научная статья по теме РАННЯЯ КОРА ВОЛГО-УРАЛЬСКОГО СЕГМЕНТА ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОГО КРАТОНА: ИЗОТОПНО-ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ТЕРРИГЕННОГО ЦИРКОНА ИЗ МЕТАОСАДОЧНЫХ ПОРОД БОЛЬШЕЧЕРЕМШАНСКОЙ СЕРИИ И ИХ SM-ND МОДЕЛЬНЫЙ ВОЗРАСТ Геология

Текст научной статьи на тему «РАННЯЯ КОРА ВОЛГО-УРАЛЬСКОГО СЕГМЕНТА ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОГО КРАТОНА: ИЗОТОПНО-ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ТЕРРИГЕННОГО ЦИРКОНА ИЗ МЕТАОСАДОЧНЫХ ПОРОД БОЛЬШЕЧЕРЕМШАНСКОЙ СЕРИИ И ИХ SM-ND МОДЕЛЬНЫЙ ВОЗРАСТ»

УДК 550.93:551.72

РАННЯЯ КОРА ВОЛГО-УРАЛЬСКОГО СЕГМЕНТА

ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОГО КРАТОНА: ИЗОТОПНО-ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ТЕРРИГЕННОГО ЦИРКОНА ИЗ МЕТАОСАДОЧНЫХ ПОРОД БОЛЬШЕЧЕРЕМШАНСКОЙ СЕРИИ И ИХ Sm-Nd МОДЕЛЬНЫЙ ВОЗРАСТ

© 2015 г. Е. В. Бибикова*, С. В. Богданова**, А. В. Постников***, А. А. Федотова*, ****, С. Клаэссон*****, Т. И. Кирнозова*, М. М. Фугзан*, Л. П. Попова***

*Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, Москва, Россия **Геологический институт Лундского университета, Лунд, Швеция ***Государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва, Россия ****Геологический институт РАН, Москва, Россия *****Шведский Музей естественной истории, Стокгольм, Швеция e-mail: bibikova@geokhi.ru Поступила в редакцию 23.12.2013 г., получена после доработки 03.02.2014 г.

Приводятся результаты изотопно-геохронологического изучения метаосадочных пород большече-ремшанской серии Волго-Уральского сегмента Восточно-Европейского кратона с целью выявления их древнейшей составляющей. Для 16 образцов высокоглиноземистых гнейсов и кристалло-сланцев, отобранных из керна скважин, было проведено Sm-Nd изотопное исследование и рассчитаны модельные возрасты TNd(DM). Из пород с максимальными значениями модельных возрастов (выше 3.2 млрд лет) были выделены акцессорные цирконы в трех скважинах: Миннибаевская 20000, Ново-Елховская 20009 и Зай-Каратайская 12930. Изотопное U-Pb датирование 200 зерен циркона было выполнено на масс-спектрометре вторичных ионов Cameca 1280 NORDSIM в Музее естественной истории в Стокгольме. Наилучшие для анализа участки кристаллов циркона были предварительно выбраны по их катодолюминесцентным изображениям. Проведенный анализ продемонстрировал многообразие как возрастных (от 3.8 до 2.6 млрд лет), так и геохимических групп цирконов в метаосадках большечеремшанской серии, что свидетельствует о гетерогенном составе и возрасте питающих провинций в момент их денудации. Наличие эоархейских и палеоархейских цирконов в терригенной составляющей метаосадочного протолита большечеремшанской серии указывает на существование фрагментов древнейшей архейской коры в Волго-Уральском сегменте Восточно-Европейского кратона.

Ключевые слова: Волго-Уральский сегмент, метаосадочные породы, модельный возраст, терриген-ный циркон, U-Pb изотопное датирование, ионный микрозонд.

