Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Эндогенные события в позднедокембрийской и палеозойской истории Омолонского массива

ВАК РФ 25.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Эндогенные события в позднедокембрийской и палеозойской истории Омолонского массива"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

УДК 551.2:551.727.73(571.65)

Гагиева Айна Муссаевна

ЭНДОГЕННЫЕ СОБЫТИЯ В ПОЗДНЕДОКЕМБРИЙСКОЙ И ПАЛЕОЗОЙСКОЙ ИСТОРИИ ОМОЛОНСКОГО МАССИВА: СОПОСТАВЛЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОХРОНОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Специальность 25.00.01 - общая и региональная геология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

З ОКТ 2013

На правах рукописи

Магадан 2013

005534079

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Северо-Восточном комплексном научно-исследовательском институте им. H.A. Шило (СВКНИИ) ДВО РАН

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук Жуланова Ирина Львовна (СВКНИИ ДВО РАН)

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАН доктор геолого-минералогических наук Сидоров Анатолий Алексеевич (ИГЕМ РАН, г. Москва)

кандидат геолого-минералогических наук Буякайте Маргарита Игнатьевна (ГИН РАН, г. Москва)

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

геологический институт (ВСЕГЕИ) им. А.П. Карпинского (г. Санкт-Петербург)

Защита диссертации состоится 17 октября 2013 года в 1G час на заседании Диссертационного совета Д-212.203.25 при Российском университете дружбы народов, по адресу: Москва, ул. Орджоникидзе, д. 3, ауд. 440 (5-й этаж)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РУДН по адресу 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6. Инженерный факультет, Дис. совет Д-212.203.25

E-mail: mdf.rudn@mail.ru

Автореферат разослан <s._j_£_j> сентября 2013 г. Ученый секретарь Диссертационного совета

кандидат-геолого-минералогических наук Е.В. Карелина

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность диссертации предопределяется уникальностью геологического строения Омолонского массива (ОМ) и дискуссионностью о его тектонической природе. Здесь вскрыты метаморфические, осадочные, вулканогенные и плутонические образования, представляющие всю глобальную геохронологическую шкалу — начиная с раннего архея. Как металлогеническая провинция ОМ известен Fe- и Au-рудными объектами домезозойского возраста. Благоприятна для специализированного анализа относительно высокая степень геохронометрической изученности эндогенных образований и наличие электронной базы данных (БД) «ГЕОХРОН», содержащей материалы К-Аг и Rb-Sr датирования горных пород и минералов Северо-ВостокаРоссии [Акинин, Котляр, 1997; Котляр и др., 2001]. В работе сопоставляются геологические и геохронометрические данные по магматическим, метаморфическим и рудным образованиям ОМ, сформировавшимся на интервале длительностью свыше 1 млрд лет, и оценивается историко-геологическая информативность тех и других. Второй актуальный вопрос -сопоставление изотопных датировок одних и тех же объектов, полученных разными методами: K-Ar, Rb-Sr изохронным, U-Pb SHRIMP датированием акцессорных цирконов. Сравнительный геолого-геохронометрический анализ позволяет конкрети-зировать последовательность и длительность эндогенных событий* в послеран-непротерозойской - домезозойской истории ОМ, что важно для объективной оценки его металлогенического потенциала.

Цель и задачи. Главная цель исследования — сопоставить геологические и геохронометрические данные о позднедокембрийском и палеозойском магматизме ОМ и, применяя методику реликтовых дат и минимумов, реконструировать максимально полную летопись эндогенных событий в рифейско - палеозойской истории массива.

Для достижения указанной цели выполнены следующие задачи:

- изучена геология и петрография рифейских магматических, динамометаморфических и метасоматических образований юга ОМ;

- критически проанализированы геологических данные о проявлении эндогенных процессов в истории ОМ; для позднего докембрия и палеозоя вьщелены дискретные эпизоды магматизма и метаморфизма;

* Под эндогенными событиями понимаются относительно кратковременные интервалы усиления активности недр ОМ, выраженные петрогенетически (магматизм, метаморфизм, рудогенез), тектонически (разломообразование, возды-мание блоков, маркируемое перерывами осадконакопление), а в некоторых случаях только геохимически - как массовое нарушение целостности радиогенных изотопных систем (вплоть до «переустановки на ноль» радиоактивных часов). Проявления эндогенных событий, выраженные только геохимически, выделяются в категорию термальных и распознаются в статистически представительных геохронометрических выборках на основе методики реликтовых дат и минимумов [Котляр и др., 2001; Жуланова и др., 2007 и др.] (подробно рассматривается в гл. 3).

- с использованием БД «ГЕОХРОН» сформированы выборки K-Ar датировок для наиболее полно изученных образований докембрия, раннего и среднего палеозоя;

- выполнена геологическая интерпретация гистограмм K-Ar датировок дорифейских полиметаморфических образований, рифейских интрузивных базитов, ранне- и среднепалеозойских вулканических накоплений;

- сопоставлены результаты K-Ar и Rb-Sr изохронного датирования рифейских и палеозойских магматических образований;

- получены первые U-Pb SHRIMP датировки акцессорных цирконов из среднепалеозойских вулканитов и сопоставлены с K-Ar и Rb-Sr данными.

Фактический материал и личный вклад автора. Основу диссертации составляют фактические материалы и теоретические представления, полученные автором в период работы в СВКНИИ (с 1995 г.); за эти годы автор участвовал в выполнение 5 плановых тем НИР и нескольких Госконтрактов. Опыт его работы в поле включает 6 сезонов.

Полевые исследования рифейских и палеозойских магматических и метаморфических образований бассейна верхнего течения р. Омолон проводились автором в 1995 и 1996 гг. в составе Южно-Омолонской партии ГГП »Магадангеология» (начальник - В.Н. Егоров). Отобрано около 100 проб для изотопно-геохронологических, петрографических и петрогеохимических исследований. В работе задействованы результаты датирования 47 проб из личной коллекции. При поддержке гранта ДВО РАН (2006-2008) в ЦИИ ВСЕГЕИ выполнено U-Pb SHRIMP датирование акцессорных цирконов из среднепалеозойских вулканитов ОМ (2008 г.). Датированные породы охарактеризованы 88 силикатными анализами и 56 - на малые элементы (Rb, Sr, Y, Zr, Nb), выполненными в лаборатории рентгеноспектрального анализа СВКНИИ.

Для получения подробных сведений по геологии рифейских и палеозойских пород автором изучены 33 отчета (1959-2001 гг.), хранящихся в территориальных геологических фондах, и привлечены новейшие материалы серийных легенд и объяснительных записок к листам Государственной геологической карты м-ба 1:200 000 второго поколения (Госгеолкарта-200/2).

Всего в работе обсуждаются 284 К-Аг, 42 Rb-Sr изохронных определения возраста магматических, метаморфических и рудных образований, а также 17 U-Pb датировок цирконов и 6 Ar-Ar - из рудных жил. Гистограммы строились с помощью средств ISOPLOT, с учетом ошибки измерения (±1 а) [Ludwig, 1994]. Rb-Sr изохроны использованы в варианте первоисточников.

Научная новизна. Впервые обобщены геохронометрические данные по рифейским и палеозойским магматическим, метаморфическим и рудным образованиям ОМ и применён новый подход к интерпретации больших массивов изотопных датировок. Проведен сравнительный анализ геологических и геохронометрических данных, позволивший уточнить и детализировать последовательность и длительность эндогенных событий, имевших место в послераннепротерозойской-домезозойской истории ОМ.

4

Установлен полимодальный характер гистограмм K-Ar датировок дорифейских, рифейских и среднепалеозойских образований, свидетельствующий о неоднократных нарушениях их изотопных систем последующими эндогенными процессами. Показано, что время их проявления, установленное геологическими методами, укладывается в интервалы статистически значимых минимумов на полимодальных гистограммах.

Использование минимумов конкретизировало геохронологическую привязку этапов магматизма. Сделано заключение о том, что (1) наиболее ранний вулканизм чехла ОМ относится к кембрию, (2) эндогенная активизация дорифей-ского фундамента в южной и северной частях ОМ началась не одновременно и выражалась по-разному: на юге - в раннем и среднем рифее, на фоне активного воздымания, в форме динамометаморфизма, внедрения габброидов, формирования Fe-Mg-Ca метасоматитов; на севере - в кембрии, в форме вулкано-плутонизма, при нисходящем тектоническом режиме.

Впервые выполнено U-Pb SHRIMP датирование акцессорных цирконов из вулканитов низов разреза кедонской серии. Показано, что его результаты хорошо согласуются с геологическими данными, результатами Rb-Sr и K-Ar датирования и позволяют уточнить момент начала кедонского вулканизма.

Практическое значение. На основании новых геохронометрических данных предложено произвести корректировку возраста некоторых подразделений Легенды Омолонской серии листов Госгеолкарты-200/2: сократить объем нижних толщ кедонской серии с нижнего и среднего девона нерасчленённых до среднего девона. Установлено совпадение изотопного возраста Fe-Mg-Ca метасоматитов (в т.ч. железистых кварцитов) и золото-сульфидно-кварцевой минерализации, приуроченной к метагаббро-диабазам (Rb-Sr изохроны 1150±78 и 1148±23 млн лет соответственно). Дана рекомендация целенаправленно изучить возрастные и генетические взаимоотношения железорудной и благородно-металльной минерализации. В целом выполненная работа свидетельствует о перспективности дальнейшего изотопно-геохронологического исследования ОМ, в результате чего могут быть получены принципиально новые данные о его рифейско-фанерозойской эволюции, месте в ней рудообразующих процессов, взаимоотношениях массива с окружающими тектоническими структурами.

Основные положения, защищаемые в диссертации, выстроены по историко-геологическому принципу; их обоснование содержится в главах 2 —4:

1. Завершение формирования кристаллического фундамента Омолонского массива и начало накопления его осадочного чехла разделяла пауза не менее чем в 700 млн лет (Rb-Sr изохроны 1622±60 и 815±43 млн лет соответственно). На этом интервале по геологическим данным зафиксировано три эндогенных события: 1) динамометаморфизм кристаллического фундамента; 2) внедрение габбро-диабазов (стрелкинский комплекс); 3) Fe-Mg-Ca метасоматоз (багикский комплекс: железистые кварциты, куммингтонит-магнетитовые сланцы и др.). Становление габбро-диабазов происходило в раннем-начале позднего рифея: не раньше 1500 (Rb-Sr изохрона 1479±31), но не позже 905-875 млн лет назад (реликтовая K-Ar

5

дата 890±15), железистых кварцитов - во второй половине среднего рифея (RbSr изохрона 1150±78).

2. В истории формирования чехла первым эндогенным событием был ультрабазит-базитовый магматизм (сезамский пикрит-диабаз-базальтовый комплекс), раннекембрийское время проявления которого предполагается по новейшим геологическим данным и подтверждается термальным событием в интервале 550-500 млн лет, зафиксированным значимым минимумом на гистограмме К-Ar датировок дорифейских кристаллических пород.

