ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 463, № 2, с. 201-205
= ГЕОХИМИЯ =
УДК 550.42:552.5:550.93
ВОЗРАСТ ПОРОД ИСТОЧНИКОВ СНОСА ПОЗДНЕДОКЕМБРИЙСКИХ МЕТАТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ЮЖНОГО УЛУТАУ (ЦЕНТРАЛЬНЫЙ КАЗАХСТАН): ИЗОТОПНЫЕ и-РЬ- И 8ш-Ш-ДАННЫЕ
© 2015 г. Н. В. Дмитриева, Е. Ф. Летникова, член-корреспондент РАН К. Е. Дегтярев,
А. А. Третьяков, Х. Дженг
Поступило 18.12.2014 г.
Дана петрогеохимическая характеристика позднедокембрийских метатерригенных пород боздак-ской серии Южного Улутау (Центральный Казахстан), приведены первые результаты И—РЪ ЬА-1СР-МЗ-датирования обломочных цирконов и изотопные Зш-Мё-данные. В результате петро-геохимического и изотопно-геохронологического исследования установлено, что образование осадков боздакской серии происходило за счет разрушения магматических и метаморфических комплексов преимущественно неопротерозойского возраста с ограниченным участием пород неоархейского и палеопротерозойского возрастов. Нижняя граница осадконакопления около 800 млн лет назад. Полученные изотопные результаты уверенно указывают на существование в основании Улутауского блока архейской континентальной коры.
Б01: 10.7868/80869565215200165
Улутауский массив расположен на западе па-леозоид Центрального Казахстана и является одним из наиболее крупных докембрийских сиали-ческих блоков в этом регионе. В Южном Улутау широко распространены вулканогенные и вулка-ногенно-осадочные толщи кислого и основного состава, метаморфизованные в основном в зеле-носланцевой фации, которые участвуют в строении двух крупных структур субмеридионального простирания, имеющих тектонические соотношения друг с другом: антиформной Майтюбин-ской зоны на западе и синформной Карсакпай-ской зоны на востоке (рис. 1). В строении Майтю-бинской зоны принимают участие в основном вулканогенно-осадочные породы кислого состава (жийдинская, майтюбинская, коксуйская серии), в то время как Карсакпайская зона сложена преимущественно эффузивами и вулканогенно-осадочными породами основного состава (кар-сакпайская серия), менее широко здесь распро-
Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск E-mail: dmnv@igm.nsc.ru
Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Геологический институт Российской Академии наук, Москва
Университет Гонконга, Гонконг, Китай
странены породы кислого состава (аралбайская, белеутинская серии) [4]. Вулканогенно-осадочные породы Майтюбинской зоны прорваны массивами гранитоидов (жаункарский, актасский комплексы) и щелочных сиенитов (карсакпайский комплекс), для которых в последние годы получены неопротерозойские (800-670 млн лет) оценки возраста их кристаллизации [3, 5]. Возраст вулканоген-но-осадочных пород Майтюбинской, Карсакпай-ской зон достоверно не установлен и является предметом дискуссий. Более молодой комплекс, также подвергшийся метаморфизму зеленосланцевой фации — терригенно-вулканогенная боздакская серия, перекрывающая майтюбинскую и карсак-пайскую серии, породы которых присутствуют в гальках ее конгломератов [4]. В структурном отношении боздакская серия приурочена к тектоническому контакту Майтюбинской и Карсак-пайской зон.
Цель нашей работы состояла в том, чтобы с помощью И—РЪ-датирования обломочных цирконов из метатерригенных пород боздакской серии определить верхний возрастной предел формирования метаморфических комплексов Майтюбин-ской, Карсакпайской зон Южного Улутау, а в совокупности с изотопными Зш-Мё-данными выявить возраст пород источников сноса, которые играли основную роль в формировании отложений боздакской серии.
В разрезе боздакской серии Южного Улутау традиционно выделяют три свиты (снизу вверх):
202
ДМИТРИЕВА и др.
И
■ ■ 3
гг:г,6 г г г г г
У У _1
+ + + + + +■ +
■ + + + ■ + -*- -*-
7
8
X 9 10
11
12
Карасайская
4
м 1200
1000
800
600
400
200
1
2
4
5
0
Рис. 1. Схема геологического строения Южного Улутау с упрощениями [1—3].
1 — палеозойские и мезозойские комплексы; 2 — вендские осадочные, вулканогенные толщи; 3 — боздакская серия; 4, 5 — комплексы Майтюбинской зоны: 4 — коксуйская серия, 5 — майтюбинская, жийдинская серии; 6, 7 — комплексы Карсакпайской зоны: 6 — белеутинская, карсакпайская серии, 7 — аралбайская серия; 8 — амфиболиты и кристаллические сланцы бектурганской серии; 9—11 — интрузивные образования: 9 — гранодиориты позднего ордовика, 10 — сиениты карсакпайского комплекса, 11 — граниты жаункарского, актасского комплексов; 12 — разрывные нарушения. Врезка: схематический стратиграфический разрез белкудукской свиты боздакской серии в опорном разрезе к западу от пос. Карсакпай. 1 — порфиритоиды по эффузивам основного состава; 2 — порфироиды по туфам кислого состава; 3 — серицит-полевошпатовые, серицит-кварцевые, хлорит-серицит-кварцевые сланцы; 4 — то же с редкой галькой; 5 — породы майтюбинской и карсакпайской серий; 6 — места отбора проб: а — для Ц-РЬ-исследований, б — для 8ш— М(!-исследований.
