CC BY
33
ВОЗРАСТЫ ДЕТРИТНЫХ ЦИРКОНОВ ИЗ НИЖНЕКЕМБРИЙСКИХ ПЕСЧАНИКОВ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ПЕРИФЕРИИ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ -ХАРАКТЕРИСТИКА ПИТАЮЩИХ ПРОВИНЦИЙ ЭДИАКАРСКО-РАННЕКЕМБРИЙСКОГО МЕЗЕНСКОГО БАССЕЙНА
М.Л. Езекиа1, Н.Б. Кузнецов1, Т.В. Романюк2
!Кафедра месторождений полезных ископаемых и их разведки Инженерный факультет Российский университет дружбы народов ул. Орджоникидзе, 3, Москва, Россия, 115419
Институт физики Земли РАН им. О.Ю. Шмидта ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1, Москва, Россия, 123995
Выделены детритные цирконы из песчаников нижнекембрийской брусовской свиты Мезенского бассейна. Отсутствие детритных цирконов с возрастами в интервале 750—510 млн лет и наличие двух отчетливых популяций — палеопротерозойской и архейской — с возрастами цирконов, хорошо соответствующими известным возрастам кристаллических комплексов фундамента ВЕП, свидетельствует в пользу интерпретации Мезенского бассейна как бассейна на пассивной окраине Балтики.
Ключевые слова: Восточно-Европейская платформа, Балтика, Мезенский бассейн, тиманский ороген, детритные цирконы, кембрий, провененс сигнал, питающие провинции.
Эдиакарско-кембрийские толщи, слагающие реликты обширного Мезенского осадочного бассейна (рис. 1), расположенного на северо-востоке Восточно-Европейской платформы (ВЕП), обнажены на Онежском п-ве и на восточном побережье Белого моря (Зимние горы или Зимний берег) [1; 8; 10]. Кроме того, эти отложения вскрыты бурением в низовьях р. Онеги (восток Ветреного пояса) [6] и в пределах Беломорско-Кулойского плато. Их возраст надежно обоснован палеонтологическими [1; 7] и изотопными исследованиями магматогенных цирконов из туфов, которые слагают маломощные прослои в верхневендской (эдиакар-ской) части разреза [9; 10].
В строении фундамента Мезенского бассейна, как и фундамента всей ВЕП, участвуют архейские и раннепротерозойские преимущественно гранито-мета-морфические образования. Непосредственно к северо-востоку от ВЕП располагается Тимано-Печорская плита, фундамент которой сложен реликтами орогена Протоуралид-Тиманид [2]. Возрасты гранито-метаморфических (кристаллических) комплексов, слагающих реликты этого орогена, варьируют в диапазоне 750—510 млн лет, т.е. почти на 1 млрд моложе, чем возрасты кристаллических комплексов фундамента ВЕП.
Рис. 1. Схема палеогеографии Восточно-Европейской платформы (ВЕП) для рубежа позднего венда (эдиакария) и раннего кембрия и совмещенная с ней схема расположения структур палеозойского обрамления платформы (А) (по [3], с упрощениями) также схематическая колонка разреза Мезенского бассейна (Б) [1, 3]:
1 —6 — палеогеографические элементы позднего венда — раннего кембрия ВЕП: 1 — области седиментации;
2 — суша (области эрозии); 3 — вероятные области низкой (слабо эродируемой) суши с западинами (мелководья с застойными условиями осадконакопления); 4 — примерные очертания Мезенского осадочного бассейна на Ти-манской пассивной окраине Балтики (штрихи — в сторону депоцентра бассейна); 5 — направления сноса продуктов эрозии; 6 — сутуры, надвиги и сдвиги: (а) — сутуры ограничивающие ВЕП и надвиги, по которым комплексы, слагающие структуры обрамления, шарьированы на периферические части платформы, (б) — сдвиг — линия Тейсера-Торнквиста, разграничивающая ВЕП и структуры палеозоид Западной и Центральной Европы; 7— 10 — складчатые комплексы, надвинутые на периферические части ВЕП: 7 — восточные уралиды; 8 — скандинавско-гренландские каледониды; 9 — протоуралиды-тиманиды; 10 — кадомиды; 11 — 14 — тектоно-метаморфическая и/или деформационная переработки поздневендских и более древних образований ВЕП, связанные со становлением орогенов: 11 — Протоуралид-Тиманид, 12 — Кавказско-Прикаспийских кадомид, 13 — Скандинавско-Гренландских каледонид, 14 — Уралид; 15 — современные контуры выходов на дневную поверхность поздневендских и более древних образований на Урале и на Тимане; 16 — место отбора пробы из нижнекембрийской
брусовской свиты (по [3])
Обычно предполагается, что Мезенский бассейн в позднем неопротерозое (в эдиакарии или в венде) и в раннем кембрии представлял собой предгорный прогиб (форландский бассейн) орогена Протоуралид-Тиманид, который заполнялся преимущественно продуктами разрушения этого орогена [4; 8]. Однако в последние годы была развита альтернативная тектоническая концепция, в соответствие с которой Мезенский бассейн в позднем неопротерозое и самом начале кембрия представлял собой бассейн на пассивной окраине палеоконтинента Балтика (докембрийский остов ВЕП) и заполнялся только продуктами разрушения Балтики [2]. Таким образом, в соответствии с первой концепцией питающие провинции Мезенского бассейна располагались к северо-востоку от этого бассейна [4; 8], в соответствии с другой концепцией — к юго-западу от этого бассейна [2].
