Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 19-05-00037).
Начиная с конца прошлого столетия при геологическом изучении территории Центрально-Азиатского складчатого пояса, восточное окончание которого протягивается вплоть до юга Приморского края, большое внимание стало уделяться U-Pb-датированию цирконов из магматических и метаморфических комплексов, что позволило достоверно обосновать их геологический возраст [1-3]. Гораздо хуже обстоит дело с изучением детритовых цирконов из широко развитых здесь терригенных отложений. Это в полной мере относится и к палеозойско-раннемезозойским отложениям Лаоелин-Гродековского террейна, расположенного в западной части Приморья, где они практически не изучались. Между тем в последние годы метод U-Pb-изотопного датирования детритовых цирконов из терригенных пород стал весьма популярным инструментом для уточнения возраста и состава пород областей питания, а также выяснения палеогеографических и палегеодинамических обстановок, существовавших в рассматриваемых регионах в момент формирования бассейнов осадконакопления [4; 5]. Для восполнения имеющегося пробела в подобных исследованиях нами было проведено детальное изучение внутренней структуры и U-Pb-изотопное датирование детритовых цирконов из нижнесилурийских, пермских и верхнетриасовых терригенных отложений Лаоелин-Гродековского террейна, расположенного в западной части Приморского края. Цель исследования: на основании полученных U-Pb-датировок детритовых цирконов из отложений террейна установить состав, положение и возраст пород его питающих провинций, что в дальнейшем позволит проследить этапы эволюции всего Центрально-Азиатского складчатого пояса.
Материалы и методы исследования
Для U-Pb-геохронологических исследований детритовых цирконов были отобраны пробы из песчаных пород всех изученных в Лаоелин-Гродековском террейне свит (рис. 1). Проба Л-10 взята из раннесилурийской кордонкинской свиты, обнажающейся в левом борту р. Кордонки (44°18’48.89’’ с.ш. и 131°16’52.98’’ в.д.). Из ранне-среднепермской решетниковской свиты в бассейне руч. Артиллерийский отобрана проба Р-53 (43°12’51.92’’ с.ш. и 131°21’44.30’’ в.д.).
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Южного Приморья и литологические колонки палеозойско-раннемезозойских отложений Лаоелин-Гродековский террейн. 1–4 – террейны: 1 – Лаоелин-Гродековский, 2 – раннепалеозойского Бурея-Цзямусы-Ханкайского орогенного пояса, 3 – раннепалеозойской активной окраины, 4 – мезозойского Сихотэ-Алинского орогенного пояса; 5 – конгломераты и гравелиты; 6 – песчаники; 7 – алевролиты и аргиллиты; 8 – известняки; 9 – кремнистые породы; 10 – базальты; 11 – андезиты; 12 – дациты и риолиты; 13-15 – туфы и туффиты: 13 – основного, 14 – среднего, 15 – кислого состава; 16 – угли; 17 – места отбора проб на U-Pb-геохронологические исследования детритовых цирконов и их номера
Проба Р-21 взята из среднепермской барабашской свиты. Проба отобрана у южного портала Нарвинского тоннеля (43°08’07.50’’ с.ш. и 131°25’06.10’’ в.д.). В карьере у с. Рубиновка, из позднетриасовой тальминской свиты, отобрана проба Ча-2786Б (44°41’44.90’’ с.ш. и 131°41’33.10’’ в.д.). Также позднетриасовая мангугайская свита опробована вдоль дороги у с. Занадворовка (проба Р-78, 43°16’37.92’’ с.ш. и 131°35’19.98’’ в.д.). Подготовка проб и выделение цирконов проведены в ДВГИ ДВО РАН (г. Владивосток). С помощью электронного микроанализатора JXA-8100, оснащенного катодолюминесцентным детектором, были изучены морфология и внутренние строения зерен циркона. U-Pb-изотопное датирование цирконов выполнено в ЦКП «Геоспектр» Геологического института СО РАН (г. Улан-Удэ) методом лазерной абляции (LA SF-ICP-MS) на масс-спектрометре высокого разрешения Element XR, соединенном с приставкой лазерного проботбора UP-213. Параметры и детали методики изложены в работе [6].
Результаты исследования и их обсуждение
Лаоелин-Гродековский террейн – одна из важнейших тектонических структур восточной окраины Евразии. По имеющимся представлениям, он, совместно с раннепалеозойскими террейнами Бурея-Цзямусы-Ханкайского орогенного пояса (супертеррейна), составляет фрагмент восточного окончания Центрально-Азиатского складчатого пояса, разделяющего Сибирский и Сино-Корейский кратоны [7; 8]. Террейн является складчатой структурой, образованной силурийскими, пермскими и верхнетриасовыми осадочными и вулканогенными образованиями, сильно дислоцированными и прорванными многочисленными интрузиями гранитов. Строение и состав отложений достаточно подробно описаны в предыдущих публикациях [9; 10] и представлены на рис. 1.
