Введение 3
1. Геологический очерк исследуемой территории 5
1.1. Стратиграфия 7
1.2. Магматизм 8
1.3. Основные структуры 11
2. Петрографическая характеристика гранитоидов среднего течения р. Индигирка13
3. U-Pb геохронологичекие исследования 19
4. Геохимическая характеристика гранидоидов 26
Обсуждение результатов и выводы 35
Список литературы 37
Приложение 41
Настоящая научно-исследовательская работа посвящена изучению гранитоидов среднего течения реки Индигирка, расположенных в центральной части Кулар-Нерского террейна Верхояно-Колымского складчатого пояса на северо-востоке Республики Саха (Якутия). Изучаемая территория является плохо изученной на предмет геохимических характеристик интрузивов и их абсолютных изотопных возрастов.
В 2019 году была совершена экспедиция «По следам Индигирской экспедиции С. В. Обручева» с участием ученых из Санкт-Петербурга и Якутска, организаторами которой выступили Северо-Восточный федеральный университет и Фонд Обручева, при участии РОО РС(Я) «Эндемик» и поддержке отделения РГО в республике Саха (Якутия). Экспедиция организована СВФУ им. М. К. Аммосова и Фондом Обручева при поддержке РГО. Отбор исследуемых образцов гранитоидов среднего течения реки Индигирка было проведено участниками экспедиции: аспирантом СПбГУ А. Д. Савельевым и магистрантом СПбГУ Д. Д. Игнатовым.
В ходе данной экспедиции было отобрано 29 образцов. Проведенные петрографические, геохимические и геохронологические исследования направлены на уточнение этапов коллизии Сибирского кратона и Колымо-Омолонского супертеррейна, и геологической истории Верхояно-Колымского складчатого пояса.
Цель исследования:
Реконструкция геодинамических обстановок и этапов формирования мезозойских гранитоидов среднего течения р. Индигирки.
Поставленные задачи:
• Проведение петрографической типизации мезозойских гранитов Главного батолитового пояса Верхояно-Колымского орогена;
• Определение концентраций главных, редких и рассеянных элементов;
• U-Pb датирование массивов Чён и Иньяли;
• Реконструкция геодинамических обстановок формирования гранитов;
• Определение этапов формирования Верхоянско-Колымского орогена на основе геохимических и возрастных данных по гранитам.
Методы исследований:
• Изучение основной и фондовой литературы в целях выяснения структурной,
тектонической позиции мезозойских интрузий Главного батолитового пояса;
• Изготовление 29 шлифов в ресурсном центре «Оптические и лазерные методы исследования вещества» СПбГУ;
• Определение концентрации главных элементов для 26 образцов методом XRF в ЦКП “Геодинамика и геохронология” ИЗК СО РАН (Иркутск);
• Определение концентрации редких и рассеянных элементов для 26 образцов методом ICP-MS в ЦКП "Ультрамикроанализ" (Иркутск);
• Проведение U-Pb датирование массивов Чён и Инъяли в ЦИИ ВСЕГИИ методом SIMS.
Датирование массивов Чён и Инъяли было проведено в рамках тематических работ ВСЕГЕИ.
В рамках проведенного исследования были получены новые геохимические характеристики для 26 интрузивных комплекса среднего течения р. Индигирка. Два комплекса - Чён и Инъяли были продатированы U-Pb методом и был получен их абсолютный возраст.
В соответствии с исследованиями, основанными на датировании гранитов, прорывающих основные структуры Верхояно-Колымской орогенной области (Layer et al., 2001), построена следующая модель коллизии Сибирской платформы и Колымского супертеррейна:
• На этапе 160-140 млн лет формируется Главный батолитовый пояс, гранитоиды которого характеризуются преимущественно активноокраинными (субдукционными) характеристиками. Эти данные в целом соответствуют возрасту заложения Приверхоянского прогиба и возрасту первых деформаций в Верхоянском складчато-надвиговом поясе (Khudoley and Prokopiev, 2007; Прокопьев, 1989; Прокопьев и Дейкуненко, 2001).
• В период 143-138 млн лет в Главном батолитовом поясе формируются гранитные интрузивы с синколлизионными характеристиками, что характеризует основную фазу коллизии и деформаций в Верхоянском складчато-надвиговом поясе. В то же время по появлению обломочного материала в баррем-альбских отложениях краевого прогиба считалось, что к 130 млн лет основной этап деформации закончился и началось разрушение горной системы (Галабала, 1971). С другой стороны, более современные исследования обломочных цирконов и Sm-Nd характеристик отложений передового прогиба показывают, что его заполнение происходило за счет сноса обломочного материала преимущественно с платформы, а не с Верхоянского пояса (Ершова и др., 2013, Малышев и др., 2016). Таким образом, косвенные свидетельства о наличии галек пермских песчаников в меловых отложениях прогиба нельзя считать свидетельством окночания коллизионных процессов. К тому же трековые исследования в Южно¬Верхоянском секторе показывают, деформации в регионе происходили и после 130 млн лет (Малышев и др., 2018).
