СТРАТИГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ, 2009, том 17, № 6, с. 3-16
УДК 550-93
ЗОНА СОЧЛЕНЕНИЯ САРМАТНН И ВОЛГО-УРАЛНН: ИЗОТОПНО-ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СУПРАКРУСТАЛЬНЫХ ПОРОД И ГРАНИТОИДОВ
© 2009 г. Е. В. Бибикова*, С. В. Богданова**, А. В. Постников***, Л. П. Попова***, Т. И. Кирнозова*, М. М. Фугзан*, В. В. Глущенко***
*Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, Москва, Россия
e-mail: bibikova@geokhi.ru **Геологический институт Лундского университета, Лунд, Швеция ***Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва, Россия
Поступила в редакцию 20.11.2008 г.
Для решения вопроса о времени сочленения Сарматии и Волго-Уралии, двух сегментов ВосточноЕвропейского кратона, было проведено геохронологическое (U-Pb изотопная система цирконов) и изотопно-геохимическое (Sm-Nd изотопная система пород в целом) исследование пород по профилю, начинающемуся в пределах Восточной Сарматии (на западе) и завершающемуся в пределах Средневолжского мегаблока Волго-Уралии, т.е. пересекающему всю зону сочленения. Установлено, что исследованные породы имеют палеопротерозойский изотопный модельный возраст по неодиму, который, за редкими исключениями, варьирует во всех структурах между 2.1 и 2.4 млрд. лет, указывая на близкий возраст коры в пределах всей зоны сочленения Сарматии и Волго-Уралии. Высокометаморфизованные комплексы гранулитовой и амфиболитовой фации юго-западной окраины Волго-Уралии являются палеопротерозойскими, а не архейскими, как это предполагалось ранее. Выделены два структурно-вещественных комплекса раннего палеопротерозоя Волго-Ура-лии: метаосадочный южноволжский комплекс и метаосадочно-вулканогенный терсинский комплекс. Полученные нами данные подтверждают неодновременность объединения отдельных сегментов в составе Восточно-Европейского кратона: сначала произошло сочленение Сарматии и Волго-Уралии около 2100-2000 млн. лет назад, а затем новообразовавшегося мегаконтинента с Фенноскандией около 1800 млн. лет назад.
Ключевые слова: Сарматия, Волго-Уралия, зона сочленения, изотопный возраст, самарий-неодимо-вый модельный возраст, Восточно-Европейский кратон.
ВВЕДЕНИЕ
Согласно геофизическим и структурным реконструкциям, Восточно-Европейский кратон (ВЕК) состоит из трех сегментов коры: Фенноскандии, включающей Балтийский щит, Сарматии (Украинский щит, Воронежский кристаллический массив и их склоны) и Волго-Уралии (Bogdanova, 1993; Bogdanova et я1., 2005). Сегменты разделены транс-кратонными рифтовыми системами протерозоя, унаследованными от палеопротерозойских коллизионных поясов (Bogdanova et al., 1996). ^постав-ление Украинского и Балтийского фрагментов ВЕК показало их автономное формирование и эволюцию в архее и палеопротерозое, предположительно, в пределах различных литосферных плит. Образование ВЕК происходило в палеопротерозое в процессе последовательной коллизии сначала Сарматии и Волго-Уралии около 21002000 млн. лет назад (Shchipansky, Bogdanova, 1996; Claesson et al., 2006; Щипанский и др., 2007), а затем новообразовавшегося мегаконтинента Волго-Сар-
матии с Фенноскандией около 1800 млн. лет назад (Бибикова и др., 1995; Claesson et al., 2001; Bogdano-va et al., 2006; Богданова и др., 2006).