Проведенные исследования вещественного состава песчаников из разновозрастных отложений террейна показали их существенное различие и, следовательно, формирование за счет различных источников питания [9; 10]. Источником вещества для раннесилурийской кордонкинской свиты были основные и средние вулканиты океанической островной дуги, а также магматические и осадочные образования, слагавшие ее фундамент. На накопление пермских отложений решетниковской и барабашской свит, а также верхнетриасовой мангугайской свиты влияли в основном размывавшиеся кислые породы устойчивых кратонов или поднятых блоков основания, а также обогащенные кварцем древние осадочные пород. Область питания позднетриасовой тальминской свиты могла включать как краевые части рифтов, так и корневые части энсиалической дуги. Помимо этого, на седиментацию влияли продукты размыва древних осадочных и вулканогенных образований.
С целью детализации имеющихся данных о составе, возрасте и возможном положении источников питания, поставлявших материал в седиментационные бассейны Лаоелин-Гродековского террейна, было проведено U–Pb-изотопное датирование детритовых цирконов из песчаных пород изученных свит.
Катодолюминесцентные изображения некоторых зерен цирконов приведены на рис. 2. Цирконы кордонкинской свиты (обр. Л-10) преимущественно прозрачные и полупрозрачные, бесцветные либо бледно-розовые, нередко трещиноватые. Преобладают угловато-окатанные и окатанные зерна с размером 100-150 мкм. Более редки короткопризматические кристаллы размером до 200 мкм и с коэффициентом удлинения (КУ) 1,2–2,2. В катодолюминесцентном изображении хорошо видна выраженная тонкая и, реже, грубая осцилляторная магматическая зональность. Наличие в песчаниках угловато-окатанных и окатанных цирконов свидетельствует об удаленном источнике сноса разрушавшихся пород. Цирконы из решетниковской свиты (обр. Р-53) в основном прозрачные, бесцветные или бледно-розовые, иногда слабо трещиноватые. Представлены короткопризматическими и дипирамидальными кристаллами (50–200 мкм, иногда до 250 мкм, КУ 1,5–2,7), а также их многочисленными обломками. Для внутреннего строения цирконов присуща как выраженная тонкая, так и грубая осцилляторная магматическая зональность. Среди цирконов из отложений барабашской свиты (обр. Р-21) доминируют короткопризматические и дипирамидальные кристаллы размером от 70 до 230 мкм и с КУ 1,5–2,5, а также их обломки. Реже встречаются длиннопризматические кристаллы. Цирконы обычно прозрачные и полупрозрачные, бесцветные либо лилово-розовые. Характерной особенностью внутреннего строения кристаллов является хорошо выраженная тонкая и, реже, грубая магматическая зональность, а также присутствие мелких минеральных и газово-жидких включений. Цирконы тальминской свиты (обр. Ча-2786Б) прозрачные бледно-розовые. Кристаллы – как крупные удлиненно-призматические (до 200-400 мкм, КУ до 3,5), так и мелкие короткопризматические и дипирамидальные (до 100-200 мкм, КУ 1,5–2,0) – хорошо ограненные, неокатанные либо слабо окатанные. Много обломков цирконов обеих разновидностей. В катодолюминесцентном излучении видна выраженная тонкая и, реже, грубая осцилляционная магматическая зональность. Цирконы из пород мангугайской свиты (обр. Р-78) обычно прозрачные, бесцветные либо бледно-розовые, с короткопризматическими, дипирамидальными и, реже, длиннопризматическими очертаниями. Часты и их обломки. Зерна от 70 до 200 мкм, иногда до 250–330 мкм, а КУ изменяется от 1,1 до 3,5. Кристаллы обычно не окатаны, и лишь иногда их вершины и ребра сглажены. Для цирконов характерна хорошо выраженная тонкая и, реже, грубая и секториальная зональности, изредка наблюдаются мелкие минеральные и газово-жидкие включения.
Результаты U-Pb-геохронологических исследований цирконов приведены на гистограммах и кривых плотности вероятности распределения изотопных возрастов (рис. 3). Для рассмотрения и дальнейшего обсуждения использовались возрастные датировки цирконов, у которых дискордантность (D) попадает в интервал значений от –10% до +10%.
