СТРАТИГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ, 2014, том 22, № 5, с. 66-76
УДК 550.93:553.83
ВОЗРАСТЫ ОБЛОМОЧНЫХ ЦИРКОНОВ ИЗ ВЕРХНЕЮРСКО-НИЖНЕМЕЛОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ОСТРОВА СТОЛБОВОЙ (НОВОСИБИРСКИЕ ОСТРОВА)
© 2014 г. А. В. Соловьев*, Э. Л. Миллер**
* ОАО "Росгеология", Геологический институт РАН, Москва, Россия **Стэнфордский Университет, США e-mail: solov@ilran.ru Поступила в редакцию 14.01.2013 г., получена после доработки 25.04.2013 г.
Проведено U-Pb (SIMS и LA-ICPMS) датирование обломочных цирконов из верхнеюрско-нижне-меловых отложений острова Столбовой. Датирование показало присутствие в песчаниках цирконов широкого возрастного интервала от архейских до раннемеловых. Главными источниками сноса обломочного материала для верхнеюрско-нижнемеловых отложений о. Столбовой являлись докем-брийские гнейсы и граниты, а также позднепалеозойские и мезозойские плутонические и вулканические комплексы. U-Pb датирование обломочных цирконов из песчаников без выбора зерен по какому-либо признаку дает наиболее полную информацию о питающих провинциях осадочного бассейна. Датирование эвгедральных (идиоморфных) и прозрачных цирконов первого цикла седиментации в ряде случаев может быть полезным для уточнения возраста нижней границы осадкона-копления.
Ключевые слова: верхняя юра—нижний мел, обломочный циркон, U-Pb (SIMS и LA-ICPMS) датирование, о. Столбовой, Новосибирские острова, Арктика.
DOI: 10.7868/S0869592X14050081
ВВЕДЕНИЕ
Развитие оборудования и прецизионных методик геохронологических исследований, прежде всего определение возраста единичных зерен, позволило предложить новые подходы для изучения осадочных пород. Для датирования единичных обломочных зерен циркона U-Pb методом чаще всего используются прецизионный вторично-ионный микрозонд высокого разрешения (SIMS) и система лазерной абляции с масс-спектрометрией в индуктивно-связанной плазме (LA-ICPMS). Анализ возрастов единичных обломочных цирконов из песчаников является мощным инструментом для определения областей сноса терригенного материала и обоснования палеогеографических и палеогеодинамических реконструкций (например, DeGraaf-Surpless et al., 2002; Dickinson, Gehrels, 2003; Fedo et al., 2003; Miller et al., 2006).
Реконструкция возраста и состава источников сноса обломочного материала для мезозойских отложений Арктики имеет как фундаментальное, так прикладное значение (Miller et al., 2006, 2008, 2013; Петров, 2010; Bue et al., 2011; Omma et al., 2011). Новосибирские острова являются одним из главных объектов для решения фундаментальной научной проблемы тектонической эволюции Лаптевоморского региона. Реконструкция источ-
ников сноса верхнеюрско-нижнемеловых отложений острова Столбовой имеет практическое значение в контексте потенциальной нефтегазо-носности моря Лаптевых.
ВЕРХНЕЮРСКИЕ И РАННЕМЕЛОВЫЕ
ОТЛОЖЕНИЯ ОСТРОВА СТОЛБОВОЙ
Остров Столбовой расположен в юго-западной части архипелага Новосибирские острова (рис. 1). Три самых южных острова архипелага (Столбовой, Малый Ляховский, Большой Ляхов-ский) сложены преимущественно верхнеюрским—нижнемеловым флишоидным комплексом. Эти образования интерпретировались как отложения пассивной окраины Сибирского кра-тона (ВгаеИеу й а1., 1998) или как отложения бассейна форланда, возникшего на окраине Новоси-бирско-Чукотского континентального блока перед фронтом Анюйского орогена (Кузьмичев и др., 2006). Современное описание истории изучения, стратиграфии и условий формирования верхнеюрско-нижнемеловых отложений острова Столбовой приведено в работе А.Б. Кузьмичева с соавторами (2009), проводивших детальные исследования в южной части острова. Верхнеюрские и нижнемеловые отложения в северной части острова Столбовой изучались ранее сотруд-
Рис. 1. Упрощенная схема тектонического и геологического строения Новосибирских островов и Южно-Анюйской сутуры (по Вольнов и др., 1998; Кузьмичев и др., 2006).
1—3 — тектоническая схема: 1 — платформенные комплексы, 2 — верхнеюрско-нижнемеловые синорогенные отложения, 3 — аллохтонные островодужные и океанические комплексы; 4—10 — геологическая схема: 4 — волжско-валан-жинские отложения бассейна форланда, 5 — палеозойские отложения Новосибирской карбонатной платформы, 6 — триасово-юрские мелководные отложения, 7 — апт-верхнемеловые континентальные осадки, 8 — нижнемеловые гра-нитоидные интрузии, 9 — северный фронт Южно-Анюйской сутуры, 10 — место обора проб для анализа обломочных цирконов.
135°
140°
145°
150° в.д.