белкудукскую, карасайскую вулканогенно-тер-ригенные и надырбайскую терригенно-карбонат-ную. Предполагают, что они разделены перерывами в осадконакоплении и несогласиями [2, 4]. Мы изучили опорный разрез белкудукской свиты, хорошо обнаженный по левому берегу р. Ку-мола (Береке) к западу от пос. Карсакпай и структурно приуроченный к восточной части Майтю-
бинской зоны (рис. 1). Белкудукская свита в опорном разрезе залегает на порфироидах верхней части майтюбинской серии (кумолинская свита) [2] и представлена чередованием порфиритоидов основного состава, серицит-полевошпатовых, сери-цитовых, хлорит-серицит-кварцевых, частью бла-стопсаммитовых сланцев; подчиненное значение имеют порфироиды по туфам, вулканитам кисло-
го состава и сланцы с мелкой галькой (рис. 1, врезка). Общая мощность свиты в опорном разрезе до 1200 м.
Изучение геохимических особенностей мета-терригенных пород белкудукской свиты показало, что протолитами сланцев в основном были ар-козы [6]. Для них характерны преобладание K2O над Na2O (K2O/Na2O 1.4—3.6) и довольно высокие содержания SiO2 (70—79%). Величина индекса химического выветривания (CIA [7]) для всей изученной выборки 54—63, что свидетельствует о невысокой степени выветривания пород в области сноса. По характеру распределения петрогенных, редких и редкоземельных элементов (РЗЭ) в метаосадках бо-здакской серии можно предположить, что в области сноса преобладали кислые породы. В осадках наблюдаются значения индикаторных отношений редких элементов (Th/Co 0.6—2.1, Th/Sc 0.5—1.7, La/Co 2—14, La/Sc 2—12), подобные таковым в гранитоидах [8]. Распределение РЗЭ в изученных породах, для которых характерны явно выраженный Eu-минимум (Eu/Eu* 0.59—0.74), довольно высокие значения Lan/Ybn (9.8—12.8), Gdn/Ybn среднее (1.9), также свидетельствует о наличии в области сноса преимущественно кислых пород. Этот вывод подтверждается распределением петрогенных элементов [9].
С целью определения возраста пород, служивших источниками терригенного материала для сланцев белкудукской свиты боздакской серии, и нижнего возрастного предела времени осадкона-копления были проведены U—Pb-исследования детритовых цирконов в серицитовом сланце (проба Д-37-09: 47°50'17.8'' с.ш., 66°41'22.1'' в.д.). Сланец — мелкозернистая порода, обломки сложены кварцем (50%) и плагиоклазом (10%), редко встречаются циркон, апатит, основную массу образуют серицит, кварц примерно в равных количествах. Порода имеет лепидогранобластовую структуру и сланцеватую текстуру, обусловленную ориентированным расположением чешуек серицита.
Изотопное U—Pb-датирование цирконов выполнено методом лазерной абляции на масс-спектрометре высокого разрешения с ионизацией в индуктивно связанной плазме Nu Instruments ICP-MS, соединенном с системой Resonetics RESOlution M-50-HR Excimer Laser Ablation System, в Департаменте наук о Земле Университета Гонконга. В качестве внешнего стандарта для U—Pb-дати-рования был использован циркон 91500. Измеренные величины обработаны с помощью программ ICPMSDataCal [10] и Isoplot/Ex v.3. [11]. Погрешности единичных анализов (отношения, возраст) приведены на уровне ±1ст. Изучение морфологии и внутреннего строения кристаллов цирконов проводили в проходящем и отраженном свете. Внутреннее строение цирконов изуче-
но по изображениям в режиме катод олюминес-ценции. Аналитические данные могут быть получены по запросу у авторов.
Обломочные цирконы представлены в различной степени окатанными прозрачными слабо окрашенными светло-коричневыми зернами, часть из которых сохранила в той или иной мере удлиненно-призматические очертания. Проанализировали 69 кристаллов циркона в 69 точках. Для 52 зерен получили конкордантные оценки возраста, которые использовали при построении гистограммы и кривой относительной вероятности возрастов.
Доминирующие в изученной популяции — цирконы с возрастами 808—925 млн лет (31 зерно) (рис. 2), кристаллы которых в режиме катодолю-минесценции в основном характеризуются зональностью, типичной для магматических цирконов. В то же время среди цирконов этой возрастной группы присутствуют незональные или неотчетливо зональные зерна. Источником цирконов всей этой популяции могли быть метамор-физованные кислые вулканиты и вулканогенно-осадочные породы жийдинской, майтюбинской серий, для которых наиболее вероятен неопротерозойский возраст, а также прорывающие их граниты жаункарского комплекса с И-РЪ-возрастом циркона 803 ± 27 млн лет [5].
Другая возрастная группа - палеопротеро-зойские (8 зерен), архейские (13 зерен) (с преобладанием неоархейских) цирконы возраста 2.0-2.9 млрд лет. Эти зерна представлены преимущественно округлыми незональными или неотчетливо зональными зернами, вероятно, сформировавшимися в условиях высокотемпературного метаморфизма.
Для определения среднего модельного возраста пород в области сноса были проведены изотопно-геохимические 8ш-Мё-исследования серицит-кварцевых сланцев боздакской серии. Определение изотопного состава 8ш, Мё выполнено в Байкальском ЦКП СО РАН (г. Иркутск) по модифицированной методике [12]. Измерения изотопных отношений Мё, 8ш осуществляли на
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.