3. Наиболее мощный вулканизм в истории формирования чехла (накопление кедонской серии) начался на рубеже раннего и среднего девона, около 400 млн лет назад (Rb-Sr изохроны 402±6, 377±42; U-Pb даты акцессорных цирконов 400,5±4,4 и 387,6±6,4; реликтовая K-Ar дата 372±11 млн лет). Большая часть радиогенного Ar, образовавшегося за первые 40 млн лет существования серии, была потеряна под влиянием термального события на рубеже девона и карбона, о котором свидетельствуют Rb-Sr изохроны 361±25 и 365±21 млн лет.

4. В позднем палеозое эндогенная активность Омолонского массива резко снизилась. Она ограничена спорадическим появлением основных вулканитов (базальты, трахибазальты, их туфы) в разрезе маломощной рагульнинской толщи и внедрением трещинных интрузий березовского габбро-перидотитового комплекса. Значимый минимум в интервале 310-290 млн лет, фиксируемый на сводной гистограмме K-Ar датировок пород кедонской серии, позволяет заключить, что эти события происходили в конце карбона - начале перми.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 207 страниц состоит из Введения, 4 глав и Заключения, в т.ч. текста — 115 страниц, рисунков - 43, таблиц - 13; список источников включает 170 опубликованных работ и 33 фондовых отчета.

Апробация и публикации. Основные результаты исследования неоднократно докладывались на региональных и всероссийских (Магадан, 2003, 2005; Москва, 2006, 2012; Санкт-Петербург, 2009 и др.) совещаниях, конференциях; международном горно-геологическом форуме (Магадан, 2008). Автором лично и в соавторстве опубликовано 28 работ, из них 21 по теме диссертации (в т. ч. 3 статьи в журналах Перечня ВАК).

Благодарности. Автор глубоко признателен за постоянную помощь в работе научному руководителю д.г.-м.н. И.Л. Жулановой и научному наставнику д.г.-м.н. И.Н. Котляру. За содействие в организации полевых работ и сборе материалов автор благодарит геологов В.Н. Егорова, П.Ю. Рожкова, В.А. Сур-чилова, П.А. Шерстобитова, Л.И. Ртищеву, К.С. Алексеева, Д.С. Писаренко, М.И. Фомину. Полезные советы и консультации были получены от знатоков геологии Северо-Востока России к.г.-м.н. Г.Е. Некрасова, М.М. Орадовской, B.C. Шульгиной и сотрудников СВКНИИ д.г.-м.н. A.C. Бякова, Б.Ф. Палымского, к.г.-м.н. В.В. Акинина, М.Л. Гельмана, Т.Б. Русаковой. За помощь в оформлении работы спасибо Т.И. Смирновой, Н.В. Власовой, H.A. Пряхиной.

Глава 1. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ГЕОХРОНОМЕТРИИ ОМОЛОНСКОГО МАССИВА

Глава включает разделы 1.1. Геологическая изученность района исследований, 1.2. Особенности внутреннего строения и границы Омолонского массива, 1.3. История и проблемы изотопного датирования пород фундамента и чехла Омолонского массива. Приведены общие сведения по истории геологического изучения ОМ; обсуждаются эволюция взглядов на тектоническую природу ОМ и дискуссионные проблемы изотопного датирования пород его фундамента и чехла.

Изучение территории началось с маршрутов C.B. Обручева конца 20-х-первой половины 30-х гг. XX в. и рекогносцировочных работ Е.С. Бобина (1931-1932 гг.). Систематическое изучение ОМ было начато Омолонской экспедицией ГРУ Дальстроя (1936-1938 гг.), итогом чего явилась Геологическая карта м-ба 1:1000 000, где впервые показана толща пестроцветных девонских вулканитов, впоследствии названная кедонской серией. В начале 60-х гг. на ОМ началась геологическая съемка м-ба 1:200 000, позже — м-ба 1:50 000, наиболее плотная на юге ОМ, где среди вулканитов кедонской серии был открыт перспективный золоторудный объект Кубака. Тематические исследования касались стратиграфии, геологии раннего докембрия, палеозойского магматизма.

Яркую страницу составила дискуссия о тектонической природе ОМ. Долгие годы он классифицировался как срединный и считался источником сведений о ранних стадиях развития мезозойской Верхояно-Чукотской складчатой области. С начала 90-х гг., в аккреционных моделях строения Северо-Востока Азии, ОМ рассматривается как фрагмент разрушенного кратона (террейн) -либо автономный, либо входящий в составной Колымо-Омолонский супертеррейн [Парфенов, 1984; Зоненшайн и др., 1990; Парфенов и др., 2003; и др.].

Главная особенность внутреннего строения ОМ—наличие дорифейского кристаллического фундамента и несогласно залегающего на нем чехла рифейских, палеозойских и мезозойских отложений. Определение границ массива остается дискуссионным. В современной структуре ОМ ясно обособлены центральная часть - Юкагирская глыба, где фундамент выходит на дневную поверхность, и в разной степени прогнутые окраинные зоны, из которых в работе рассматривается Намындыкано-Моланджинская. Юкагирская глыба подразделяется на Кедонское и Рассошинское поднятия, разделённые Доломнанской зоной (рис. 1).

Дорифейские полиметаморфические образования фундамента образуют изолированные выходы (выступы, блоки) площадью до первых тысяч квадратных километров. В строении фундамента различаются: относительно более древний (по изотопным данным — нижнеархейский) супракрустальный субстрат, метаморфизованный в условиях гранулитовой фации и разнообразные продукты его гранитизации! На участках, где метаморфиты испытали интенсивную калиевую гранитизацию (Ольдянинский, Коаргычанский, Абкитский выступы) широко

распространены малые интрузии метабазитов (габбро-диабазы, косьвиты), с которыми сопряжены Fe-Mg-Ca метасоматиты, в т. ч. железистые кварциты.

Рифей-фанерозойский чехол включает три структурных яруса: нижний -рифейские, кембрийские и ордовикские осадочные толщи мощностью до 3500 м; средний - субаэральные и прибрежно-морские вулканогенные и вулканогенно-осадочные толщи девона, верхний - терригенные, терригенно-карбонатные и терригенно-вулканогенные комплексы от верхнего девона до средней юры включительно. Накопления верхней юры и мела образуют орогенный комплекс, выполняющий наложенные впадины [Мерзляков и др., 1982].

История изотопного датирования пород фундамента и чехла ОМ связана с деятельностью первой в Сибири и на Дальнем Востоке лаборатории абсолютного возраста, организованной выдающимся исследователем геологии северо-восточной окраины страны JI.B. Фирсовым (1926-1981) в 1958 г. в Магадане, во ВНИИ-1 Минцветмета СССР (в 1960 г. переподчинена СВКНИИ СО АН СССР, ныне СВКНИИ ДВО РАН). К-Аг датирование в тот период было особенно широко востребовано государственной геологической съёмкой.

В 1975 г. в СВКНИИ был поставлен Rb-Sr изохронный метод, с помощью которого исследованы все наиболее крупные дорифейские выступы Омолоно-Тайгоносского района и (с методическими и контрольными целями) карбонатно-терригенные отложения низов чехла ОМ. Установлены рубежи (млрд лет): 3,8 (ранний архей), 2,5-2,3 (начало раннего протерозоя), 1,8-1,6 (конец раннего протерозоя), 1,1 (граница среднего и позднего рифея). Широкий резонанс имеет U-Pb дата 3,4 млрд лет, полученная классическим методом дискордии для акцессорного циркона из гнейсов Ауланджинского блока [Бибикова и др., 1978]*.

Создание БД «ГЕОХРОН» позволило обобщить результаты, накопленные к концу века [Котляр и др., 2001]. Выяснилось, что датировки дорифейских пород и/или минералов, установленные с помощью практически всех известных геохронометров, нередко противоречат геологическим взаимоотношениям объектов. Вместе с тем они не являются случайными, а отражают периодические эндогенные возмущения (термальные события), которыми сопровождалось продвижение древних метаморфических комплексов к эрозионной поверхности, причем степень сохранности радиогенных 87Rb-87Sr систем коррелируется с эволюцией гнейсово-купольных структур, создаваемых гранитизацией [Жуланова, 1990 и др.]). Таким образом, даже максимальные из полученных дат могут рассматриваться только как наименьшие возрастные значения для изученных дорифейских комплексов.

В соответствии с целями диссертации, материалы изотопного датирования рифейских и палеозойских образований ОМ предметно обсуждаются в главах 3 и 4. Важнейшими вопросами при этом являются (1) возрастной объем (длительность)

* Возраст, превышающий 3 млр лет, был получен этим методом в СССР впервые. С использованием SHRIMP (Австралия) в этой группе цирконов установлена дата 3,65 млр лет [Бибикова, 1989].

і

Омолонский массив - 1-7: 1-3 - Юкагирская глыба: - Рассошинское (Р) и Кедонское (К) поднятия, 2 -Доломнанская поперечная зона, 3 - Коркодонскіїя "перикратонная" зона; 4 - Тайгоносский блок; 5 -Гижигинская межглыбовая зона; 6 - Намындыкано-Моланджинская зона;7 - Хуличанская впадина. Структуры обрамления - 8-9: 8 - Приколымское поднятие, 9 - мезозойские складчатые зоны. 10 - Охотско-Чукотский вулканогенный пояс и оперяющий его Конгинский (Кн) вулкано-плутонический ряд; 11 - главные разломы.

СО

7 8 г** 9 V

Рис. 1. Схема блокового строения Омолонского массива, по [Мерзляков и др., 1982], с изменениями

0.068 5 0.066 0.064 0.062

0.062

0.056

КЬнкордантныи воіраст = 359 ± 6.4 млн лет (погрешность 2а) СКВО = 0.00057 Вероятность конкорлантности = 0.98

30 0.34 0.38 0.42 0.46 0.50

"РЬГи

0.064

Коккорданлшй возраст = 400.5 ±4.4 млн лет (погрешность 2а) СКВО = 0.0063 Вероггность конкордантности = 0,94

—і-1-1-1-1-1-1-1-1

0.48 0.52 0,56 0,60 0.64

Рис. 3. Диаграммы с конкордиями для цирконов из лавобрекчии андезита (проба № 3765). Анализ выполнен в ЦИИ ВСЕГЕИ под общим руководством С.А. Сергеева (2008 г.).