Рис. 2. Катодолюминесцентные изображения детритовых цирконов из песчаных пород изученных свит Лаоелин-Гродековского террейна
Рис. 3. Гистограммы и кривые плотности вероятности распределения U–Pb-изотопных возрастов детритовых цирконов из песчаных пород Лаоелин-Гродековского террейна
Полученные результаты исследований показали, что конкордантные U-Pb-изотопные возрасты цирконов террейна варьируют в широком диапазоне: от неоархея (2553 млн лет) до позднего триаса (218–205 млн лет). Следует отметить, что возрасты самых «молодых» популяций цирконов из песчаников кордонкинской, решетниковской, мангунайской и тальминской свит хорошо согласуются с установленными стратиграфическими возрастами этих образований. Вместе с тем в барабашской свите обнаружена популяция цирконов с датировками (247-258 млн лет), которые моложе принятого для нее стратиграфического возраста. Следовательно, можно сделать предположение о ранне-среднетриасовом времени образования свиты. Для решения этого вопроса требуются дополнительные исследования.
Среди всех исследованных нами цирконов резко преобладают палеозойские, образующие несколько возрастных популяций. В меньших количествах присутствуют цирконы с докембрийскими и раннемезозойскими (триасовыми) возрастами. Во всех свитах докембрийские цирконы представлены двумя совокупностями: палео- (2,5–1,7 млрд лет) и неопротерозойского возраста (892–578 млн лет). Их источниками, вероятно, были кристаллические комплексы Северо-Китайского кратона и Бурея-Цзямусы-Ханкайского супертеррейна [5; 7; 11]. Присутствие, помимо того, в отложениях тальминской свиты небольшой популяции цирконов с мезопротерозойскими возрастами (1,4–1,2 млрд лет) может свидетельствовать о существовании в этот отрезок времени локального источника цирконов, в дальнейшем быстро эродированного. Палеозойские-раннемезозойские цирконы образуют несколько возрастных интервалов: 536–445, 441–424, 395–341, 340-299 и 298–240 млн лет. Присутствие в песчаниках изученных свит заметного количества цирконов ордовикского и кембрийского возрастов (536-445 млн лет) свидетельствует, что их поставщиками были раннепалеозойские коллизионные граниты Бурея-Цзямусы-Ханкайского супертеррейна, а также других широко распространенных в регионе одновозрастных массивов и террейнов (Артемовского, Надеждинского, Цзямусы, Сунляо) [5; 11; 12]. Количество детритовых цирконов с силурийскими, девонскими и карбоновыми возрастами (от 441 до 299 млн лет) невелико, что связано с затуханием в этот период времени процессов гранитообразования [5]. При этом количество цирконов с силурийскими и девонско-карбоновыми датировками уменьшается вверх по разрезу, вплоть до практически полного их исчезновения в верхнетриасовых отложениях. А вот малочисленная позднекарбоновая популяция встречается практически только в решетниковской свите, в дальнейшем полностью исчезая. Очевидно, что источники цирконов этого широкого возрастного диапазона имели небольшие размеры и к позднему триасу были практически полностью размыты. Гранитоиды этих возрастов известны, например, в террейне Сунляо, а также на Корейском полуострове. Во всех свитах самую многочисленную популяцию образуют цирконы, имеющие пермско-среднетриасовые возрастные датировки (298–240 млн лет). Их источниками были широко распространенные в регионе, в том числе и в Лаоелин-Гродековском террейне, массивы пермских и триасовых гранитоидов [7]. Появление в верхнетриасовых песчаниках тальминской и мангугайской свит самой молодой популяции (219–205 млн лет), вероятно, связано с проявлением в это время на территории Западного Приморья синседиментационного эксплозивного вулканизма.
Заключение
Таким образом, проведенные U–Pb-геохронологические исследования детритовых цирконов из палеозойско-раннемезозойских терригенных отложений Лаоелин-Гродековского террейна позволили детализировать состав, возраст и возможное положение источников питания, поставлявших материал в его седиментационные бассейны. Исследованиями обнаружены цирконы широкого возрастного диапазона, среди которых был выделен ряд совокупностей с докембрийскими, палеозойскими и раннемезозойскими возрастами. Установлено, что эти совокупности достаточно хорошо согласуются с известными этапами проявления в восточной части Центрально-Азиатском складчатого пояса гранитоидного магматизма. Источниками цирконов были кристаллические комплексы Северо-Китайского кратона, раннепалеозойские коллизионные граниты Бурея-Цзямусы-Ханкайского супертеррейна, а также широко распространенных в регионе палеозойских и раннемезозойских массивов и террейнов (Артемовского, Надеждинского, Цзямусы, Сунляо).