DOI: 10.7868/S0869592X15010032

ВВЕДЕНИЕ

Выявление древнейших породных комплексов относится к фундаментальным проблемам современной геологии, поскольку эти комплексы несут прямую информацию о процессах формирования ранней Земли и эволюции ее коры и мантии. Одним из подходов к установлению возраста древнейших комплексов является изучение тер-ригенных цирконов архейских метаосадочных пород (Hawkesworth et al., 2010; Nutman, 2001; Pietranik et al., 2008; Wilde et al., 2001 и др.). Про-

цессы выветривания, транспортировки и седиментации приводят к концентрации в осадочных породах конечных бассейнов стока цирконов с наиболее представительным составом для целого корового домена, усредняя состав обнаженной на момент седиментации поверхности континента. Детритовые цирконы терригенных архейских пород характеризуют распределение возрастов в эродированном блоке и, следовательно, служат основой для реконструкций ранней истории Земли. Именно таким путем обнаружены древнейшие цирконы Земли в блоке Илгарн (Австралия),

возраст которых достигает 4.4 млрд лет (Wilde et al., 2001; Kemp et al., 2010). Этот подход к выявлению древнейших образований был реализован нами при датировании терригенных цирконов из метаосадочных пород Украинского щита. Наряду с изотопными возрастами цирконов из магматических пород (эндербитов) Приазовского и Подольского блоков Украинского щита, достигающими 3.75 млрд лет (Bibikova, 1984; Бибикова, 1989; Bibikova, Williams, 1990; Claesson et al., 2006), близкий изотопный возраст (3.6—3.8 млрд лет) был получен для терригенных цирконов в метао-садках Сорокинской структуры Приазовского блока и бугской серии Подольского блока Украинского щита. Изотопный состав кислорода в изученных цирконах подтверждает их первично ювенильный генезис, а изотопный состав гафния свидетельствует о том, что время экстракции первичных расплавов основного состава из мантии достигало 4.0 млрд лет (Бибикова и др., 2010, 2013; Степанюк и др., 2010).

Согласно геолого-геофизическим реконструкциям Восточно-Европейский кратон состоит из трех крупных сегментов литосферы: Фенноскан-дии, Сарматии и Волго-Уралии (Bogdanova, 1993). Если Фенноскандия и Сарматия в геохронологическом отношении изучены сравнительно хорошо, то изотопное датирование пород Волго-Ураль-ского сегмента затруднено тем, что его кристаллический фундамент погребен под осадочным чехлом, достигающим участками мощности в несколько километров. Прямая возрастная корреляция главных структурно-вещественных комплексов Волго-Уралии с аналогичными комплексами щитов не корректна, учитывая, что щиты характеризуют разные сегменты коры — Фенноскандию и Сарматию, которые прошли разную эволюцию в раннем докембрии и были отделены от Волго-Ура-лии транскратонными шовными зонами (Bogdanova et al., 1996). Таким образом, проблема точного датирования волго-уральских раннедо-кембрийских комплексов стоит остро в аспекте как региональных и глобальных корреляций, так и реконструкции структуры и эволюции литосферы самой Волго-Уралии, и особенно ее древнейших этапов.

До последнего времени возрасты 2.8—2.6 млрд лет, полученные Rb-Sr и U-Pb изотопными методами по акцессорным цирконам для пород Волго-Ура-лии, метаморфизованных как в гранулитовой, так и в амфиболитовой фации (Богданова и др., 1979; Бибикова и др., 1984, 1994; Постников, 2002), были наиболее древними. Однако датирование цирконов Бакалинского гранитоидного комплекса U-Pb классическим и ионно-ионным (SIMS) методами, а также характеристика их Hf-изотопно-го состава и Sm-Nd изотопной системы пород в целом показали присутствие более древних, ме-зоархейских, магматических пород с возрастом

3.3—3.2 млрд лет и источников их плавления с модельным возрастом до 3.8 млрд лет (Бибикова и др., 2008; Во§ёапоуа et а1., 2010). Близкие возрасты установлены для интрузивных чарнокитои-дов колыванского комплекса в Самарском регионе (Во§ёапоуа et а1., 2013). Эти данные указывают на существование еще неопознанной древнейшей коры Волго-Уралии, информацию о которой можно получить при изучении состава и возраста терригенных цирконов метаосадочных комплексов. В этом отношении широко распространенные в Волго-Уралии метаосадочные гнейсы большече-ремшанской серии предположительно архейского возраста представляются наиболее подходящим объектом для изотопно-геохронологических исследований.