Дорифейские метаморфические породы (57 проб)

I

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 [400 1500 1600 Возраст, млн лет

|— Метагаббро-диабазы стрелкинского комплекса (37 проб)

£

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Возраст, млн лет

10-1 9-8-7-6-5-4-3-2-1

Среднепалеозойские вулканические породы (111 проб)

Л

гу? ^п3 я3 00

V V V V

III

50

100

150

350

400

200 250 300 Возраст, млн лет Рис. 2. Гистограммы K-Ar датировок Стрелки: фигурные - Rb-Sr изохронные и U-Pb датировки, черные - статистически значимые минимумы

450

Вулканические образования кедонской серии девона (1-12): 1 - риолиты, 2 - андезиты, 3 - тр&хибазальты, 4-8 - игнимбриты: 4 - риолитов, 5 - трахириолитов, 6 - риодацитов, 7 - дацитов, 8 - андезитов, 9-12 -туфы: 9 - риолитов, 10 - трахириолитов, 11 - андезитов, 12 - разного состава: магматические и метасоматические образования (13-19): 13 - гранодиориты, 14 - граносиениты, 15 - нефелиновые сиениты, 16 -габброиды, 17 - базальты, 18 - перидотиты, 19 - метасоматиты; 20 - несогласное залегание; геохрономгтрические данные, млн лет (21-23): 21 - реликтовые даты (а - K-Ar. б - Rb-Sr. в - U-РЫ. 22 - прочие датировки (а - K-Ar, б - Rb-Sr): 23 - термальные события: 550-500,400-300, 310-290,240-220.

Примечание. Подразделения геохронологической шкалы, возраст границ веков мерми, силура, ордовика, кембрия и эр рифея по [Стратиграфический..., 2006], возраст прочих границ по [Gradstein et al., 2012].

перерыва, разделяющего завершение формирования кристаллического фундамента ОМ и начало накопления его чехла, (2) время появления в истории чехла ОМ первых вулканитов и интрузий; (3) датирование главных эпизодов магматизма и метаморфизма (составление летописи эндогенных событий); (4) анализ однородности/дискретности радиогенных изотопных систем послераннепротеро-зойских магматических образований.

Глава 2. ДОМЕЗОЗОЙСКИЕ ЭНДОГЕННЫЕ СОБЫТИЯ В ИСТОРИИ ОМОЛОНСКОГО МАССИВА ПО ГЕОЛОГИЧЕСКИМ ДАННЫМ

Глава включает разделы 2.1. Осадконакопление и вулканизм в домезозойской истории чехла Омолонского массива (подразделы: Юкагирская глыба; Намындыкано-Моланджинская окраинная зона); 2.2. Домезозойский интрузивный магматизм и метаморфизм в истории Омолонского массива (подразделы: Рифейские эндогенные процессы; Раннепалеозойский магматизм; Средне- и позднепалеозойский магматизм). Раздельно рассматриваются стратифицированные комплексы чехла, где вулканиты перемежаются с палеонтологически охарактеризованными слоями, и интрузивные, время формирования которых не всегда устанавливается с необходимой определенностью. Метаморфические образования представлены единственным, но важным в прикладном отношении комплексом - батикским метасоматическим.

Осадочные и вулканогенные образования чехла ОМ описаны по традиционной схеме. Характеристика стратонов заимствована в основном из Легенды Омолонской серии листов Госгеолкарты 200/2 (далее ЛОС-200; авторы В.М. Шевченко и др., гл. редактор К.В. Симаков, 1999 г.). Сжато, но достаточно подробно охарактеризованы и проиллюстрированы разрезы верхнего рифея, кембрия, ордовика (нижний и средний отделы), девона, карбона. Исходя из целей работы наибольшее внимание уделено уровням, где развиты вулканиты.

В геолого-тектоническом аспекте особенно важен вопрос о времени появления в разрезе чехла первых вулканитов. Они издавна установлены на Рассошинском поднятии (бассейн р. Прав. Визуальная) в составе визуалънинской и сезамской свит, но возраст их проблематичен.

Главенствующую роль в магматической истории чехла ОМ играл средне-палеозойский вулканизм, представленный накоплениями кедонской серии. В пределах Юкагирской глыбы её выходы образуют субизометричные ареалы (с юга на север): Ольдянинско-Коаргычанский, Кедонский, Абкитский, Рассошинский, Токур-Юряхский; на юго-восточном краю глыбы выделяется Анмандыканская вулканическая зона. Серию слагают субаэральные пестроцвет-ные вулканиты, преимущественно кислого, в меньшей мере среднего и основного состава, нередко с повышенной калиевой щелочностью, включающие прослои и линзы терригенных пород. Наиболее обширен Кедонский ареал, где мощность стратифицированной толщи вулканитов достигает 2000 м. Сильная фациальная изменчивость вулканогенных накоплений, бедность палеонтологическими остатками, большой разброс изотопных датировок служат поводом для дискуссий о стратиграфиче-

9

ском объёме серии и, особенно, о возрасте ее границ. Остается неопределенность в точной датировке нижней, расхождения - в трактовке верхней.

На послевизейском уровне палеозойского разреза Юкагирской глыбы вулканогенные образования отсутствуют. В окраинных зонах ОМ локально развиты толщи, в которых с терригенными отложениями переслаиваются туфы и лавы базальтов, трахибазальтов, реже андезибазальтов и андезитов. Они датируются средним — поздним либо поздним карбоном.

Намындыкано-Моланджинская окраинная зона, примыкающая к Юкагирской глыбе с северо-востока (см. рис. 1) привлекает внимание непрерывным разрезом девонско-нижнекаменноугольных отложений, суммарная мощность которых составляет 5-6 км. Они характеризуются весьма изменчивым составом, непостоянством мощностей и возрастного объема, вследствие чего в пределах зоны выделяются Гыданская - примыкающая к Юкагирской глыбе, и Ушурэкчанская - граничащая с Олойской зоной мезозоид, подзоны. По материалам ЛОС-200 составлена схема сопоставления разрезов Гыданской и Ушурэкчанской подзон.

Метаморфические и интрузивные образования. По геологическим данным, первым эндогенным процессом, наложенным на раннедокембрийские полиметаморфические комплексы фундамента ОМ, явился динамометаморфизм. Он отмечается в многочисленных узких зонах, ориентированных субмеридио-нально. К ним приурочены неправильные, не имеющие четко выраженных границ тела РеМ§-Са метасоматитов батикского комплекса. В базальных слоях чехла отмечена магнетит-кварцевая галька.

Теми же субмеридиональными зонами контролируется распространение зеленокаменно-изменённых основных пород, сохраняющих реликты магматических структур - метагаббро-диабазов (стрелкинский комплекс). Малые тела комплекса прорывают фундамент ОМ, но не проникают в осадочный чехол, т.е. охватывают тот же временной диапазон, что и метасоматиты батикского (ранний — средний рифей). Шире всего метагаббро-диабазы распространены на юге Кедонского поднятия.

Раннепалеозойская интрузивная деятельность ознаменована формированием в северной части ОМ сезамского вулкано-плутонического (пикрит-габбро-диабаз-базальтового) комплекса, на юге — анмандыканского щелочного и абкитского гранитоидного комплексов.

Относимые к сезамскому комплексу небольшие интрузивные тела ассоциированы с трахибазальтами и базальтами одноимённой свиты и широко распространены на Рассошинском поднятии [Лычагин и др., 1987]. Возраст комплекса определяется его тесной связью с базальтами сезамской свиты.

Выделение щелочного (кварцевых нордмаркитов - нефелиновых сиенитов) анмандыканского и гранитоидного абкитского комплексов, их возраст, взаимоотношения — как между собой, так и с вулканитами кедонской серии, долгое время дискутировались. Гранитоидные и щелочные интрузии рассматривались как единый раннепалеозойский (абкитский) комплекс [Шпетный, 1975; Фадеев,

10

Шпетный, 1978; и др.]; продукты различных тектоно-магматических этапов, которые предшествовали кедонскому вулканизму [Симаков, Шевченко, 1975]; о взаимосвязи абкитских гранитоидов, кедонских вулканитов и Аи оруденения высказывались В.П. Показаньев и др. (1980 г.) и П.П. Лычагин, выделивший среднепалеозойский булуно-абкитский комплекс и [Лычагин и др., 1987].

В ЛОС-200 щелочные и гранитоидные интрузии выделены в раннепалео-зойские анмандыканский и абкитский комплексы соответственно. Щелочные массивы распространены в южной части ОМ. Петротип - Анмандыканский массив, центральная часть которого сложена кварцевыми нордмаркитами, периферия -субщелочными и щелочными сиенитами. Массив прорывает кристаллические породы докембрия, перекрывается вулканитами кедонской серии и карбонатными отложениями перми. Гранитоидные интрузии абкитского комплекса пространственно связаны с выходами докембрийского фундамента. Петротип - Абкитский массив, в составе которого преобладают биотит-роговообманковые граниты и гранодиориты. Породы его восточной и северо-восточной части прорывают докембрийские метаморфические образования; на западе и северо-западе перекрываются вулканогенными образованиями кедонской серии.

По геологическим данным возраст анмандыканского и абкитского комплексов определяется как раннепалеозойский; практически общепризнан более древний возраст анмандыканского комплекса относительно абкитского. Тела нордмаркитов руч. Ущельного (бассейне р. Лев. Кедон) прорывают кембрийские отложения и перекрываются базальными конгломератами среднеордовикской нарзанской свиты [Шевченко, 1975]; граниты Право-Бургалинского массива прорывают известняки и доломиты нижнего ордовика [Симаков, Шевченко, 1975; Шевченко, 1975; 1984]; аплитоввдные жилы Коаргычанского гранитоидного массива пересекаются дайками булунского комплекса и кедонских риолитов [Симаков, Шевченко, 1975; Шевченко, 1988].

Со среднепалеозойским магматическим этапом связано формирование гранодиоритов и гранитов алыюряхского комплекса и граносиенитов -гранодиорит-порфиров булунского. Гранодиоритовые массивы алыюряхского комплекса характеризуются небольшими размерами; распространены преимущественно в северной и северо-восточной частях ОМ. По геологическим данным возраст комплекса определен как средне-позднедевонский: его тела прорывают нижние толщи кедонской серии и содержатся в виде обломков в игнимбритах средней части разреза кедонской серии. Булунский комплекс гипабиссальных интрузий граносиенитов и гранодиорит-порфиров широко распространен на всей территории ОМ. На Рассошинском поднятии гранодиорит-порфиры слагают небольшие штокообразные тела, вытянутые вдоль Ольчинского разлома. Галька порфировидных гранитоидов найдена в базальных конгломератах нижнего карбона (Егоров, 2001 г.).

Позднепалеозойский интрузивный магматизм представлен единственным - габбро-перидотитовым - комплексом. В ЛОС-200 он включен под наименованием березовского. Прямые геологические данные свидетельствуют о внедре-

11

нии интрузий комплекса в послекедонское, но допозднепермское время. Возраст в JTOC-200 принят как позднекаменноугольный-раннепермский.