никами НИИГА (Воронков, 1958; Виноградов, Явшиц, 1975). Известны данные о присутствии оксфорд-кимериджских слоев в северной части острова (Иванов и др., 1974). Согласно схематическому описанию А. Б. Кузьмичева, в северной части острова Столбовой выделяются две толщи. Нижняя толща мощностью около 200 м содержит существенную долю аргиллитов и алевролитов с прослоями темных песчаников. В середине разреза распознается пачка с преобладающими аргиллитами мощностью около 40 м. Верхняя толща мощностью 250—300 м отличается преобладанием песчаников, в том числе мощных (метры) пластов светлых массивных пород (рис. 2). Из песчаников этой толщи были отобраны две пробы для выделения обломочных цирконов — 51-1-02 и 53-1-02.
Изученные песчаники представляют собой незрелые породы, состоящие из неокатанных или слегка окатанных обломков полевых шпатов (50% зерен), кварца (около 30%) и пород (около 17%). По составу эти песчаники — достаточно типичные граувакки с трудноуловимым переходом от мелких зерен к матриксу. Среди обломочных полевых шпатов резко преобладают плагиоклазы разной степени измененности. Сростки с кварцем редки, но иногда встречаются скопления мелких плагиоклазов, отнесенные к вулканитам. Калиевые полевые шпаты явно присутствуют, в том числе и в виде микропегматитов. Кварц весьма разнообразен по степени насыщенности включениями и степени деформированности. Вероятно, большая часть кварца имеет интрузивное
Рис. 2. Береговой обрыв к югу от мыса Скалистый, сложенный мощными пластами светлых массивных песчаников, из которых была отобрана проба 53-1-02. Фото А.Б. Кузьмичева.
происхождение. Лититовая составляющая в обломках невелика. Метаморфические породы представлены главным образом тонкозернистыми слюдистыми сланцами, зелеными сланцами, реже кристаллическими сланцами, похожими на микрогнейсы. Обломков, отнесенных к осадочным породам, заметно больше; среди них идентифицируются алевропелиты, алевропесчаники, туфы (?), изредка кремни. Довольно много обломков отнесено к вулканитам: это зеленые породы с микролитами плагиоклаза (базальты), фельзиты, микродиориты. Важным компонентом пород являются зерна темноцветных минералов, среди которых ведущая роль принадлежит темной слюде. В породах практически нет пироксена и роговой обманки, но много эпидота и хлорита, вероятно замещающих такие зерна. Глинистый материал матрикса замещен агрегатом хлорита, цоизита, эпидота, альбита и, возможно, кварца. Вторичные изменения захватывают и крупные обломки на их границе с соседними зернами. Кроме того, вторичные минералы замещают почти полностью некоторые первично обломочные зерна. Своеобразный состав песчаников, видимо, отражает глубокое выветривание сиалических материнских комплексов, легко подвергающихся дезинтеграции при разрушении и транспорте.
U-Pb ДАТИРОВАНИЕ ОБЛОМОЧНЫХ ЦИРКОНОВ
U-Pb изотопная система в цирконах имеет высокую температуру закрытия, оцениваемую в >900°C (Lee et al., 1997). Считается, что возраст циркона, измеренный U-Pb методом, определяет время кристаллизации интрузивных пород, а
U-Pb система весьма устойчива к термальным воздействиям. В процессе метаморфизма также формируются внешние зоны (каймы обрастания) цирконов и целые кристаллы. Возрасты обломочных цирконов отражают время их кристаллизации (и/или перекристаллизации) в источниках сносах. Обломочные цирконы были выделены из двух проб песчаников (обр. 51-1-02 и 53-1-02) по стандартной методике в Лаборатории минералогического и трекового анализа ГИН РАН. Известны два подхода к изучению обломочных цирконов: количественный и качественный (Fedo et al., 2003). Количественный метод предполагает массовое датирование обломочных цирконов и статистическую обработку результатов. Этот подход использовался нами при U-Pb LA-ICPMS-дати-ровании. Не проводилось датирование зерен с включениями, метамиктными зонами и совместный анализ двух разновозрастных зон, например, на границе ядра и оболочки. При количественном анализе обломочных цирконов повышение разрешающей способности метода может быть достигнуто с помощью данных катодолюминес-ценции (CL), характеризующих внутреннее строение зерен. При использовании качественного метода большое значение уделяется оптическому изучению цирконов: анализу катодолюминес-центных (CL) изображений и изображений в отраженных электронах (BSE). Именно такой подход применялся нами при U-Pb датировании методом SIMS.
U-Pb датирование методом LA-ICPMS. Мономинеральная фракция циркона из образца 53-1-02 была квартована и целиком помещена в лабораторную шашку; таким образом, в шашку попали цирконы разной морфологии (рис. 3а—3в). Дати-
Рис. 3. Методология датирования обломочных цирконов (Miller et al., 2013).
(а) — разделение монофракции цирконов на три части; (б) — лабораторная шашка для анализа методом LA-ICPMS без выбора цирконов, в центре располагаются стандарты циркона; (в) — лабораторная шашка для анализа методом SIMS: сверху — без выбора цирконов, снизу — цирконы, выбранные вручную по определенному признаку (например, неока-танные или окатанные); (г, д) — фотографии электронного сканирующего микроскопа: (г) — датирование цирконов "случайным" образом без выбора по морфологии, (д) — датирование цирконов с определенной морфологией (идио-морфные зерна выделены кружками).
рование осуществлялось случайным образом, то есть всех зерен подряд, без их выбора по какому-либо признаку (рис. 3б, 3г). Считается, что в этом случае полученный результат будет более адекватно отражать реальное распределение возрастов обломочных цирконов (Miller et al., 2012). Из образца 53-1-02 датировано 102 зерна методом лазерной абляции с мас
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.