ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2011, том 438, № 5, с. 644-648
= ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.24:552.48(574)
СРЕДНЕРИФЕЙСКИЙ ВУЛКАНОГЕННЫЙ КОМПЛЕКС КОКЧЕТАВСКОГО МАССИВА (СЕВЕРНЫЙ КАЗАХСТАН): СТРУКТУРНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ВОЗРАСТА
© 2011 г. А. А. Третьяков, А. Б. Котов, К. Е. Дегтярев, Е. Б. Сальникова, К. Н. Шатагин, С. З. Яковлева, И. В. Анисимова
Представлено академиком М.А. Семихатовым 16.12.2010 г. Поступило 28.12.2010 г.
Одними из основных структурных элементов палеозоид Казахстана и Северного Тянь-Шаня являются сиалические массивы с докембрийской континентальной корой — Кокчетавский, Ишке-ольмесский, Ерементау-Ниязский, Улутауский, Актау-Джунгарский, Чуйско-Кендыктасский, Та-ласско-Каратауский, Срединно-Тяньшаньский и другие. В строении этих массивов выделяются нижнепротерозойско-рифейский фундамент, сложенный в различной степени метаморфизованны-ми стратифицированными и плутоническими образованиями, и венд-нижнепалеозойский терри-генно-карбонатный чехол.
В строении фундамента большинства массивов участвуют кислые вулканиты или контрастные базальт-риолитовые серии, а также комагма-тичные им гранитоиды. В последние годы были проведены геохронологические и—РЬ-исследова-ния кислых вулканитов и гранитов на Актау-Джун-гарском, Чуйско-Кендыктасском, Таласско-Кара-тауском и Срединно-Тяньшаньском массивах, которые позволили доказать позднерифейский (750— 920 млн лет) возраст этих пород [2, 9]. Комплексы фундамента других массивов Казахстана и Тянь-Шаня, в том числе Кокчетавского, изучены значительно слабее, что затрудняет разработку моделей докембрийской тектонической эволюции этого региона. Поэтому задачами выполненных работ было изучение структурного положения толщи доордовикских кислых вулканитов Кокчетавского массива и ее датирование и—РЬ-мето-дом по акцессорным цирконам.
Геологический институт Российской Академии наук, Москва Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук, Санкт-Петербург Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук, Москва
Толщу кислых вулканитов рифейского возраста (кууспекская свита) традиционно выделяли на Кокчетавском массиве [1, 6, 7]. При этом считали, что эта свита подстилает верхнерифейские кварцито-сланцевые толщи (шарыкская и кокче-тавская свиты) [1, 6]. Однако работами группы новосибирских геологов, проводивших изучение метаморфических комплексов к югу и юго-востоку от г. Кокчетав (окрестности горы Галчевая) (рис. 1), было установлено, что кислые вулканиты, описанные здесь в составе кууспекской свиты, являются бластомилонитами по гнейсам зерендин-ской серии нижнего протерозоя. Эти данные послужили причиной для отказа от выделения на этой территории кислых вулканитов докембрий-ского возраста [4]. На других участках Кокчетавского массива доордовикские вулканиты кислого состава были условно отнесены к венду—раннему кембрию [3, 4].
Нами в 2008—2010 гг. было проведено изучение строения и структурного положения толщи доор-довикских кислых вулканитов Кокчетавского массива на одном из ключевых участков ее распространения — к юго-западу от г. Кокчетав (рис. 1) на правом берегу р. Чаглинка и определен и-РЬ-возраст акцессорных цирконов из этих пород. В пределах рассматриваемого района выходы кислых вулканитов занимают небольшие площади к северу и югу от трассы Кокчетав-Рузаевка. Они залегают в основании видимого разреза — в ядрах небольших антиклиналей, крылья которых сложены серицит-кварцевыми сланцами шарыкской свиты. Последняя относится к позднему рифею, так как перекрывается кварцитами кокчетавской свиты, содержащими детритовые цирконы, возраст которых охватывает интервал 900—1700 млн лет [5]. Кислые вулканиты и сланцы шарыкской свиты тектонически перекрыты толщей кремней и яшм, содержащих конодонты раннего ордовика [8]. К северу и к югу от изученного участка распространены грубообломочные нижнеордовикские толщи, представленные осадочными брекчиями, состоящими из обломков метаморфических по-
о
и
к
К
£
53°20' с.ш.