Глава 3. ЭНДОГЕННАЯ ИСТОРИЯ ОМОЛОНСКОГО МАССИВА ПО ГЕОХРОНОМЕТРИЧЕСКИМ ДАННЫМ

Глава включает разделы 3.1. Методология и методика геологической интерпретации геохронометрических данных (подразделы: Калий-аргоновый метод. Методика геологической интерпретации результатов с помощью гистограмм; Рубидий-стронциевый изохронный метод; Уран-свинцовая цирконометрия); 3.2. Результаты изотопного датирования (подразделы: Рифейские интрузивные и метаморфические образования; Раннепалеозойские вулканогенные и интрузивные образования; Среднепалеозойские вулканогенные, интрузивные и рудные образования; Позднепалеозойские интрузивные образования).

В главе приведены все известные на сегодня материалы изотопного датирования рифейских и палеозойских пород ОМ. Рифейскую историю характеризуют 37 К-Аг и 6 Rb-Sr датировок, палеозойскую — соответственно 187 и 18. Кроме того, для выявления рифей-палеозойских термальных событий привлечены 60 К-Ar заведомо «омоложенных» (<1,5 млрд лет) датировок раннедокембрийских метаморфических пород ОМ. Обсуждаются датировки Au-Ag руд, локализованных среди среднепалеозойских вулканитов. Интерпре-тация первых результатов U-Pb SHRIMP датирования акцессорных цирконов из вулканических пород кедонской серии производится с учетом особенностей поведения U-Pb радиогенной изотопной системы, установленных при изучении дорифейских метаморфических пород ОМ [Бибикова, 1989; Шевченко, 2006]. Наибольший объём информации почерпнут из БД «ГЕОХРОН».

Геологическая интерпретация составляет основной вопрос радиогеохронологии: подходы к ней неоднозначны, а выводы, базирующиеся на одних и тех же результатах, нередко бывают взаимоисключающими. Особенно остро стоит вопрос о согласовании данных, получаемых с помощью различных геохронометров. В диссертации использована методика реликтовых дат и минимумов [Котляр и др., 2001; Жуланова и др., 2007; и др.]. В первую очередь она важна для К-Ar метода, где объём данных максимален, но в принципе применима ко всем другим статистически представительным выборкам изотопных датировок.

К-Аг метод. Высокопроизводительный и применимый к широкому кругу объектов этот метод долгие годы был максимально востребован геологической практикой. Вместе с тем К-Аг датировки очень часто оказываются «несходящимися» (противоречат геологическим и/или другим геохронометрическим данным), из-за чего со временем сложилось скептическое отношение к методу как таковому. Однако нельзя не напомнить, что К-Аг метод остаётся фундаментом любых историко-геологических построений, поскольку на его основе калибровано большинство границ Шкалы геологического времени [Gradstein et al., 2004,2012].

Особое значение в истории К-Ах датирования имело внедрение статистических методов обработки данных - построение гистограмм, используемых как наиболее простой инструмент выявления «пиков» эндогенной активности: их индикаторами считаются участки концентрации датировок на оси времени. В то же время применение гистограмм вошло в противоречие с методикой определения возраста по древнейшим (реликтовым) датировкам [Обручев, 1958; Салоп, 1963].

Целенаправленное исследование данных, хранящихся в БД «ГЕОХРОН», показало, что в действительности оба подхода дополняют друг друга: гистограммы позволяют судить о поведении пары «материнский - дочерний изотоп» с момента её геохимического «закрытия» доныне. А выявляемые при этом древнейшие значения действительно могут трактоваться как максимально приближенные к истинному геологическому возрасту объекта. Выявилась и принципиальная новизна: вопреки сложившемуся априори мнению, в областях с длительной и дискретной эндогенной активностью её индикаторами выступают не максимумы, а минимумы гистограмм [Котляр и др., 2001; Жуланова, Котляр, 2003; и др.].

Основанием для этого заключения послужил анализ выборок, характеризующих заведомо одновозрастные магматические тела (однофазные интрузии, вулканические покровы): для них полимодальность выступает как бесспорное свидетельство нарушенности изотопных систем. Из геологических соображений и экспериментальных данных следует, что причиной появления минимумов служит (1) физическая неоднородность среды, (2) неодинаковая энергия активации радиогенных изотопов в различных минералах. В силу этих причин при наложенных процессах ранее накопившийся дочерний изотоп из одних участков удаляется полностью, из других — частично, соотношение чего и определяет глубину минимума на гистограмме.

Учитывая, что теоретически полимодальность гистограмм может быть обусловлена и посторонними факторами (например, неравномерностью опробования), для оценки значимости минимумов предложено использовать математические критерии [Жуланова и др., 2007]). Следует подчеркнуть, что минимум на гистограмме есть лишь отражение структуры исследуемой совокупности. В случае сознательного уничтожения минимума (в тех или иных целях) путем манипулирования интервалом группировки, стирается только его графический образ, поскольку неравномерность распределения датировок на оси времени от графических построений не зависит. Иными словами, гистограмма - это не более чем один из способов наглядной демонстрации эмпирически установленных данных (рис. 2).

Дополнительная информация, считываемая с полимодальных гистограмм:

— даты, следующие после минимумов первыми, фиксируют моменты повторного включения изотопных часов в тех породах, которые под воздействием предшествующего термального события испытали полную перестройку;

— максимумы (отрезки гистограмм, заключённые между двумя минимумами) представляют совокупный эффект двух факторов: 1) длительных тектонических пауз, во время которых только и происходит массовое включение

13

изотопных часов; 2) частичных потерь дочернего изотопа при втором и более поздних термальных событиях;

- достаточно представительные выборки позволяют оценить относительную интенсивность ряда последовательных термальных событий.

Rb-Sr изохронный метод. В диссертации сжато охарактеризованы теоретические основы метода, важные для геологической интерпретации его результатов. Отмечено, что комплексное исследование докембрия ОМ, ранее выполненное в СВКНИИ (освещено в разделе 1.3), показало его высокую историко-геологическую и геохимическую информативность. В диссертации численные результаты Rb-Sr изохронного датирования приводятся в варианте первоисточников; в специально оговоренных случаях им дается авторская интерпретация. Она базируется на факте дискретности Rb-Sr радиогенных систем, когда идентичные по петрографическим и петрохимическим признакам породы из единых геологических тел (в т.ч. мезозойских интрузивных массивов и вулканических толщ) обнаруживают значимо различный Rb-Sr возраст. Если древнейшие из них совпадают с реликтовыми K-Ar датами, те и другие трактуются как истинный геологический возраст датированных объектов; более молодые изохроны относятся ко времени протекания наложенных процессов (термальных событий) [Котляр и др., 2001; Жуланова и др., 2007] (см. рис. 2).

U-Pb цирконометрия. Материалы датирования акцессорных цирконов из вулканитов кедонской серии составляют первый, и пока единственный, опыт исследования пород ОМ локальным U-Pb методом. Полученные даты отвечают общепринятым требованиям достоверности: имеют небольшую ошибку и низкое СКВО (средний квадрат взвешенных отклонений). В то же время обнаруживаются высокие (до 50%) аналитические ошибки измерения по отдельным точкам (зернам цирконов), на что указывают большие радиусы доверительных эллипсов (рис. 3). Аналитические ошибки напрямую зависят от качества анализа. Но следует иметь ввиду, что на конечные значения возраста и средней ошибки, рассчитываемые с помощью программ ISOPLOT, качество анализа практически не влияет, поскольку при этом используется взвешивающий фактор w=l/a2, т.е. величина, обратная дисперсии и СКВО. Эта сторона метода составляет его недостаток, чреватый появлением артефактов [Ронкин и др., 2009]. Особенно уязвимы мезозойские магматические образования, где концентрации радиогенных изотопов РЬ низки, и ошибки могут превышать геологически допустимый возраст пород [Котляр, Жуланова, 2009; Котляр и др., 2012]. Другой источник заблуждений при локальной цирконометрии - гипотеза о геохимической устойчивости U-Pb изотопной системы, широко распространённая среди пользователей SHRIMP. Она опирается на экспериментальные данные о высокой температуре закрытия U-Pb изотопной системы в процессе кристаллизации циркона из расплава (что справедливо), но игнорирует давно установленный факт большой подвижности, которую приобретают радиогенные 206РЬ и 207РЬ под влиянием наложенных процессов. Нагляднее всего подвижность радиогенного РЬ отображается на диаграмме с конкордией в координатах 206Pb/238U - 207Pb/235U (т.н. диаграмма

14

Везерилла), где фигуративные точки цирконов, испытавших одноактную потерю РЬ, ложатся на прямую линию - дискордию, верхнее пересечение которой с конкордией дает возможность рассчитать первоначальный возраст циркона, а нижнее - время воздействия, обусловившего потери [Шуколюков и др., 1974; Бибикова, 1989; Фор, 1989]. В дорифейских комплексах ОМ информация, считываемая с нижних пересечений дискордий с конкордиями, служит в ряде случаев важным дополнением к другим изотопным датировкам (см. далее).

Результаты изотопного датирования. Все хранящиеся в БД «ГЕОХРОН», атакже заимствованные из опубликованных и фондовых источников материалы сведены в таблицы, где приведены: название датированной породы (минерала); автор коллекции; номер, год и место отбора пробы; необходимые аналитические данные (различные для разных методов); рассчитанный возраст и погрешность. Подавляющее большинство К-Аг и Rb-Sr изохронных определений возраста выполнены в СВКНИИ ДВО РАН; даются сведения об условиях анализа либо ссылки на источники.

Особо значимым, с точки зрения рассматриваемых проблем, является рубеж, отделяющий завершение формирования полиметаморфического фундамента ОМ от начала накопления его осадочного чехла. Минимальная Rb-Sr изохронная датировка гранитизированных пород фундамента Кедонского поднятия составляет 1622±60 млн лет (конец раннего протерозоя), для непосредственно перекрывающих метаморфиты рифейских осадочных пород тем же методом получена изохрона 815±43 млн лет (поздний рифей) [Котляр и др., 2001].

Для метагабброидов стрелкинского комплекса имеется 37 К-Ar датировок. Их гистограмма обнаруживает сложный, с разрывами, характер (см. рис. 2). Реликтовая дата — 890±15 млн лет (поздний рифей); получена для пробы, отобранной автором в Ауланджинском выступе фундамента. Она значимо (с учетом ошибок ±1 а) древнее, чем момент завершения эпигенеза в осадочных породах нижних горизонтов чехла (815±43 млн лет, см. выше). Для метабазитов из Коаргычанского выступа получена Rb-Sr изохрона 1479±31 млн лет (ранний рифей), [Шевченко, 2006].

Rb-Sr изохрона для пород батикского комплекса (2 пробы железистых кварцитов, 1 — куммингтонит-магнетитовый сланец, отобранные на юге Кедонского поднятия) составила 1150±78 млн лет (конец среднего рифея) [Котляр и др., 2001]. В метагабброидах стрелкинского комплекса из экзоконтакта Абкитского гранитоидного массива (север Кедонского поднятия) установлена тонковкрап-ленная золото-сульфидно-кварцевая минерализация [Фомина, 2001, 2003]. Возраст оруденения, определённый Rb-Sr изохронным методом по сопутствующим метасоматитам, составил 1148±23 млн лет [Константинов и др., 2001].