Езекиа М.Л., Кузнецов Н.Б., Романюк Т.В. Возрасты детритных цирконов.
Эти две концепции можно протестировать, если изучить возрасты детритных цирконов из осадочных пород Мезенского бассейна. Если бы Мезенский бассейн в позднем венде (эдиакари) — раннем кембрии заполнялся продуктами разрушения орогена Протоуралид-Тиманид, то в осадочных толщах, выполняющих бассейн, должны присутствовать цирконы с возрастами 750—510 млн лет. И наоборот, если бы этот бассейн заполнялся продуктами разрушения кристаллических комплексов, слагающих фундамент ВЕП, то цирконов с возрастами 750— 510 млн лет в песчаниках Мезенского бассейна не должно быть, а могут быть лишь древние цирконы — архейские и раннепротерозойские.
Мы изучили красноцветные слабосцементированные размокающие в воде песчаники нижнекембрийской брусовской свиты (см. рис. 1). Песчаники были дезинтегрированы М.Л. Езикия методом растворения в воде и отмучены от глинистой составляющей в проточной воде. Просушенный отмученный песчаный материал был просушен, и после этого М.Л. Езикия провел его гравитационную дифференциацию в бромоформе (в лаборатории палеофлористики ГИН РАН, при методической помощи к.г.-м.н. Г.Н. Александровой). В результате был получен обогащенный детритными цирконами концентрат тяжелых (удельный вес > 2,89 г/см3) минералов.
Из полученного таким образом концентрата тяжелых минералов в Стэнд-фордском Университете (Калифорния, США) с помощью жидкости М1 была получена монофракция цирконов, из которой случайным образом взятая часть зерен была интегрирована в эпоксидную шашку. В геофизической обсерватории «Борок» (ИФЗ РАН) были получены катодо-люминесцентные изображения цирконов, что позволило выбрать лишенные дефектов однородные части их зерен. Изотопное U/Pb-датирование (методом LA-ISP-MS) было проведено в ГЕМОК (GEMOC) центре университета университета Маккуори, Сидней, Австралия.
Всего было продатировано 60 зерен циркона. Семь из них из-за большой погрешности измерений (один анализ) и дискордантности более 10% (шесть анализов) были отброшены. Оставшиеся 53 кондиционных анализа показали
20Tb/20'Pb
возраста, попадающие в интервал от 2751 ± 44 до 1011 ± 44 млн лет (рис. 2) [3].
Рис. 1. Результаты U/Pb-изотопного датирования детритных цирконов из песчаников раннекембрийской брусовской свиты (гистограмма и график плотности вероятности возрастов)
В песчаниках раннекембрийской брусовской свиты отсутствуют детритные цирконы с возрастами в интервале 750—510 млн лет. Все продатированные цирконы имеют только палеопротерозойские и архейские возрасты, хорошо соответствующие известным возрастам кристаллических комплексов фундамента ВЕП. Это свидетельствует в пользу концепции, в соответствии с которой питающие провинции для Мезенского бассейна находятся в пределах ВЕП (Балтики).