53°15'
]8 [гк^Т] д
О ►и
й Й
Я
и та
е
и К=
О
и
3
Я
О м
И
Я Я Е
Я=
§
Рис. 1. Схема геологического строения правобережья р. Чаглиика к юго-западу от г. Кокчетав (на врезке показано положение участка). 1 — кайнозойские отложения; 2, 3 — нижний ордовик: 2— кремни, яшмы, фтаниты, 3— конглобрекчии, песчаники, кремнистые алевролиты, глинистые яшмы; 4, 5— верхний рифей: 4 — кварциты, кварцито-песчаники (кокчетавская свита), 5— серицит-кварцевые сланцы (шарыкская свита); 6 — средний рифей, порфироиды риолитового состава (кууспекская свита); 7— средний рифей, гнейсограниты милонитизированные; 8 — местонахождение раннеордовикских конодонтов; 9 — место отбора пробы для геохронологических исследований и ее номер; 10 — элементы залегания слоистости; 11 — границы тектонических покровов; 12 — разрывные нарушения: а — прослеженные, б — предполагаемые под кайнозойскими отложениями.
И
ъ
о\
1Л
Рис. 2. Микрофотографии кристаллов циркона из порфироидов (ТК-05), выполненные на сканирующем электронном микроскопе ABT 55: I—IV — в режиме вторичных электронов; V—VIII — в режиме катодолюминесценции.
род, с прослоями песчаников, кремнистых алевролитов и глинистых яшм (рис. 1).
Толща кислых вулканитов, изученная авторами, сложена в различной степени рассланцован-ными порфироидами, внешний облик которых определяется присутствием вкрапленников кварца и калиевого полевого шпата, погруженных в кварц-полевошпатовую основную массу. В отдельных обнажениях порфироиды брекчированы или превращены в сланцы. Видимая мощность толщи кислых вулканитов не превышает 300—400 м. По химическому составу порфироиды соответствуют высокоглиноземистым риолитам, принадлежащим к высококалиевой известково-ще-лочной серии, мас. %: 8Ю2 — 75.5, ТЮ2 — 0.29, А1203 - 13.2, FeO* - 2.6, МпО - 0.028, М§0 -0.048, СаО - 0.52, Ш20 - 0.62, К20 - 6.6, Р205 -0.052.
Для геохронологических и-РЬ-исследований использовали пробу порфироидов (ТК-05), отобранную в береговом обрыве р. Чаглинка (рис. 1; 53°17' 14.40 69° 14 '32.20 " Е). Выделение акцессорного циркона из этой пробы проводили по стандартной методике с использованием тяжелых жидкостей. Выбранные для геохронологических и-РЬ-исследований кристаллы циркона подвергали многоступенчатому удалению поверхностных загрязнений в спирте, ацетоне и 1 М HN03. При этом после каждой ступени удаления внешних загрязнений зерна циркона (или их фрагменты) промывали особо чистой водой. Химическое разложение циркона и выделение и и РЬ выполняли по модифицированной методике Т.Е. Кроу
[9]. В некоторых случаях для уменьшения степени дискордантности использовали аэроабразивную обработку кристаллов [10]. Изотопные анализы выполнены на многоколлекторном масс-спектрометре Finnigan МАТ-261 в статическом и динамическом (с помощью электронного умножителя) режимах. Точность определения содержаний и и РЬ составила 0.5%. Холостое загрязнение не превышало 15 пг РЬ и 1 пг и. Обработку экспериментальных данных проводили при помощи программ PЬDAT [13] и IS0PL0T [12]. При расчете возрастов использованы общепринятые значения констант распада урана [15]. Поправки на обычный свинец введены в соответствии с модельными величинами [14]. Все ошибки приведены на уровне 2а.