Для анмандыканского комплекса геохронометрически охарактеризован только петротип - Анмандыканский массив. Информация ограничивается 7 К-Ar определениями возраста нефелиновых сиенитов и их минералов, варьирующими от 427 до 277 млн лет. Наиболее древняя дата - 427±6 млн лет (ранний силур) получена по амфиболу из кварцевого нордмаркита.

15

В абкитском комплексе датированы K-Ar методом породы пяти интрузивных массивов (всего 20 датировок). Результаты варьируют от 430 (ранний силур) до 170 млн лет (средняя юра). Наиболее древние (ранне-силурийские) даты: 430±15 и425±10 млн лет, получены для Лабазнинского массива (юг Кедонского поднятия); по данным Rb-Sr метода его возраст составил около 400 млн лет (граница раннего и среднего девона). Rb-Sr изохронный возраст гранитоидов петротипического Абкитского массива - 420± 14, Коаргычанского -425±160 млн лет (силур).

Наиболее крупный объект исследования составили среднепалеозойские вулканогенные образования: кедонская серия, кубакинская толща, стратиграфическая принадлежность и возраст которой (в пределах среднего палеозоя) остаются предметом дискуссии, а также локализованные среди среднепалеозойских вулканитов Au-Agруды. Банк данных включает результаты K-Ar, Rb-Sr изохронного датирования и первые U-Pb датировки 2 проб акцессорных цирконов из вулканитов артурской толщи - нижней в разрезе кедонской серии (Рассошинский вулканический ареал). В диссертации приведено описание пород, из которых выделен циркон. Петрографические и петрохимические характеристики позволяют определить их как полифировый трахидацит (пр. № 3229) и лавобрекчию андезита (пр. № 3765).

В трахидаците исследованы 11 зерен (по 1 точке на зерно). На диаграмме в координатах 206Pb/23SU - 207Pb/2,5U фигуративные точки располагаются на конкордии и поблизости от нее. Датировки варьируют от 410±20 до 371±24 млн лет; средневзвешенный возраст составил 387,6±6,4 млн лет, СКВС)=0,014, вероятность конкордантности 0.91.

В лавобрекчии андезита проанализировано 12 зерен (точек). На диаграмме фигуративные точки образуют две группы, различающиеся с вероятностью 0,99. Первая (8 точек в интервале от 416±14,2 до 390±10,8 млн лет) имеет средневзвешенный возраст 400,5±4,4 млн лет, СКВОЮ.ООбЗ, вероятность конкордантности 0,94; вторая (4 точки от 373±13,2 до 353±12 млн лет) -359,0±6,4 млн лет, СКВО = 0,0057, вероятность конкордантности 0,99 (см. рис. 3).

В БД «ГЕОХРОН» имеется 111 K-Ar датировок валовых проб пород кедонской серии. На гистограмму этой выборки вынесены также 6 Rb-Sr изохронных датировок (табл. 1) и U-Pb данные по акцессорным цирконам (см. рис. 3). Охарактеризованы Анмандыканская вулканическая зона, Ольдянинско-Коаргычанский, Кедонский, Абкитский, Рассошинский и Токур-Юряхский вулканические ареалы.

Среди вулканитов кубакинской толщи локализовано Au-Ag месторождение Кубака, по геологическим данным отнесенное к раннему карбону: рудоносная толща перекрыта конгломератами, возраст которых палеонтологически определён как верхи визе - серпуховской век (возраст границы веков - 330,9±0,2 млн лет) [Котляр, 2000]. С этим согласуется Rb-Sr изохронный возраст минералов из околорудных метасоматитов и жильных минералов: соответственно 335±5 и 330±9; адуляры из рудного тела обнаружили даты 160±12,132±10, 127±4,125±12

млн лет (поздняя юра - ранний мел). Параллельное К-Аг датирование адуляров из рудных тел также выявило позднемезозойские значения: 178±7,171±8,154±6, 127±7, 124±4, 120±4, 110±4 млн лет (изотопные исследования выполнены во ВСЕГЕИ [Степанов, Шергина, 1998]).*

Раннекарбоновые датировки получены для Au-Ag месторождения Ольча (Абкитский ареал) и Au-Ag рудопроявления Юный (Кедонский ареал). К-Аг возраст адуляра из рудного тела месторождения Ольча составил 318±19, пострудных базальтов рудопроявления Юный - 323±1 млн лет [Котляр, 1997; Котляр и др., 1997].

Геохронометрическая информация по среднепалеозойскому апыюряхскому комплексу ограничена 12 К-Аг датировками гранитоидов Нельганского и Верхне-озернинского массивов и 2 Rb-Sr изохронами. Изотопный возраст Нельганского массива (8 датировок) варьирует (млн лет) от 328 (ранний карбон) до 114 (ранний мел), Верхнеозернинского (4 датировки) - от 152 (конец юры) до 121 (ранний мел). Для гранитоидов Нючалинского массива получена Rb-Sr изохрона 321±8 млн лет (карбон), Верхнеозернинского — 119±11 млн лет (ранний мел).

В булунском комплексе К-Аг методом проанализировано 26 проб из четырёх гранитоидных массивов и группы кислых лайковых тел. Датировки варьируют от 355 (ранний карбон) до 113 (ранний мел) млн лет. Rb-Sr изохронный возраст кварцевых монцонит-порфиров р. Омолон составил 305±146 (карбон) млн лет. Для позднепалеозойского березовского габбро-перидотитового комплекса известны К-Аг датировки 292 и 256 млн лет (начало и конец пермского периода соответственно).

Глава 4. СОПОСТАВЛЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОХРОНОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ О ПОЗДНЕДОКЕМБРИЙСКОЙ И ПАЛЕОЗОЙСКОЙ ЭНДОГЕННОЙ ИСТОРИИ ОМОЛОНСКОГО МАССИВА.

НЕКОТОРЫЕ РЕГИОНАЛЬНО-ТЕКТОНИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ Глава представляет собой синтез геологических данных о времени проявления в истории ОМ процессов магматизма и метаморфизма и материалов изотопного датирования соответствующих образований, хранящихся в БД «ГЕОХРОН» (табл. 2). Анализ таблицы позволяет сделать ряд выводов, неочевидных при раздельном рассмотрении тех и других. На исследуемом интервале, общая длительность которого составила не менее 1 млрд лет, выделяются минимум 5 эндогенных событий (этапов активизации недр Юкагирской глыбы). Они запечатлены в геолого-геохронологической летописи формированием магматических и/или метаморфических комплексов и могут быть маркированы одноимён-

* Для адуляров из рудных жил месторождения Кубака известны, кроме-того, Ar-Ar датировки 220; 175,05±0,35; 127,62±0,27; 130; 112,62±0,25; 110 млн лет, объединяемые в этапы (млн лет): рудонакопления - 175,05±0,35 (граница ранней и средней юры) и реювенации руд - 130-127 (ранний мел) [Лейер и др., 1997].

Таблица I.

Материалы Rb-Sr изохронного датирования среднепалеозойских вулканитов Омолонского массива _

Номер пробы Анализируемый материал Rb" г/т Sr86 г/т Rb""' Sr" Sr" Sr86

Изохрона 1.Т=402±б мин лет (IoF=0,7073±0^)002); нарзанская толща

1265/10 Риолиг 157,90 42,30 10,87 0,7695

1266 Риолиг 46,23 33,60 14,18 0,7882

1272/11 Риолиг 108,50 299,40 1,05 0,7133

1273 Риолиг 106,20 321,70 0,95 0,7135

1265/11 Риолиг 119,60 85,89 4,04 0,7306

1272/4 Риолиг 93,46 271,50 0,99 0,7125

Изохрона 2. Т=377±42 млн лет (1о=0,70917±0,0009); ачеканская свита

19 Дрцит 7,70 82,80 0,09 0,7096

20/1 Трахидацит 20,70 75,50 0,27 0,7104

1689/1 Трахириодациг 19,40 46,40 0,41 0,7111

Изохрона 3. Т=365±21 млн лет (Ь=0,70684±0,0(М5); буреломнинская толща

5 Трахидацит 22,60 53,17 0,42 0,7087

2013/2 Игнимбриг кварцевого 26,28 52,90 0,49 0,7098

латита

2013/6 Игнимбриг кварцевого 23,45 38,11 0,61 0,7095

латига

S Игнимбриг трахириодацига 32,11 21,95 1,44 0,7150

8/4 Игаимфиг риолита 33,28 11,08 2,97 0,7221

Изохрона 4. Т=361±25 млн лет (1„=0,70785±0,00021); буреломнинскан толща

1059 Авдезибазальт 4,68 88Д5 0,05 0,7083

1011-11 Авдгзиг 18,06 93,16 0,19 0,7088

74-4 Авдгзиг 16,85 66,93 0,25 0,7091

64-4 Андезит 27,92 41,61 0,66 0,7114

3043 Андезит 26,62 3631 0,72 0,7116

44-2 Андезит 35,57 42,89 0,82 0,7121

Изохрона 5. Т-344±4 млн лет (Itf=0,7027±0,0003); кубакинская толща

375 Трахирио дацит 30,35 15,53 1,95 0,7129

382 Трахириодациг 40,59 11,39 3,56 0,7202

221 Трахириодациг 21,44 18,05 1,19 0,7089

361 Трахириодациг 17,71 30,58 0,58 0,7057

243 Трахириодациг 43,92 9,74 4,51 0,7249

242 Трахириодациг 20,84 14,75 1,41 0,7094

335 Трахириодациг 27,36 6,31 4,34 0,7227

352 Трахириодациг 40,28 2,90 13,88 0,7709

Изохрона 6. T=337t 8 млн лет (1а=0,7040±0,0002); кубакинская толща

51 Трахиацдезиг 15,74 67,85 0,23 0,7048

54г Трахидацит 29,95 36,98 0,80 0,7080

66 Трахиацдезиг 40,08 21,91 1,81 0,7128

24-4 Трахиацдезиг 26,06 64,67 0,40 0,7056

24-6 Трахиацдезиг 26,73 22,64 1,17 0,7096

25-1 Трахит 15,82 28,40 0,55 0,7068

25 Трахит 53,06 17,99 2,91 0,7177

Примечание. Изохрона 1 - коллекция В.И. Ткаченко; определения выполнены в ГИН РАН под руководством В.И. Виноградова (данные из неопубликованного отчета B.C. Шульгиной и др., 1991 г., ГНПО "Аэрогеология"). Изохрона 2, 3 - коллекция В.Н. Егорова, 1998 г.; определения выполнены в СВКНИИ ДВО РАН под руководством И.Н. Котляра; данные хранятся в БД "ГЕОХРОН". Изохрона 4 - коллекция ПА. Шерстобигова, 1999 г.; определения и хранение - там же. Изохроны 5, 6 - коллекция И.Н. Котляра [Котляр и др., 2001].