• Финальный этап коллизионных процессов оценивается в 135-124 млн лет, когда в районе Главного батолитового пояса формировались гранитоиды с анорогенными (постколлизионными) характеристиками. Наиболее молодые гранитоиды, по мнению Layer et al. (2001) формировались в более северных и восточных районах от Кулар-Нерского террейна. Эти данные плохо коррелируются с трековым датированием деформаций (Малышев и др., 2018) и не согласуются с текущим исследованием. Проведенное исследование показывает, что в районе среднего течения р. Индигирка (Главный батолитовый пояс) существуют молодые гранитоиды с вулканогенными (субдукционными) и синколлизионными характеристиками, что указывает на продолжение аккреционно-коллизионных процессов в регионе вплоть до 85 млн лет.
Выводы
1. Изученные гранитоиды характеризуются кварц-полевошатовыми, зачастую двуслюдяными породами, в состав которых входит зональный плагиоклаз и роговая обманка. Отличаются разнообразием структур: от гипидиоморфнозернистых до порфировых. Слабо или практически не подвержены вторичному изменению, проявляющееся в серицитизации.
Акцессорные минералы представлены апатитом, вторичные- клиноцоизитом, редко хлоритом.
2. Исследуемые гранитоиды наследуют характеристики как гранитов S-типа, так и гранитов I-типа, не имея между собой четкого деления по группам.
3. Изученные гранитоиды являются высоко-K известково-щелочными гранитами характерными субдукционным и коллизионным геодинамическим обстановкам.
4. Новые датировки в 144 и 142 млн лет указывают, что один из главных этапов гранитообразования в регионе происходил в промежутке 150-140 млн лет.
5. Синтез геохронологических и геохимических данных позволяет заключить, что вплоть до 85 млн лет в регионе происходили аккреционно-коллизионные процессы, без выделения четких геотектонических этапов.
1. Гриненко, В. С., Спектор, В. Б., 2000, Геологическая карта: Q-54-XXIX, XXX (Предпорожный). Государственная геологическая карта Российской Федерации. Издание второе. Яно-Индигирская серия, масштаб: 1:200 000, серия: Яно- Индигирская, составлена: ФГБУ «ВСЕГЕИ»;
2. Калашников, В. В., Аверченко, А. И., Федорова, С. С. (2002). Отчет о результатах ГДП-200 и подготовки к изданию гесударственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:200 000, листы Q-54-XXXV, XXXVI (издание второе) в 2-х книгах. ФГУФГФ, САХАГЕОИНФОРМ, ГУП ЯПСЭ, Якутск;
3. Ершова В.Б., Худолей А.К., Прокопьев А.В. Реконструкции питающих провинций и тектонических событий в карбоне на северо-восточном обрамлении Сибирской платформы по данным U-Pb датирования обломочных цирконов // Геотектоника, 2013, № 2, с. 32—41.
4. Малышев, С. В., Худолей, А. К., Прокопьев, А. В., Ершова, В. Б., Казакова, Г. Г., Терентьева, Л. Б. (2016). Источники сноса каменноугольно-нижнемеловых терригенных отложений северо-востока Сибирской платформы: результаты Sm- Nd изотопно-геохимических исследований. Геология и Геофизика 57, 537-552. https://doi.org/10.15372/GiG20160305
5. Малышев, С. В., Худолей, А. К., Гласмахер, У. А., Казакова, Г. Г., Калинин, М. А. (2018). Определение этапов формирования юго-западной части Верхоянского складчато-надвигового пояса по данным трекового датирования апатита и циркона. Геотектоника 55-68. https://doi.org/10.1134/s0016853x1806005x
6. Нургалаев, Р. Ю., Вдовина, Л. Г., Кропачев, А. П., Русс, В. В., 2016, Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200 000. Серия Яно-Индигирская. Лист Q-54-XXIX, XXX. Объяснительная записка, (Vol. 1). Санкт-Петербург: Московский филиал ФГБУ “ВСЕГЕИ”;
7. Прокопьев, А. В. (1989). Кинематика мезозойской складчатости западной части Южного Верхянья. ЯНЦ CO АН СССР, Якутск.
8. Прокопьев, А. В., Дейкуненко, А. В. (2001). Деформационные структуры складчато-надвиговых поясов, Под ред. Парфенов, Л.М., Кузьмин, М.И., Тектоника, геодинамика и металлогения территории Республики Саха (Якутия).
МАИК Наука/Интерпериодика, Москва, pp. 156-198.