Во всех этих палеодинамических реконструкциях всегда стоял вопрос о возрасте Волго-Уральско-го сегмента, его аналогии с другими сегментами ВЕК и времени их сочленения. Изучение Волго-Уральского сегмента затруднено тем, что кристаллический фундамент погребен под позднепроте-розойским и фанерозойским осадочным чехлом, достигающим участками мощности в несколько километров. Однако в силу нефтегазоносности регион разбурен более чем 6000 глубокими скважинами, многие из которых прошли по фундаменту более одного и даже трех километров (Богданова, 1986; Лапинская и др., 1996) и сделали доступным каменный материал для изотопно-геохронологических и изотопно-геохимических исследований.
В течение ряда лет мы проводили изотопно-геохронологические исследования фундамента Волго-Уралии, изучая главным образом архейские
комплексы. В ходе этих исследований нами были обнаружены и датированы древнейшие гранитои-ды, относимые к бакалинскому комплексу. Возраст тоналит-трондьемит-гранодиоритовой (ТТГ) ассоциации по результатам датирования акцессорных цирконов и-РЬ методом и пород в целом 8ш-№ методом оказался палеоархейским (древнее 3.3 млрд. лет) (Бибикова и др., 2008).
В настоящей работе было проведено геохронологическое (И-РЬ изотопная система цирконов) и изотопно-геохимическое (8ш-№ изотопная система пород в целом) исследование пород по профилю, начинающемуся в пределах Восточной Сарма-тии (на западе) и завершающемуся в пределах Средневолжского мегаблока Волго-Уралии, т.е. пересекающему всю зону сочленения (рис. 1).
В пределах юго-западной окраины Волго-Ура-лии особый интерес представляют супракру-стальные породы гранулитовой фации и связанные с ними анатектические гранитоиды 8-типа рахмановского комплекса, которые традиционно рассматривались как архейские и сопоставлялись с близкими по составу породами в Татарстане (Богданова, 1986; Лапинская и др., 1996; Постников, 2002). Мы также исследовали породы, слагающие так называемый "неоархейский Хоперский кратон" (Минц и др., 2007). В настоящей статье приводятся доказательства, что все эти породы являются па-леопротерозойскими и характеризуют активную окраину Волго-Уралии в зоне ее сочленения с Сар-матией.
ГЛАВНЫЕ ЧЕРТЫ СТРУКТУРНО-ВЕЩЕСТВЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ ЗОНЫ СОЧЛЕНЕНИЯ САРМАТИИ И ВОЛГО-УРАЛИИ
Восточная окраина Сарматии
Территория Воронежского кристаллического массива (ВКМ) традиционно разделяется на два крупных блока - Курский (или Оскольский) мегаб-лок с Курской магнитной аномалией (КМА) и расположенный к востоку Восточно-Воронежский блок, сложенный преимущественно слабометамор-физованными песчано-сланцевыми флишоидными
отложениями воронцовской серии. Курский мега-блок и Восточно-Воронежская структура разделены Липецко-Лосевским магматическим поясом, который, в свою очередь, отделяется от Восточно-Воронежского блока региональным Лосевско-Ма-монским разломом (рис. 1). Граница с Курским ме-габлоком не так отчетлива, но маркируется цепью валообразных структур, сложенных гранулитами и гнейсами донской серии палеопротерозоя (Щипан-ский и др., 2007).
Каждому из структурных блоков соответствуют свои гранитоидные комплексы. Метавулканиты Липецко-Лосевского пояса прорваны монцограни-тами павловского комплекса и мигматизированны-ми плагиогранитами усманского комплекса, тогда как в пределах воронцовской серии развиты 8-гра-ниты бобровского комплекса. Все гранитоидные комплексы различаются между собой геохимически, характеризуются признаками синорогенного происхождения и близки по составу и генезису вмещающим их метавулканитам, гнейсам и метаосад-кам (Щипанский и др., 2007).