ными названиями: 1) рифейское (стрелкинско-батикское); 2) кембрийское (сезамское); 3) ордовикско-силурийское (абкитское); 4) средне-позднедевонское (кедонское); 5) позднепалеозойское (березовское).

Относительно более поздние эндогенные события вызывали нарушения радиогенных изотопных систем в ранее сформированных магматических комплексах, на что указывает полимодальный характер гистограмм их К-Аг датировок. Время проявления наложенных процессов устанавливается по появлению статистически значимых минимумов (термальных событий). В имеющемся корпусе K-Ar датировок домезозойских пород Юкагирской глыбы распознаются термальные события, протекавшие 550-500,400-300,310-290,240-220 млн лет назад. Они сопровождали формирование (1) сезамского пикрит-диабаз-базальто-вого комплекса, (2) вулканитов кедонской серии и кубакинской толщи с сопутствующими Au-Ag рудами, (3) березовского габбро-перидотитового комплекса, (4) триасовых вулканических пород, широко распространённых на юге ОМ и в обрамляющих структурах.

Основные научные итоги сопоставления геологических и геохронометрических данных, характеризующих магматические, метаморфические и рудные образования позднего докембрия и палеозоя ОМ, зафиксированы в 4 защищаемых положениях.

Свидетельством рифейского (стрелкинско-батикского) эндогенного события служат интрузивные базиты стрелкинского комплекса. Субмеридиональные пояса их распространения согласны с зонами динамометаморфизма, которым сопутствуют тела Fe-Mg-Ca метасоматитов (железистые кварциты, кумминггонит-магнетитовые сланцы, гранатиты и др.) батикского комплекса. Согласно геологическим наблюдениям, динамометаморфизм предшествовал внедрению габброидов и формированию метасоматитов, но как соотносились во времени все три процесса, может ответить только изотопное датирование.

Гистограмма К-Аг датировок метагаббро-диабазов говорит о нарушенное™ изотопных систем. Реликтовая датировка 890± 15 млн лет (поздний рифей) - значимо более древняя, чем завершение эпигенеза в низах чехла (815±43 млн лет), подтверждает самостоятельность стрелкинского комплекса. Раннее начало активизации на юге ОМ подчеркивается полученной для метагабброидов Кедонского поднятия Rb-Sr изохроной 1479±31 млн лет (ранний рифей). Широкий интервал неопределенности позволяет предположить, что на длительном этапе между завершением формирования раннедокембрийского фундамента ОМ и началом накопления чехла (Rb-Sr изохроны 1622±60 и 815±43 млн лет соответственно), базитовый магматизм мог проявляться неоднократно.

Rb-Sr изохронный возраст 1150±78 млн лет, полученный для Fe-Mg-Ca метасоматитов Кедонского поднятия, интересен тем, что практически точно совпадает с Rb-Sr датировкой золото-сульфидно-кварцевой минерализации (1148±23 млн лет) в Абкитском поднятии. Геологическая интерпретация этих данных может быть двоякой: либо базальтоидный магматизм, сопровождаемый процессами метасоматического рудообразования (в т.ч. благороднометалльного),

19

был приурочен к гренвилльскому тектоническому рубежу [Жуланова, 1990], либо рудный метасоматоз представлял собой самостоятельный процесс, много более поздний, чем становление габброидов. Примечательно, что среди датировок, характеризующих эндогенные события, фиксируемые нарушениями U-Pb изотопных систем раннедокембрийских цирконов на диаграмме Везерилла, намечаются те же две группы, что установлены в метагабброидах (млн лет): ранне- и среднерифейская (соответственно 1369±162, 1329±15 и 1167±12).

Изложенное суммируется в 1-ом защищаемом положении:

Завершение формирования кристаллического фундамента Омолон-ского массива и начало накопления его осадочного чехла разделяла пауза не менее чем в 700 млн лет (Rb-Sr изохроны 1622±60 и 815±43 млн лет соответственно). На этом интервале по геологическим данным зафиксировано три эндогенных события: 1) динамометаморфизм кристаллического фундамента; 2) внедрение габбро-диабазов (стрелкинский комплекс); 3) Fe-Mg-Ca метасоматоз (батикский комплекс: железистые кварциты, кумминггонит-магнетитовые сланцы и др.). Становление габбро-диабазов происходило в раннем - начале позднего рифея: не раньше 1500 (Rb-Sr изохрона 1479±31), но не позже 905-875 млн лет назад (реликтовая К-Аг дата 890±15), железистых кварцитов - во второй половине среднего рифея (Rb-Sr изохрона 1150±78).

Регионально-тектонические следствия. Длительный перерыв предшествовавший началу накопления чехла на Кедонском поднятии (развитие поднятия в режиме воздымания) и характер приуроченных к нему процессов говорят о высокой активности недр ОМ, возможно - о наличии в его подошве мантийного плюма. Использование TAS-диаграммы [Петрографический кодекс, 2009] показало, что базиты Абкитского поднятия обнаруживают широкие вариации концентраций Si02 и значительно более высокую щелочность (вплоть до появления щелочных пикробазальтов). Если эта специфика была свойственна габброидам Абкитского поднятия изначально, можно говорить, что уже в рифее отмечается латеральная зональность магматизма Юкагирской глыбы (считается характерной для среднепалеозойского этапа [Егоров, 2004]).

Кембрийское (сезамское) эндогенное событие ознаменовано появлением первых вулканитов в разрезе чехла ОМ. Это базальты и трахибазальты, маломощные потоки которых отмечаются в составе визуальнинской свиты и становятся преобладающими в вышележащей сезамской. Лавам сопутствуют небольшие интрузии ультрабазит-базитов.

Пример сезамского комплекса интересен тем, что взятые по отдельности геологические или геохронометрические данные оставляют долю неопределенности в его возрастной привязке. Вместе же они существенно усиливают друг друга. Дело в том, что в новейшем обобщении материалов по кембрийским отложениям ОМ [Гагиев, Ткаченко, 2000] главным аргументом для отнесения сезамской свиты к нижнему кембрию служат межрайонные корреляции, а прямые изотопные определения возраста отсутствуют вообще.

20

Проведенное исследование показало, что на гистограмме K-Ar датировок дорифейских кристаллических образований, в области моложе 1,5 млрд лет, фиксируется статистически значимый минимум 550-500 млн лет, указывающий на проявление крупного кембрийского эндогенного события (см. рис. 2).

Эти данные позволили сформулировать 2-е защищаемое положение:

В истории формирования чехла первым эндогенным событием был ультрабазит-базитовый магматизм (сезамский пикрит-диабаз-базальтовый комплекс), раннекембрийское время проявления которого предполагается по новейшим геологическим данным и подтверждается термальным событием в интервале 550-500 млн лет, зафиксированным значимым минимумом на гистограмме K-Ar датировок дорифейских кристаллических пород.

Существенно, что в этот же временной интервал попадает Rb-Sr изохронная дата 505±41 млн лет, определённая для андезибазальтов арыкимбинской толщи (северо-запад Рассошинского поднятия), и тесно примыкает к нему группа раннепалеозойских K-Ar датировок кислых вулканитов из бассейна р. Кедон. Предполагается, что арыкимбинская толща залегает стратиграфически выше, чем венчающая осадочный кембрий нельганская свита (Шульгина и др., 1991 г.). Если это так, можно говорить о смене на кембрийском этапе развития ОМ трахибазальт-базальтового вулканизма трахибазальт-авдезибазальт-андезитовым. Сопоставление К-Ar дат с Rb-Sr позволяет допустить, что две наиболее древние K-Ar датировки палеозойских вулканитов Кедонского блока (457 и 435 млн лет [Кокин и др., 1977]) не отражают истинного времени формирования пород, а являются омоложенными под воздействием либо «абкитского эндогенного события» (420 млн лет назад), либо ещё более раннего - «арыкимбинского», фиксируемого интервалом 500 - 460 млн лет (см. рис. 2).

Регионально-тектонические следствия. Кембрийский возраст сезамского пикрит-диабаз-базальтового комплекса свидетельствует, что деструкция фундамента на Рассошинском поднятии началась много позже, чем на Кедонском, причем базальтоидный вулканизм реализовался здесь в условиях нисходящего тектонического режима, синхронно с терригенно-карбонатным осадконакоплением. Вырисовывается картина латеральной зональности ранне-палеозойского вулканизма: на юге Рассошинского поднятия, сформировался пикрит-диабаз-базальтовый сезамский комплекс, на западе - трахибазальт-андезибазальт-андезитовая арыкимбинская толща; в центральной части Кедонского поднятия - кислые лавы и игнимбриты.

Ордовикско-силурийское (абкитское) эндогенное событие ознаменовано становлением крупнейших интрузивных массивов (плутонов) ОМ, относимых к щелочному анмандыканскому и гранитоидному абкитскому комплексам. Их взаимоотношения остаются предметом дискуссии, но событие в целом проявлено чрезвычайно ярко. Характерно, что его возрастные рамки достаточно четко обрисовываются по геологическим данным, в то время как геохронометрические неоднозначны и лишь отчасти согласуются с геологическими. Наиболее весомым аргументом в пользу раннепалеозойского возраста анмандыканского и абкитского

21

комплексов представляется выпадение из разреза чехла Юкагирской глыбы отложений верхнего ордовика и всего силура, указывающее на активное тектоническое воздымание глыбы, которое, со своей стороны, логично объясняется формированием в недрах обширных магматических очагов.

Средне-позднедевонское (кедонское) эндогенное событие отражает наиболее мощный в истории чехла ОМ этап магматической активности - излияние вулканитов кедонской серии. Её нижний возрастной предел определяется налеганием на раннепалеозойские щелочные и гранитоидные интрузии; верхний — присутствием продуктов размыва эффузивов в базальных слоях верхнедевонско-нижнекаменноугольной крестикской свиты. Палеонтологические находки ограничивают возраст серии поздний живетом—поздним фаменом [Гагиев, 1996].

Интерпретация K-Ar, Rb-Sr и U-Pb датировок среднепалеозойских вулканитов ОМ (см. рис. 2, 3) позволило сделать следующие выводы:

1. Полимодальный характер гистограммы K-Ar датировок вулканитов кедонской серии при общем размахе значений от 372 до 58 млн лет однозначно указывает на неоднократные нарушения К-Аг изотопных систем. Реликтовая K-Ar дата 372±11 млн лет отвечает границе франского и фаменского веков -372,2± 1,6 (здесь и далее по [Gradstein, 2012]) что, с учетом ошибки, согласуется с возрастом, установленным по палеонтологическим данным (границы интервала живет - фамен : 387,7±0,8 - 358,9±0,4 млн лет).

2. Древнейшая Rb-Sr изохрона - 402±6 млн лет, получена по валовым пробам риолитов из низов кедонской серии (см. табл. 1, изохрона 1). С ней совпадает U-Pb датировка 400,5±4,4 млн лет (пр. № 3765) и близка датировка циркона 387,6±6,4 млн лет (пр. № 3229). Таким образом, можно с уверенностью заключить, что формирование кедонской серии началось около 400 (402±6 - 387,6±6,4) млн лет назад, на границе раннего и среднего девона (возраст границы - 393,3±1,2 млн лет). Характерно, что все наиболее древние даты относятся к вулканитам Рассошинского ареала, что, вероятнее всего, объясняется относительно слабой изменённостью пород северной части ОМ.

3. Rb-Sr датировки 365±21 и 361±25 млн лет вулканитов Абкитского ареала (см. табл. 1, изохроны 3, 4) совпадают с возрастом границы девона и карбона (358,9±0,4 млн лет). Правомерно предположить, что соответствующие изотопные системы отражают глобальные термальные события, фиксируемые рубежами Шкалы геологического времени.

4. Наиболее молодые Rb-Sr изохронные даты - 344±4 и 337±8 млн лет (визейский век: границы 346,7±0,4 - 330,9±0,2 млн лет) получены для рудо-вмещающих риолитов месторождения Кубака, что согласуется с геологическими данными и Rb-Sr датировкой околорудных метасоматитов - 335±5 млн лет.

Сопоставление геологических и геохронометрических данных о времени проявления среднепалеозойского вулканизма позволило сформулировать 3-е защищаемое положение:

Наиболее мощный вулканизм в истории формирования чехла (накопление кедонской серии) начался на рубеже раннего и среднего девона,

22

около 400 млн лет назад (Rb-Sr изохроны 402±6, 377±42; U-Pb даты акцессорных цирконов 400,5±4,4 и 387,6±6,4; реликтовая K-Ar дата 372±11 млн лет). Большая часть радиогенного Ar, образовавшегося за первые 40 млн лет существования серии, была потеряна под влиянием термального события на рубеже девона и карбона, о котором свидетельствуют Rb-Sr изохроны 361±25 и 365±21 млн лет.

Регионально-тектонические следствия. Рекомендуется произвести корректировку возраста нижних толщ кедонской серии (артурская, ачеканская, буреломнинская): сократить их объем с нижнего и среднего девона нерасчленённых, как это принято в JIOC-200, до среднего девона. В тектоническом аспекте это означает существенное расширение перерыва, разделявшего формирование нижнего и среднего ярусов чехла ОМ: по имевшимся данным, он охватывал поздний ордовик и силур, теперь можно утверждать, что Юкагирская глыба оставалась областью размыва и в раннем девоне. В то же время условия проявления вулканизма в различных частях ОМ различались, о чем свидетельствуют вариации петрохимического состава вулканитов отдельных ареалов, хорошо выраженные на TAS-диаграмме [Гагиева, Жуланова, 2011].

В диссертации предпринята попытка реконструировать палеогео-динамическую обстановку среднепалеозойского вулканизма на основе петро-геохимических данных. Использованы диаграммы Ac-(Na+K)/Ca [Бородин, 1987], Mn0-Ti02-P205 [Mullen, 1983]; Mg0-Fe0-Al203 [Pearce et al., 1977]; Al/(Ca+Mg) -Fe/(Ca+Mg) [Гребенников и др., 2013]; различные варианты соотношений Rb, Nb,Y [Pearce et al., 1984], данные о соотношениях Sr и Rb [Ферштатер, 1981] и др. Они, однако, не позволили сделать однозначных выводов: характеристики геологически единых комплексов обнаружили соответствие вулканитам островных дуг, окраин континентов, континентальных и даже океанических рифтов. Причину такой неопределенности нужно искать, очевидно, либо в сложном режиме формирования кедонской серии, либо в несовершенстве методов, базирующихся на данных исключительно по современным объектам.

Предметом острой дискуссии остаётся природа вулканитов кубакинской толщи, вмещающих месторождение Кубака: завершала ли она девонский вулканизм [Егоров, Шерстобитов, 2000] или знаменовала новый этап, примечательный нарушением гомодромности тренда эволюции палеозойского вулканизма- сменой формации риолитов формацией трахиандезитов-трахитов-трахириодацитов [Котляр, 2000]. В пользу второго свидетельствует закономерное изменение первичного изотопного состава Sr (величины 10). Так, в средних и кислых эффузивах кедонской серии оно варьирует от 0,70917±0,0009 до 0,70684±0,0045, а в близких по составу породах кубакинской толщи - 0,7040±0,0002 и 0,7027±0,0003 (см. табл. 1, изохроны 5,6). В тради-ционном понимании значимое снижение величины 10 означает смену корового вулканизма на мантийный.

Богатую палеотектоническую информацию дает сопоставление истории развития Юкагирской глыбы и Намындыкано-Моланджинской окраинной зоны, где выделяются Гыданская и Ушурэкчанская подзоны. Гыданская примыкает к

Юкагирской глыбе, Ушурэкчанская граничит с Олойской зоной мезозоид. Подзоны обнаруживают противоположную направленность осадконакопления: в Гыдан-ской континентальные отложения вверх по разрезу сменяются морскими, в Ушурэкчанской - морские вытесняются континентальными. При этом Гыданская подзона характеризуется антидромной направленностью вулканизма, Ушурэкчанская - гомодромной. Сделан вывод, что центром тектонической активности в среднем палеозое выступала Юкагирская глыба.

Позднепалеозойское (березовское) эндогенное событие представлено единственным интрузивным комплексом — березовским габбро-перидотитовым. В истории Юкагирской глыбы поздний палеозой характеризуется перерывом в осадконакоплении (из разреза её чехла полностью выпадает верхний карбон и нижние горизонты нижней перми). Вулканическая деятельность на послевизей-ском уровне локально проявлялась только в периферических зонах ОМ (предположительно средне-позднекаменноугольная рагульнинская толща).

По петрографическим особенностям интрузии березовского комплекса сходны с расслоенными телами сезамского и близки с ними пространственно. Таким образом, в валидности березовского комплекса можно было бы усомниться, однако в пользу мощной активизации недр Юкагирской глыбы на рубеже карбона и перми свидетельствует термальное событие, зафиксированное на интервале 310-290 млн лет назад в К-Аг изотопных системах вулканитов кедонской серии (см. рис. 2).

Геологические данные в совокупности с анализом сводной гистограммы K-Ar датировок пород кедонской серии дали основание сформулировать 4-е защищаемое положение:

В позднем палеозое эндогенная активность Омолонского массива резко снизилась. Она ограничена спорадическим появлением основных вулканитов (базальты, трахибазальты, их туфы) в разрезе маломощной рагульнинской толщи и внедрением трещинных интрузий березовского габбро-перидотитового комплекса. Значимый минимум в интервале 310— 290 млн лет, фиксируемый на сводной гистограмме К-Аг датировок пород кедонской серии, позволяет заключить, что эти события происходили в конце карбона — начале перми.

Кроме того, на сводной гистограмме К-Аг датировок пород кедонской серии фиксируется ещё один значимый минимум - индикатор термального события, которое приходится на рубеж среднего и позднего триаса (240-220 млн лет назад) и совпадает с базальтовым вулканизмом, широко проявленным на южной окраине ОМ и в обрамляющих структурах.

Регионально-тектонические следствия. Оба статистически значимых минимума (термальных события) на гистограмме К-Аг датировок палеозойских вулканитов отражают, вероятнее всего, процессы мантийного магматизма, ареалы которого превышали кедонские и отстояли во времени на многие десятки миллионов лет (до 100-120, если вести отсчет от завершения формирования кубакинской толщи). Тем самым вырисовывается картина неоднократного

24

обширного возбуждения недр ОМ, которое могло иметь не только чисто термальное, но и геолого-гехимическое (в частности, флюидно-термальное, гидротермальное) выражение, что интересно в металлогеническом отношении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении кратко изложены основные результаты работы и сформулированы проблемы, требующие разрешения в дальнейшем.

На основе геологической интерпретации статистически представительных выборок изотопных дат, почерпнутых из БД «ГЕОХРОН», и сопоставления их с геологическими данными о возрасте магматических и метаморфических образований, реконструирована геохронологическая летопись эндогенных событий в послераннепротерозойской - домезозойской истории ОМ. Она включает 5 эпизодов магматической активности, с двумя из которых предполагается связь рудных образований, и 4 термальных события.

Использованный методологический подход к геологической интерпретации гистограмм (методика реликтовых дат и минимумов), позволил извлечь качественно новую информацию из многочисленных ранее известных, но считавшихся малоэффективными К- Ar датировок магматических образований. С помощью гистограмм установлено, что радиогенные изотопные системы относительно более ранних комплексов неоднократно нарушались последующими эндогенными процессами, в силу чего имеющиеся на гистограммах древнейшие (реликтовые) датировки могут трактоваться как максимально приближенные к истинному геологическому возрасту датированных объектов. На этом основании установлен допозднерифейский возраст базитов стрелкинского комплекса, кембрийский - вулканитов и малых интрузий сезамского. Минимумы на гистограммах, трактуемые как интервалы проявления термальных событий, позволили подтвердить (1) кембрийский возраст первых вулканических проявлений в чехле ОМ, долгое время составлявший предмет дискуссии, (2) каменноугольное время завершения оруденения, наложенного на среднепалеозойские вулканиты.

Сопоставление результатов изотопного датирования среднепалеозойских вулканитов чехла ОМ, полученных тремя методами (K-Ar, Rb-Sr изохронный, U-Pb SHRIMP датирование акцессорных цирконов) показало, что они принципиально согласуются как между собой, так и с геологическими данными. Для объектов, требующих первоочередного исследования в будущем (список в диссертации приведен), рекомендовано комплексирование геохронометрических методов, учитывающее специфику тех и других.

В целом полученные результаты заставляют по-новому взглянуть на огромные массивы изотопных данных, хранящиеся в архивах геологических организаций страны. При надлежащем методическом подходе этот, сегодня «мертвый», груз может приобрести важное научное и прикладное значение.

Список публикаций по теме диссертации

1. Гагиев М.Х., Шульгина B.C., Гагиева A.M. Новые данные по стратиграфии палеозоя юга Омолонского массива // Очерки по стратиграфии Северо-Востока Азии. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН. 2000. С. 57-98.

2. Котляр И.Н., Жуланова И.Л., Русакова Т.Б., Гагиева A.M. Изотопные системы магматических и метаморфических комплексов Северо-Востока России. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2001. 319 с*.

3. Гагиева A.M. Радиологические данные о возрасте кедонской серии (Омолонский срединный массив) // Проблемы геологии и металлогении Северо-Востока Азии на рубеже тысячелетий: Матер. XI сесс. Сев.-Вост. отделения ВМО «Регионально-практическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения Ю.А. Билибина». Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2001. С. 21-23.