СУПРАКРУСТАЛЬНАЯ БОЛЬШЕЧЕРЕМШАНСКАЯ СЕРИЯ В СТРУКТУРЕ КОРЫ ВОЛГО-УРАЛИИ

Благодаря нефтегазоносности региона, кристаллический фундамент Волго-Уралии пробурен более чем 6000 глубокими скважинами, которые вскрыли раннедокембрийские образования на глубину от первых метров до 3.7 км, демонстрируя соотношения различных комплексов в разрезе коры и поставляя каменный материал достаточный для изотопно-геохронологических и геохимических исследований.

Высокоглиноземистые и глиноземистые кристаллические сланцы и гнейсы, метаморфизован-ные в гранулитовой и амфиболитовой фации, принадлежащие к большечеремшанской серии, слагают одну из наиболее хорошо прослеживающихся породных ассоциаций фундамента востока Восточно-Европейской платформы. В его современной структуре эти породы формируют линейно-складчатые элементы (пояса) преимущественно северо-восточного простирания протяженностью до нескольких сотен километров при ширине до десятков километров (рис. 1). Выделяется несколько метаосадочных поясов, разделенных зонами разломов различного ранга.

В разрезах параметрических скважин Минни-баевская 20000 и Ново-Елховская 20009 выделяются обособленные пачки высокоглиноземистых пород мощностью от 250 до 1500 м и более. По разрезам этих скважин и по площади распространения высокоглиноземистые породы большече-ремшанской серии участвуют в строении двух комплексов (свит): сулеевского, в котором высокоглиноземистые породы перемежаются с преобладающими мафическими и кислыми гранулита-ми и гнейсами, а также с магнетит-силикатными породами и эулизитами, и миннибаевского, сложенного на 85—90% высокоглиноземистыми и глиноземистыми гнейсами с редкими включениями железисто-кремнистых пород и мафитовых

гранулитов (Ситдиков, 1980; Богданова, 1986; Ла-пинская и др., 1980, 1996). Предполагается, что эти комплексы отвечают крупному ритму осадко-накопления, начавшемуся с образования мощных толщ вулканитов различного состава и разнообразных осадков (сулеевский комплекс) и завершившемуся отложением пачек химически дифференцированных глиноземистых и высокоглиноземистых осадков (пелитов, граувакк, арко-зов) миннибаевского комплекса.

Ведущей метаморфической ассоциацией пород большечеремшанской серии являются био-тит-гранат-силлиманит-кордиеритовые кристаллические сланцы и гнейсы, часто содержащие графит и иногда шпинель. Эти породы, как правило, интенсивно мигматизированы с образованием лейкосомы состава гранат- и кордиеритсо-держащих гранитов и плагиогранитов, которые нередко формируют самостоятельные тела. Однако в разрезах глубоких скважин довольно часто встречаются практически немигматизированные пачки мощностью до нескольких десятков метров. Метаморфизм высокоглиноземистых пород имеет проградный характер со сменой более ранних ассоциаций амфиболитовой фации (биотит, железистый гранат, силлиманит, ставролит и кварц) на более высокотемпературные гранули-товые ассоциации, содержащие магнезиальный гранат, кордиерит, шпинель, редко сапфирин, калиевый полевой шпат и титанистый биотит (Ла-пинская и др., 1980; Богданова, 1986). Эта ранняя метаморфическая зональность редко прослеживается в разрезах скважин, так как она осложнена блоковой структурой фундамента, в которой блоки гранулитовой и амфиболитовой фации, представляющие различные срезы коры, резко контактируют по зонам разломов. Температуры метаморфизма метаосадочных пород большечер

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком