Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

РЕЗУЛЬТАТЫ U–PB ДАТИРОВАНИЯ ОБЛОМОЧНЫХ ЦИРКОНОВ ИЗ КАЙНОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ЗАПАДНО-САХАЛИНСКОГО ТЕРРЕЙНА И ИХ ВОЗМОЖНЫЕ ИСТОЧНИКИ

Малиновский А.И. 1
1 ФГБУН «Дальневосточный геологический институт» Дальневосточного отделения Российской академии наук
В статье рассматриваются результаты U-Pb изотопного датирования обломочных цирконов из песчаных пород нижней и верхней частей разреза кайнозойских отложений Западно-Сахалинского террейна. Целью исследования было выяснение возраста и возможного положения магматических комплексов источников питания, поставлявших обломочный материал в его седиментационные бассейны. Установлено, что песчаники террейна содержат обломочные цирконы с конкордантными U–Pb изотопными возрастами, варьирующими от докембрия до эоцена. Полученные данные позволяют говорить о существовании в кайнозое в источниках сноса широкого возрастного спектра пород. Возрасте основной популяции цирконов с палеоцен-эоценовыми (48–64 млн лет) и маастрихт-альбскими (65–106 млн лет) датировками свидетельствует о том, что основными поставщиками обломочного материала в седиментационные бассейны Западно-Сахалинского террейна, располагавшиеся в кайнозое вдоль края Азиатского континента, вероятнее всего, были гранитоиды богопольского, приморского и татибинского комплексов Восточно-Сихотэ-Алинского вулканического пояса. Обломочные цирконы с юрскими (155–199 млн лет), триасовыми (203–216 млн лет), пермскими (265–288 млн лет) и силурийскими (412–423 млн лет) датировками являются, по всей видимости, продуктами разрушения многочисленных разновозрастных гранитных массивов Ханкайского террейна западного Приморья. Источниками же самых древних цирконов с докембрийскими возрастами (1224–2420 млн лет) могут рассматриваться гранитно-метаморфические комплексы Сино-Корейского либо Сибирского кратонов, вынос материала с последнего мог осуществляться Палео-Амуром. Небольшое количество цирконов с раннемезозойскими, палеозойскими и докембрийскими возрастами позволяет предполагать, что гранитно-метаморфические комплексы, служившие их источниками, располагались на значительном расстоянии от бассейнов седиментации либо были уже полностью размыты и на осадконакопление влияли незначительно. На основании полученных данных можно говорить, что формирование отложений Западно-Сахалинского террейна происходило непосредственно вдоль края Азиатского континента в бассейне, связанном со сдвиговыми дислокациями по трансформным разломам.
Западно-Сахалинский террейн
кайнозой
цирконы
U-Pb изотопное датирование
1. Геодинамика, магматизм и металлогения Востока России / Под ред. А.И. Ханчук. Владивосток: Дальнаука, 2006. Кн. 1. 572 с.
Geodinamics, Magmatism and Metallogeny of the Russian East / Ed. A.I. Khanchuk. Vladivostok: Dalnauka, 2006. Book 1. 572 p. (in Russian).
2. Голозубов В.В., Касаткин С.А., Гранник В.М., Нечаюк А.Е. Деформации позднемеловых и кайнозойских комплексов Западно-Сахалинского террейна // Геотектоника. 2012. № 5. С. 22–44.
Golozubov V.V., Kasatkin S.A., Grannik V.M., Nechayuk A.E. Deformation of the Upper Cretaceous and Cenozoic complexes of the West Sakhalin terrane // Geotectonics. 2012. vol. 46. no. 5. P. 333–351. DOI: 10.1134/S0016852112050020.
3. Малиновский А.И. Геохимия и палеогеодинамические обстановки формирования кайнозойских отложений Западно-Сахалинского террейна // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел геологический. 2018. Т. 93. № 2. С. 54–70.
Malinovsky A.I. Geochemistry and paleogeodynamic settings of the formation of Cenozoic deposits of the West Sakhalin Terrane // Byulleten` Moskovskogo obshhestva ispy`tatelej prirody`. Otdel geologicheskij. 2018. V. 93. № 2. P. 54–70 (in Russian).
4. Маслов А.В., Мизенс Г.А., Вовна Г.М., Киселёв В.И., Ронкин Ю.Л. Обломочные цирконы из песчаников нижнего триаса Бельской впадины Предуральского прогиба: LA-ICP-MS U-Pb изотопные возраста и распределение редких и рассеянных элементов // Литосфера. 2016. № 1. С. 7–28.
Maslov A.V., Mizens G.A., Vovna G.M., Kiselev V.I. Ronkin Yu.L. Detrital zircons from Lower Triassic sandstones, Belsky depression, Pre-Uralian foredeep: LA-ICP-MS U-Pb isotopic ages and distribution of rare and trace elements // Lithosphere. 2016. № 1. P. 7–28 (in Russian).
5. Гладенков Ю.Б., Баженова О.К., Гречин В.И., Маргулис Л.С., Сальников Б.А. Кайнозой Сахалина и его нефтегазоносность. М.: ГЕОС, 2002. 225 с.
Gladenkov Yu.B., Bazhenova O.K., Grechin V.I., Margulis L.S., Salnikov B.F. The Cenozoic geology and gas presence in Sakhalin. M.: GEOS, 2002. 225 p. (in Russian).
6. Малиновский А.И. Состав и геодинамическая природа песчаников кайнозоя юга Западно-Сахалинского прогиба // Успехи современного естествознания. 2016. № 3. С. 171–176.
Malinovsky A.I. Composition and geodynamic nature of the Cenozoic sandstones in the south of the West Sakhalin basin // Advancer in current natural sciences. 2016. № 3. P. 171–176 (in Russian).
7. Zhao P., Li J.-j., Alexandrov I., Ivin V., Jahn B.-m. Involvement of old crustal materials during formation of the Sakhalin Island (Russian Far East) and its paleogeographic implication: Constraints from detrital zircon ages of modern river sand and Miocene sandstone // J. Asian Earth Sci. 2017. V. 146. P. 412–430. DOI: 10.1016/j.jseaes.2017.06.031.
8. Гребенников А.В., Попов В.К., Ханчук А.И. Опыт петрохимической типизации кислых вулканических пород различных геодинамических обстановок // Тихоокеанская геология. 2013. Т. 32. № 3. С. 68–73.
Grebennikov A.V., Popov V.K., Khanchuk A.I. Experience of petrochemical typification of acid volcanic rocks from different geodynamic settings // Russian Journal of Pacific Geology. 2013. Vol. 7. № 3. P. 212-216. DOI: 10.1134/S1819714013030044.

Одним из актуальнейших направлений литологического изучения террейнов, расположенных на восточной окраине Азиатского континента, является выяснение геодинамических обстановок формирования слагающих их отложений, а также определение породного состава и возраста их областей питания.

Западно-Сахалинский террейн, расположенный на восточной границе Евразийской плиты и входящий в состав мезозойско-кайнозойского Сахалинско-Камчатского орогенного пояса, имеет ключевое значение для понимания процессов эволюции зоны перехода от Тихого океана к Азиатскому континенту [1]. В результате проведенных с последние годы исследований были установлены геодинамические обстановки формирования отложений террейна, а также намечены основные источники питания, поставлявшие обломочный материал в его седиментационные бассейны [2, 3].

Целью исследований является уточнение возраста и возможного расположения размывавшихся источников питания на основании U-Pb изотопного датирования обломочных цирконов из кайнозойских терригенных отложений Западно-Сахалинского террейна. В сочетании с результатами традиционных литологических и биостратиграфических исследований полученные данные позволят в дальнейшем полнее расшифровать историю формирования его осадочных бассейнов [4].

Материалы и методы исследования

Для геохронологического изучения обломочных цирконов были отобраны две пробы песчаников: образец Н-20 из отложений эоценовой каменской свиты, обнажающейся в правом борту р. Августовки (49 °40'06.9" с.ш. и 142 °14'12.0" в.д.), и образец Н-64 из отложений миоценовой верхнедуйской свиты, развитой в береговых обнажениях Татарского пролива у пос. Дуэ (50 °49'22,9" с.ш. и 142 °05'25.1" в.д.) (рис. 1). Предварительная пробоподготовка и выделение обломочных цирконов из песчаных пород проведены в лаборатории региональной геологии и тектоники ДВГИ ДВО РАН. Цирконы из пород извлекались с помощью тяжелой жидкости (бромоформ) после их дробления до 0,25 мм, а окончательный их отбор осуществлялся вручную под бинокуляром. U-Pb изотопные определения возрастов цирконов выполнены в лаборатории аналитической химии Аналитического центра (ЦКП) ДВГИ ДВО РАН методом LA-ICP-MS на квадрупольном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Agilent 7500с, комбинированном с приставкой для лазерной абляции NWR-213.

malinov1.tif

Рис. 1. Схематическая геологическая карта и стратиграфические колонки кайнозойских отложений южной и северной частей Западно-Сахалинского террейна. Для карты: 1 – меловые терригенные образования; 2 – палеоцен-плиоценовые терригенные и вулканогенные образования; 3 – террейны и перекрывающие комплексы Восточного Сахалина; 4 – разломы; 5 – системы разломов: ЗС – Западно-Сахалинская, ТП – Тымь-Поронайская; 6 – места отбора пробы и их номер. Для колонок: 7 – конгломераты и гравелиты; 8 – песчаники; 9 – алевролиты и аргиллиты; 10 – кремнисто-глинистые породы; 11 – базальты; 12 – туфы и туффиты; 13 – угли; 14 – стратиграфические несогласия. Индексы свит: P1-2sn – снежинкинская, P2km – каменская, P2nd – нижнедуйская P2kp – краснопольевская, P2tk – такарадайская, P3ar – аракайская, P3hl – холмская, P3gn – геннойшинская, P3–N1hn – хойнджинская, N1nv – невельская, N1ch – чеховская; N1vd – верхнедуйская, N1sr – сертунайская, N1kr – курасийская, N1al – александровская; N1–2mr – маруямская

Результаты исследования и их обсуждение

Западно-Сахалинский террейн представляет собой тектонический блок, протягивающийся вдоль побережья Татарского пролива более чем на 650 км (рис. 1). Границами его служат две системы разломов – Западно-Сахалинская и Тымь-Поронайская. Южным продолжением террейна на о. Хоккайдо является пояс Сорачи-Йезо [1].

Кайнозойские отложения террейна мощностью до 12000 м представлены прибрежно-морскими и континентальными часто угленосными терригенными и вулканогенными породами: песчаниками, алевролитами, аргиллитами, гравелитами, конгломератами, туфами, туффитами, базальтами, углями. Породы в различной степени дислоцированы и с размывом, но без углового несогласия перекрывают меловые отложения. Следует отметить, что отложения, расположенные к северу и югу от широты г. Углегорска (49 ° с.ш.), различаются по мощностям и фациальным обстановкам осадконакопления [2; 3, 5]. Кратко остановимся на характеристике каменской и верхнедуйской свит, из которых были отобраны пробы для U-Pb изотопного датирования обломочных цирконов. Залегающая в основании разреза кайнозойских отложений северной части террейна эоценовая каменская свита (мощностью до 250 м) представлена континентальными, преимущественно грубообломочными, терригенными отложениями. В нижней ее части преобладают конгломераты и гравелитами, в средней – грубозернистые песчаники и алевролиты, а в верхней – вновь доминируют конгломераты с прослоями и линзами песчаников, алевролитов и углей. Угленосная миоценовая верхнедуйская свита (мощностью до 600 м) с размывом перекрывает все более древние отложения. В основании обычны горизонты базальных конгломератов. Выше свита состоит из переслаивания песчаников, алевролитов и аргиллитов, содержащих многочисленные пласты и линзы угля, мощностью 2–4 м.

Для U-Pb изотопного датирования цирконов были использованы наиболее типичные по своим вещественным параметрам песчаные пород [3, 6]. Песчаники обеих изученных свит средне- и крупнозернистые со средней либо хорошей степенью окатанности и сортированности обломочного материала. По породообразующим компонентам они относятся к кварц-полевошпатовым и полевошпатово-кварцевым грауваккам. Обломочная часть представлена кварцем (24–33 %), полевыми шпатами (23–33 %) и обломками пород (33–51 %), среди которых отмечаются кремнистые, вулканические и терригенные породы, кварциты и сланцы. Среди тяжелых обломочных минералов резко преобладает циркон, в отдельных пробах его содержание достигает 78 %. С цирконом находятся в ассоциации другие типичные представители гранитно-метаморфических пород – гранат (до 17 %), турмалин (до 12 %), апатит (до 8 %). Кроме того, в заметных количествах присутствуют магнетит (до 42 %), амфибол (до 11 %), лейкоксен (до 8 %) и хромит (до 7 %). Реконструируемые по вещественному составу песчаников обстановки осадконакопления соответствуют бассейнам активных континентальных окраин, осложненным сдвиговыми дислокациями по трансформным разломам. Отложения формировались главным образом за счет размыва сиалической суши, сложенной древними гранитно-метаморфическими и осадочными породами, а также вулканитов энсиалической дуги, аккретированной к краю континента [3, 6].

Определение U-Pb изотопных возрастов обломочных цирконов из песчаников позволяет получить новые данные, детализирующие состав и возраст основных источников питания, поставлявших материал в кайнозойские седиментационные бассейны Западно-Сахалинского террейна.

Выделенные из песчаников зерна циркона представлены в основном бесцветными или слабоокрашенными розовыми кристаллами с короткопризматическими и дипирамидальными очертаниями с коэффициентом удлинения 1,5–2,5. Вершины и ребра кристаллов часто сглажены либо слабо окатаны. В катодолюминесцентном изображении (рис. 2) у большинства зерен наблюдается хорошо выраженная тонкая концентрическая зональность. В некоторых зернах присутствуют мелкие газово-жидкие включения. Описанная группа цирконов имеет в основном мезо-кайнозойский возраст. Более древние зерна, как правило, средне или хорошо окатаны и не имеют четко выраженной зональности.

malinov2.tif

Рис. 2. Катодолюминесцентные изображения обломочных цирконов с конкордантными U-Pb возрастами из песчаников каменской (проба Н-20) и верхнедуйской (проба Н-64) свит

malinov3.tif

Рис. 3. Гистограммы и графики плотности вероятности распределения U–Pb изотопных возрастов обломочных цирконов из песчаных пород: а – каменской (проба Н-20) и б – верхнедуйской (проба Н-64) свит

Результаты U-Pb датирования приведены на гистограммах и графиках плотности вероятности возрастов (рис. 3). Из 20 детритовых цирконов, изученных в песчаниках эоценовой каменской свиты (обр. Н-20), конкордантными оказались датировки лишь 14 зерен (дискордантность |D|≤10 %).

Проведенные исследования показали, что в изученных песчаниках присутствуют цирконы преимущественно палеоцен-эоценового (54–65 млн лет, 50 % зерен) и мелового (69–99 млн лет, 36 % зерен) возраста. В резко подчиненном количестве (по одному зерну) встречаются цирконы юрского (166 млн лет) и позднедокембрийского (1375 млн лет) возраста. Обращает на себя внимание, что возраст самых «молодых» цирконов (54 и 55 млн лет) хорошо согласуется с биостратиграфическим возрастом свиты [5]. Среди 61 датированного обломочного циркона из песчаников миоценовой верхнедуйской свиты (обр. Н-64) конкордантными оказались 44 зерна. Большая часть из них также имеет палеоцен-эоценовый (46–64 млн лет, 25 % зерен) и меловой (69–106 млн лет, 30 %) возраст. Кроме того, часть зерен циркона характеризуются юрским (155–199 млн лет, 11 %), триасовым (203–216 млн лет, 7 %), пермским (265–288 млн лет, 7 %) и силурийским (412–423 млн лет, 4 %) возрастами. Остальные зерна образуют совокупность, имеющую широкий диапазон докембрийских возрастов (1224–2420 млн лет, 16 %). Следует отметить, что очень близкие результаты были получены при U-Pb исследованиях возрастов цирконов из миоценовых отложений южной части Западно-Сахалинского террейна [7]. В обоих случаях на диаграммах вероятности распределения U-Pb изотопных возрастов цирконы образуют сходные возрастные совокупности, характеризующиеся преобладанием палеогеновой и меловой возрастных групп и подчиненными пермско-юрской, раннепалеозойской и докембрийской группами.

Полученные данные по U-Pb датированию обломочных цирконов свидетельствуют, что область питания, поставлявшая обломочный материал в седиментационные бассейны Западно-Сахалинского террейна, в кайнозое объединяла в себе широкий возрастной спектр гранитно-метаморфических пород, слагавших зрелую континентальную кору восточной окраине Азиатского континента. Источниками двух самых многочисленных популяций цирконов с палеоцен-эоценовыми и маастрихт-альбскими датировками (48–64 и 65–106 млн лет), вероятнее всего, были гранитоиды богопольского, а также приморского и татибинского комплексов соответственно, широко распространенных в Восточно-Сихотэ-Алинском вулканическом поясе (Приморье) [8]. В качестве источников цирконов с возрастом 155–423 млн лет могут рассматриваться многочисленные раннепалеозойские-раннемезозойские гранитные массивы Ханкайского террейна Приморья, а наиболее древних (1224–2420 млн лет) – гранитно-метаморфические комплексы Сино-Корейского либо Сибирского кратонов [1], вынос материала с которого мог осуществляться Палео-Амуром.

Таким образом, данные U-Pb изотопного датирования обломочных цирконов из песчаников кайнозоя Западно-Сахалинского террейна позволяют установить главные и второстепенные источники обломочного материала, выполняющего его осадочные бассейны. Главными источниками материала при формировании кайнозойских отложений послужили вовлеченные в область денудации палеоцен-эоценовые и маастрихт-альбские гранитоиды восточной части хребта Сихотэ-Алинь. Небольшая доля зерен с раннемезозойскими, палеозойскими и докембрийскими возрастами позволяет предполагать, что гранитно-метаморфические комплексы, служившие их источниками, располагались на значительном расстоянии от бассейнов седиментации либо были уже полностью размыты и на осадконакопление влияли в значительно меньшей мере.

Следует отметить, что полученные данные о возрасте обломочных цирконов и их вероятных магматических источниках подтверждают существующее мнение о формировании кайнозойских отложений Западно-Сахалинского террейна непосредственно вдоль края Азиатского континента в бассейне, связанном с крупномасштабными сдвиговыми дислокациями по трансформным разломам [2, 6, 7], а не в преддуговом бассейне океанической островной дуги.

Заключение

С целью выяснения возраста и возможного положения источников питания, поставлявших обломочный материал в кайнозойские седиментационные бассейны Западно-Сахалинского террейна, было проведено U–Pb изотопное датирование обломочных цирконов из песчаных пород нижней и верхней частей его разреза. Исследованиями были обнаружены цирконы широкого возрастного диапазона. Большая часть из них имеет палеоцен-эоценовый и меловой возраст, что свидетельствует об их происхождении из гранитоидов богопольского, приморского и татибинского комплексов Восточно-Сихотэ-Алинского вулканического пояса. Источниками цирконов с юрскими, триасовыми, пермскими и силурийскими возрастами могут рассматриваться гранитные массивы Ханкайского террейна Приморья, а наиболее древних, докембрийских, гранитно-метаморфические комплексы Сино-Корейского либо Сибирского кратонов.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 15-05-00857-а.


Библиографическая ссылка

Малиновский А.И. РЕЗУЛЬТАТЫ U–PB ДАТИРОВАНИЯ ОБЛОМОЧНЫХ ЦИРКОНОВ ИЗ КАЙНОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ЗАПАДНО-САХАЛИНСКОГО ТЕРРЕЙНА И ИХ ВОЗМОЖНЫЕ ИСТОЧНИКИ // Успехи современного естествознания. – 2019. – № 6. – С. 88-93;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37144 (дата обращения: 23.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074