Акцессорный циркон, выделенный из порфироидов, представлен субидиоморфными корот-копризматическими прозрачными, полупрозрачными и непрозрачными кристаллами коричневого и розовато-сиреневого цвета и их обломками. Кристаллы огранены сочетанием призм {100}, {110} и дипирамид {101}, {111} (рис. 2, 1-ГУ). Размер зерен циркона изменяется от 50 до 200 мкм; Куд = 2-3. Для внутреннего строения кристаллов циркона характерно наличие магматической зональности (рис. 2, V-VIII). В некоторых зернах наблюдаются мелкие пылевидные рудные и газовые включения.
Геохронологические и-РЬ-исследования выполнены для цирконов из трех размерных фракций <50, 85-100 и >150 мкм (табл. 1). При этом циркон из наиболее крупной фракции (№ 3,
СРЕДНЕРИФЕЙСКИЙ ВУЛКАНОГЕННЫЙ КОМПЛЕКС 647
Таблица 1. Результаты геохронологических и-РЬ-исследований акцессорного циркона из порфироидов (ТК-05)
№ Размер фракции (мкм) Навеска, Содержание, мкг/г Изотопные отношения
п/п и ее характеристика мг РЬ и 206рь/204РЬ 207рЬ/206рЬ* 208рЬ/206рЬ*
1 85-100, 50 зер. 0.05 130 558 358 0.0777 ± 2 7.3448 ± 1
2 <50, 40 зер. 0.02 154 763 1226 0.0778 ± 2 7.4962 ± 1
3 >150, Л = 10%, 50 зер. 0.04 26.1 118 261 0.0787 ± 6 6.7125 ± 1
№ Размер фракции (мкм) Изотопные отношения Яко Возраст, млн лет
п/п и ее характеристика 207РЬ/235и 2°6РЬ/238и 207РЬ/235и 206рЬ/238и 207РЬ/206РЬ
1 85-100, 50 зер. 2.0613 ± 72 0.1924 ± 5 0.76 1136 ± 4 1134 ± 3 1140 ± 5
2 <50, 40 зер. 2.0190 ± 88 0.1883 ± 6 0.77 1122 ± 5 1112 ± 4 1141 ± 6
3 >150, Л = 10%, 50 зер. 1.9588 ± 173 0.1804 ± 10 0.58 1102 ± 10 1069 ± 6 1165 ± 14
Примечания. * - изотопные отношения, скорректированные на бланк и обычный свинец; Rho - коэффициент корреляции ошибок отношений 207РЬ/235и-206РЬ/238и; Л = 10% - количество вещества, удаленное в процессе аэроабразивной обработки циркона; 50 зер. - количество зерен циркона в навеске. Величины ошибок (2ст) соответствуют последним значащим цифрам.
табл. 1) был подвергнут предварительной аэроабразивной обработке. Как видно на рис. 3, циркон из фракции 85-100 мкм характеризуется кон-кордантными и/РЬ-отношениями, а его возраст составляет 1136 ± 4 млн лет (СКВО = 0.84, вероятность = 0.36) и совпадает со значением возраста, полученным по верхнему пересечению дис-кордии с конкордией (1137 ± 5 млн лет, СКВО = = 0.95). Морфологические особенности изученного циркона указывают на его магматическое происхождение. Соответственно, полученная для
Рис. 3. Диаграмма с конкордией для цирконов из порфироидов (ТК-05). Номера точек соответствуют порядковым номерам в табл. 1.
него оценка возраста 1136 ± 4 млн лет отвечает возрасту кристаллизации порфироидов.
Таким образом, проведенные структурно-геологические и геохронологические исследования позволили впервые обосновать среднерифейский возраст толщи кислых вулканитов Кокчетавского массива и под
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.