Юго-западная окраина Волго-Уралии
Юго-западная окраина Волго-Уралии (от Самарской Луки до Волгограда) сложена главным образом метаосадочными породами гранулитовой и амфиболитовой фации. Ранее эти высокоглиноземистые породы рассматривались в составе большечеремшанской серии архея Волго-Ураль-ского сегмента и стратиграфически сопоставлялись с близкими по составу архейскими образованиями Кольского полуострова, Побужья, Приднестровья, а также центральных районов Русской плиты. Глубокими скважинами подобные образования вскрываются также вдоль северо-восточного борта Па-челмского авлакогена. На основании полученных изотопных данных можно выделить новый комплекс палеопротерозойских первично-осадочных пород, названный нами "южноволжский супракру-стальный комплекс".
Помимо этого были выделены породы кальциевого ряда Терсинского пояса, пространственно ассоциирующие с южноволжским комплексом
Рис. 1. Схематическая карта зоны сочленения Сарматии и Волго-Уралии (составлена С.В. Богдановой и А.В. Постниковым по (Чернышов и др., 1997; Щипанский и др., 2007) и собственным материалам). В основу тектонических подразделений положена карта магнитных аномалий Европы ^уЬгашее, 1999).
1 - архейская кора; 2-8 - палеопротерозойские структурно-вещественные комплексы: 2 - южноволжский комплекс глиноземистых гнейсов, включая рахмановский комплекс анатектических гранитов, 3 - терсинский комплекс, 4 - гранитоиды Терсинского пояса, 5 - лосевский и усманский комплексы нерасчлененные, 6 - донская серия гнейсов и павловский гранитоидный комплекс, 7 - воронцовская серия, 8 - бобровский комплекс гранитов; 9 - скважины, керн которых анализировали в этой работе (цифры в кружках указывают модельный возраст по неодиму в млрд. лет); 10 -скважины, вскрывшие кристаллический фундамент; 11 - предполагаемая сутура (?) Сарматии и Волго-Уралии; 12 -главные зоны разломов; 13 - границы структурно-вещественных комплексов.
Цифры в квадратах: 1 - Саратовско-Пугачевский блок, 1а - Коробковский блок, 16 - Петрушинский блок, 2 - Терсинский пояс, 3 - Жирновский блок, 4 - Кудиновский блок, 5 - Балашовский блок Восточно-Воронежского мегаблока, 6 - Тормосинский блок, 7 - Калач-Эртильский блок, 8 - Липецко-Лосевский пояс.
о
H
ч >
H
s
ч
ч >
© s
ч
M
о a о
4
s л
M
о >
»
о
M
a »
с
s »
g ON
50°
NO
САРМАТИЯЛ 7
ч / / Щ I олуо
3.3
10
\
00
О Д
>
О О Л й m X m X s
О >
4
5
S
s
и О й ч
0
1
4 >
5
s
\
11
12
Таблица 1. Средние составы (мае. %) пород метаосадочиых комплексов и сопутствующих гранитоидов зоны сочленения Волго-Уралии и Сарматии
Название породы 3102 Т102 М2О3 Ре203* МпО СаО Mg0 №20 К20 Р205
Гнейсы южноволжского комплекса 66.20 0.53 12.36 7.56 0.06 1.92 1.86 2.63 2.69 0.04
Гранитоиды рахмановского комплекса 63.59 0.72 13.91 7.09 0.06 2.30 2.04 2.68 2.93 0.13
Метапелиты и метапесчаники воронцовской серии 62.52 0.65 16.68 5.96 0.04 2.96 3.14 2.53 2.30 0.18
Амфиболовые сланцы воронцовской серии 65.10 0.42 14.04 5.08 0.06 6.24 2.66 1.49 1.24 0.11
Высокоглиноземистые кристалло-сланцы большечеремшанской серии 47.81 1.13 25.43 10.94 0.09 2.35 4.19 2.29 3.18 0.06
Глиноземистые гнейсы большечерем-шанской серии 65.43 0.60 16.69 6.72 0.07 2.12 2.28 2.28 2.44 0.08
вдол
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.