9. Протопопов, Г. Х., Трущелев, А. М., Кузнецов, Ю. В., Радулевич, Я. А., Войтенко,
В. Н., Данилов, В. Г., Протопопов, Р. И., Попов, А. П., 2019, Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 1 000 000 (третье
поколение). Серия Верхояно-Колымская. Лист Q-54 - Усть-Нера. Объяснительная записка. Издательство ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург;
10. Ewart, А., 1982, "The mineralogy and petrology of Tertiary-Recent orogenic volcanic rocks: with special reference to the andesitic-basaltic compositional range." Andesites: Orogenic Andesites and Related Rocks, 7, 25-98;
11. Frost, B. R., Barnes, C. G., Collins, W. J., Arculus, R. J., Ellis, D. J., Frost, C. D., 2001, A geochemical classification for granitic rocks. Petrology. Vol. 42. № 11. P. 2033¬2048;
12. Khudoley, A. K., Prokopiev, A. V. (2007). Defining the eastern boundary of the North
Asian craton from structural and subsidence history studies of the Verkhoyansk fold- and-thrust belt. Geological Society of America Special Papers 433, 391-410.
https://doi.org/10.1130/2007.2433(19)
13. Frost, B. R., Frost, C. D., 2008, "A geochemical classification for feldspathic igneous rocks." Journal of Petrology 49.11, 1955-1969;
14. Layer, P.W., Newberry, R., Fujita, K., Parfenov, L. M., Trunilina, V. A. & Bakharev, A. G. 2001. Tectonic setting of the plutonic belts of Yakutia, Northeast Russia, based on 40Ar/39Ar and trace element geochemistry. Geology, 29, 167-170;
15. Ludwig, K. R., 2001, SQUID 1.02, A user manual, a geochronological toolkit for Microsoft Excel. Berkeley, USA: Berkeley Geochronology Center Special Publication;
16. Maniar, P. D, Piccoli, P. M., 1989, Tectonic discrimination of granitoids, GSA Bulletin 101 (5): 635-643;
17. McDonough, W. F., Sun, S. S., 1995, The composition of the Earth. Chemical Geology, 120(3-4), 223-253;
18. Middlemost, E. A. K., 1994, Naming materials in the magma / igneous rock system. Earth-Science Reviews, 37, 215-224;
19. J. Toro, E. L. Miller, A. V. Prokopiev, Xiaojing Zhang and R. Veselovskiy, 2016, Journal of the Geological Society, 173, 989-1006;
20. Panteeva, S. V., Gladkochoub, D. P., Donskaya, T. V., Markova, V. V., Sandimirova, G. P., 2003, Determination of 24 trace elements in felsic rocks by inductively coupled plasma mass spectrometry after lithium metaborate fusion. "Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy", 2003, Vol.58, 2, p. 341-350;
21. Parfenov, L.M. and Natal’in, B.A., and Semenov, 1985, Mezozoic accretion and collision tectonics of Northeastern Asia, in Howell, D.G., ed., Tectonostratigraphic terranes of the Circum-Pacific region (Earth Science Series, v.1): Houston, Tex., Circum-Pacific Council for Energy and Mineral Resources, p. 363-374;
22. Parfenov, L. M, and Natal’in, B. A., 1986, Mezozoic tectonic evolution of Northeastern Asia, Tectonics of the Eurasian Fold Belts, Teconophysics, 127: 291-304;
23. Parfenov, L. M., Prokopiev, A. V., Gaiduk, V. V. (1995). Cretaceous frontal thrusts of
the Verkhoyansk fold belt, eastern Siberia. Tectonics 14, 342-358.
https://doi.org/10.1029/94TC03088
24. Parfenov, L. M., Oxman, V. S. et al. 2001. The collage of terranes of Verkhoyansk- Kolyma orogenic area. In: Parfenov, L.M. & Kuz’min, M.I. (eds) Tectonics, Geodynamics and Metallogeny of the Sakha Republic (Yakutia). MAIK Nauka/Interperiodica, Moscow, 199-255;
25. Pearce, J. A., Harris N. B. W., Tindle, A. G., 1984, "Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks". Journal of petrology 25.4: 956-983;
26. Prokopiev, A.V. 2000. The Verkhoyansk-Chersky collisional orogen. Pacific Geology, 15, 891-904;
27. Prokopiev, A. V., Borisenko, A. S., Gamyanin, G. N., Pavlova, G. G., Fridovsky, V. Y., Kondrat’eva, L. A., Ponomarchuk, A. V., 2018, Age constraints and tectonic settings of metallogenic and magmatic events in the Verkhoyansk-Kolyma folded area. Russian Geology and Geophysics, 59(10), 1237-1253;
28. Prokopiev, A. V., Bakharev, A. G., Zaitsev, A. I., Tretyakov, F. F., Gamyanin, G. N. & Alpatov, V. V. 2006. Tectonics of interference zones of synchronous geodynamic events (on an example of interaction of North Asian craton margin, Okhotsk terrane Kolyma-Omolon microcontinent). In: Karyakin, Y.V. (ed.) Areas of active tectogenesis in modern and ancient history of the Earth, Book II. GEOS, Moscow, 119-123;
29. Stacey, J. S. S., Kramers, J. D. (1975). Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model. Earth and Planetary Science Letters 26, 207-221. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/0012-821X(75)90088-6;
30. Vermeesch, P., 2018, IsoplotR: A free and open toolbox for geochronology. Geoscience Frontiers, 9(5), 1479-1493;
31. Whalen, J. B., Currie, K. L., Chappell, B. W., 1987, "A-type granites: geochemical characteristics, discrimination and petrogenesis."Contributions to mineralogy and petrology 95.4: 407-419;
32. Whilliams, I. S.,1998, U-Th-Pb geochronology by ion microprobe, Reviews in Economic Geology, Vol. 7. P. 1-35.