ЛИТЕРАТУРА
[1] Алексеев А.С., Гражданкин Д.В., Реймерс А.Н., Минченко Г.В., Краюшкин А.В., Ларчен-ко В.А., Ушаков В.Н., Степанов В.П. Новые данные о верхнем пределе возраста рудо-вмещающей толщи Архангельской алмазоносной провинции // Геология алмазов — настоящее и будущее (геологи к 50-летнему юбилею г. Мирный и алмазодобывающей промышленности России). — Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 2005. — С. 235—241. [Alekseev A.S., Gragdankin D.V., Rejmers A.N., Minchenko G.V., Krajushkin A.V., Larthen-ko V.A., Ushakov V.N., Stepanov V.P. Novye dannye o verhnem predele vozrasta rudovme-shaushej tolshi Arkhangelskoj almazonosnoj provincii // Geologija almazov]
[2] Кузнецов Н.Б. Кембрийская коллизия Балтики и Арктиды — начальный этап «собирания» северной части позднепалеозойско-раннемезозойской Пангеи // Бюллетень МОИП. Отд. геологич. — 2009. — Т. 84. — Вып. 1. — С. 18—38.
[3] Кузнецов Н.Б., Алексеев А.С., Белоусова Е.А., Романюк Т.В., Реймерс А.Н. Первые результаты U/Pb-изотопного датирования (LA-ICP-MS) детритных цирконов из нижнекембрийских песчаников брусовской свиты Юго-Восточного Беломорья: уточнение времени коллизии Балтики и Арктиды // Доклады РАН, 2014 (в печати).
[4] Маслов А.В., Гражданкин Д.В., Подковыров В.Н., Ронкин Ю.Л., Лепихина О.П. Состав питающих провинций и особенности геологической истории поздневендского Мезенского бассейна // Литология и полезные ископаемые. — 2008. — № 3. — С. 290—312.
[5] Орлов С.Ю., Кузнецов Н.Б., Миллер Е.Л., Соболева А.А., Удоратина О.В. Возрастные ограничения протоуральско-тиманской орогении по детритным цирконам // Доклады РАН. — 2011. — Т. 440. — № 1. — С. 87—92.
[6] Синицын А.В., Ермолаева Л.А. Новые данные о венде на юго-восточном склоне Балтийского щита // Доклады АН СССР. — 1984. — Т. 276. — № 6. — С. 1453—1456.
[7] Fedonkin M.A., Simonetta A., Ivantsov A.I. New data on Kimberella, the Vendian mollusc-like organism (White Sea region, Russia): paleoecological and evolutionary implications, in Vick-ers-Rich P., Komarower P. eds., Rise and Fall of the Vendian Biota: Geological Society of London, 2007, Special Volume 286, p. 157—179.
[8] Grazhdankin D. V. Late Neoproterozoic sedimentation in the Timan foreland, in Gee D.G., and Pease V., eds. The Neoproterozoic Timanide Orogen of Eastern Baltica: The Geological Society London, Memoirs, 2004, v. 30, p. 37—46.
[9] Martin M. W., Grazhdankin D. V., Bowring S.A., Evans D.A.D., Fedonkin M.A., Kirschvink J.L. Age of Neoproterozoic Bilatarian Body and Trace Fossils, White Sea, Russia: Implications for Metazoan Evolution: Science, 2000, v. 288, no. 5467, p. 841—845.
[10] Llanos M.P.I., Tait J.A., Popov V., Abalmassova A., 2005, Palaeomagnetic data from Ediacaran (Vendian) sediments of the Arkhangelsk region, NW Russia: An alternative apparent polar wander path of Baltica for the Late Proterozoic-Early Palaeozoic: Earth and Planetary Science Letters 240, p. 732—747.
Езекиа M.H., Ky>3He^e H.E., PoManrnK T.B. Bo3pacTti ggTpHTHtix цнрконов.
AGES OF DETRITAL ZIRCONS FROM LOWER CAMBRIAN SANDSTONES OF NORTH-EASTERN PERIPHERY OF THE EAST EUROPEAN PLATFORM -SIGNS OF PROVENANCE PROVINCES OF EDIACARAN-EARLY CAMBRIAN MEZEN BASIN
M.L. Ezekia1, N.B. Kuznetsov1, T.V. Romanyuk2
Engineering faculty People's Friendship University of Russia Ordzhonikidze str., 3, Moscow, Russia, 115419
Schmidt Institute Physics of the Earth Russian Academy of Science Bolshaya Gruzinskaya, 10, bld. 1, Moscow, Russia, 123995
The detrital zircons were delivered from sandstones of Brusov Fm. of Mezen basin. Absence of detrital zircons with 750—510 Ma and availability of two distinct populations — Paleoproterozoic and Archean — with ages resembled well known ages of crystalline complexes of EEP basement, all these agree with interpretation of Mezen basin as a basin at passive margin of Baltica.
Key words: east european platform, Baltic, Mezen basin, Timanide Orogen, detrital zircons, Cambrian.
