складчатая периферия Сибирской платформы (г, из [11]): N — общее ­количество проанализированных зёрен, n — количество зёрен с дискодантностью < 10%.

Скачать (2MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2019