4. Гагиева A.M. K-Ar летопись послерифейской эндогенной истории Омолонского срединного массива (Северо-Восток России) // Изотопное датирование процессов рудообразования, магматизма, осадконакопления и метаморфизма. Матер. III Росс. конф. по изотопной геохронологии. Т. 1. М.: ГЕОС, 2006. С. 179-183.

5. Котляр И.Н., Русакова Т.Б., Гагиева A.M. Буюндино-Сугойская рудоконцентрирующая площадь - уникальный металлогенический ареал Северо-Востока России //Тихоокеан. геология. 2004. Т. 23. № 1. С. 3-19.

6. Гагиева A.M. Жуланова И.Л. Древнейшие вулканиты в чехле Омолонского срединного массива: геолого-геохронологические данные (Северо-Восток России) // Вулканизм и геодинамика. Матер. III Всеросс. симпозиума по вулканологии и палеовулканологии. Т. 2. Улан-Удэ, 2006. С. 426-429.

7. Гагиева A.M. Рифейско-раннепалеозойский вулканизм в решении вопроса о природе Омолонского массива// Тектоника и металлогения Северной Циркум-Пацифики и Восточной Азии: Матер. Всеросс. конф. с международ, участием, посвящ. памяти Л.М. Парфенова, Хабаровск: ИТиГ ДВО РАН, 2007. С. 112-115.

8. Гагиева A.M. Позднепротерозойские базиты Омолонского массива (изотопно-геохронометрические данные) // Чтения памяти акад. К.В. Симакова: тез. докл. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2007. С. 12-13.

9. Жуланова И.Л., Котляр И.Н., Русакова Т.Б., Гагиева A.M. Полимодальные гистограммы изотопных датировок как спектрально-возрастные спектрограммы // Изотопные системы и время геологических процессов. Матер. IV Росс, конф. по изотопной геохронологии. СПб: ИГГДРАН, 2009. Т. 1. С. 189-192.

10. Гагиева A.M. Первые U-Pb данные о начале формирования кедонской серии (Омолонский массив) // Чтения памяти акад. К.В. Симакова: тез. докл. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2009. С. 47-48.

11. Гагиева A.M. Дискуссия о срединных массивах Северо-Востока Азии в стенах СВКНИИ: взгляд из XXI века // VI Диковские чтения. Матер, науч.-практ. конф. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2010. С. 19-23.

12. Гагиева A.M., И.Л. Жуланова. Геохронометрия среднепалеозойских вулканитов Омолонского массива: сопоставление K-Ar, Rb-Sr, U-Pb данных, геологическая интерпретация // Тихоокеан. геология. 2011. Т. 30. № 3. С. 3-19.

13. Гагиева A.M. Интрузивный базитовый магматизм в поздне-докембрийской истории Омолонского массива (геологические и геохронометрические данные) // Вестник СВНЦ ДВО РАН. 2011. № 3. С. 18-28.

14. Жуланова И.Л., Гагиева A.M., Фомина М.И. Абкитский и Коаргычанский выступы Омолонского массива: сопоставление геологической истории и металлогенических особенностей // Геология, география, биологическое разнообразие и ресурсы Северо-Востока России: Матер. Дальневост. регион, конф., посвящ. памяти А.П. Васьковского и в честь его 100-летия. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2011. С. 14-15.

15. Гагиева A.M. Е.С. Бобин — первооткрыватель минеральных богатств Омолоно-Тайгоносского района // VII Диковские чтения: матер, регион, науч,-практ. конф. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2012. С. 60-62.

16. Гагиева A.M., Жуланова И.Л. U-Pb изотопная система из средне-палеозойских вулканитов Омолонского массива: геологическая интерпретация геохимической неоднородности // Геохронометрические изотопные системы, методы их изучения, хронология геологических процессов. Матер. V Рос. конф. по изотопной геохронологии. Т. 1. М.: ИГЕМ РАН, 2012. С. 94-96.

17. Котляр И.Н., Жуланова И.Л., Русакова Т.Б., Гагиева A.M. Согласование результатов датирования мезозойских магматических пород Северо-Востока России: U-Pb (SHRIMP), Rb-Sr, Ar-Ar, КАг методы // Там же. С. 178-180.

18. Гагиева A.M. Химический состав вулканитов кедонской серии: проблема геодинамической интерпретации // Чтения памяти академика К.В. Симакова: Тез докл. Всерос. конф. Магадан: СВНЦ ДВО РАН. 2013. С. 33-34.

19. Гагиева A.M. О начале среднепалеозойского вулканизма на Омолонском массиве // Там же. 2013. С. 35-36.

20. Жуланова И.Л., Гагиева A.M., Третьякова Н.И. Омолонский массив как осадочный бассейн: внутреннее строение, эволюция, тектоническая природа II Тектоника, глубинное строение и минерагения Северо-Востока Азии: VIII Косыгинские чтения. Матер. Всерос. конф. Хабаровск: ИТиГ ДВО РАН, 2013. С. 504-508.

21. Жуланова И.Л., Гагиева A.M. Евгений Сергеевич Бобин - сподвижник Билибина, первопроходец Омолоно-Тайгоносского района: взгляд спустя 80 лет // Вестник СВНЦ ДВО РАН. В печати.

* Выделены публикации в журналах перечня ВАК и монография.

Автореферат

ГАГИЕВА Айна Муссаевна

ЭНДОГЕННЫЕ СОБЫТИЯ В ПОЗДНЕДОКЕМБРИЙСКОЙ И ПАЛЕОЗОЙСКОЙ ИСТОРИИ ОМОЛОНСКОГО МАССИВА: СОПОСТАВЛЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОХРОНОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Подписано к печати 05.09.2013 г. Формат 60 х 84/16. Бумага «Люкс» Гарнитура «Тайме». Усл. п. л. 1,75. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 110. Заказ 9.

Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт ДВО РАН 658000, г. Магадан, ул. Портовая, 16

Отпечатано с оригинала-макета в МПО СВНЦ ДВО РАН. 685000, г. Магадан, ул. Портовая, 16

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Гагиева, Айна Муссаевна, Магадан

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ КОМПЛЕКСНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

им. H.A. Шило

04201361745

А. М. Гагиева

ЭНДОГЕННЫЕ СОБЫТИЯ В ПОЗДНЕДОКЕМБРИЙСКОЙ И ПАЛЕОЗОЙСКОЙ

ИСТОРИИ ОМОЛОНСКОГО МАССИВА: СОПОСТАВЛЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОХРОНОМЕТРИЧЕСКИХ

ДАННЫХ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

специальность 25.00.01 - общая и региональная геология

Научный руководитель доктор геол.-минер. наук И.Л. Жуланова

Магадан 2013

и

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................................................................................................................................................3

Глава 1. Актуальные проблемы геологии и геохронометрии Омолонского

массива........................................................................................................................................................................Ю

1.1. Геологическая изученность района исследований............................................................10

1.2. Особенности внутреннего строения и границы Омолонского массива..........16

1.3. История и проблемы изотопного датирования пород фундамента и чехла Омолонского массива....................................................................................................................................29

Глава 2. Домезозойские эндогенные события в истории Омолонского массива по

геологическим данным................................................................................................................................43

2.1. Осадконакопление и вулканизм в домезозойской истории чехла Омолонского массива....................................................................................................................................43

Юкагирская глыба................................................................................................................................44

Намындыкано-Моланджинская окраинная зона......................................................76

2.2. Домезозойский интрузивный магматизм и метаморфизм в истории Омолонского массива....................................................................................................................................92

Рифейские эндогенные процессы..........................................................................................92

Раннепалеозойский магматизм................................................................................................97

Средне- и позднепалеозойский магматизм....................................................................106

Глава 3. Эндогенная история Омолонского массива по геохронометрическим

данным......................................................................................................................................................................113

3.1. Методология и методика геологической интерпретации геохронометрических данных..............................................................................................................114

Калий-аргоновый метод. Методика геологической интерпретации

результатов с помощью гистограмм....................................................................................114

Рубидий-стронциевый изохронный метод......................................................................117

Уран-свинцовая цирконометрия..............................................................................................122

3.2. Результаты изотопного датирования..............................................................................................124

Рифейские интрузивные и метаморфические образования............................125

Раннепалеозойские вулканогенные и интрузивные образования............133

Среднепалеозойские вулканогенные, интрузивные и рудные

образования................................................................................................................................................144

Позднепалеозойские интрузивные образования......................................................158

Глава 4. Сопоставление геологических и геохронометрических данных о поздне-докембрийской и палеозойской эндогенной истории Омолонского

массива. Некоторые регионально-тектонические следствия..................................159

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..............................................................................................................................................................................189

ЛИТЕРАТУРА..................................................................................................................................................................................193

Список рисунков и таблиц......................................................................................................................................................204

Список аббревиатур и сокращений................................................................................................................................206

ВВЕДЕНИЕ

Омолонский массив представляет собой один из наиболее длительно развивавшихся элементов в современной тектонической структуре Северо-Востока Азии. В его пределах вскрыты метаморфические, осадочные, вулканогенные и интрузивные образования, представляющие практически всю глобальную геохронологическую шкалу - от раннего архея до квартира включительно.

Самая характерная особенность массива - наличие дорифейского кристаллического фундамента (архейские стратифицированные гранулит-мигматиты, гранитизированные в раннем протерозое) и несогласно залегающего на нем чехла, сложенного слабо деформированными рифейскими, палеозойскими и мезозойскими (доверхнемеловыми) отложениями, среди которых важная роль принадлежит вулканитам. В позднем мелу Омолонский массив составлял область размыва, локально затронутую тектоно-магматическими процессами, связанными с формированием окраинно-континентального Охотско-Чукотского вулканогенного пояса. В ещё меньшем объеме проявлялся, как предполагается, палеогеновый базитовый магматизм. В центральной части массива, в долине р. Кедон, известно местонахождение неоплейстоценовых (?) потоков щелочных базальтов. Из интрузивных образований, также весьма разнообразных, наиболее характерны плутоны гра-нитоидов и кварцевых нордмаркитов - щелочных сиенитов раннепалеозойского возраста.

Долгие годы Омолонский массив интерпретировался как срединный, т.е. располагающийся внутри мезозойской Верхояно-Чукотской складчатой области, трактовался как свидетельство её эпикратонной природы и считался важнейшим источником информации о ранних стадиях развития мезозоид. В результате смены геологической парадигмы - перехода от классической концепции геосинклиналей и платформ к тектонике литосферных плит, представления о срединных массивах Северо-Востока Азии, в том числе Омолон-ском, претерпели кардинальные изменения. С начала 90-х годов прошедшего века наибольшую популярность приобрели аккреционные модели, в которых Северо-Восток Азии предстаёт агломератом разновозрастных и разнотипных террейнов, сгруженных у края Северо-Азиатского кратона (Сибирской платформы). Омолонский массив при этом рассматривается как фрагмент некогда разрушенного кратона (террейн) - либо автономный, либо входящий в составной (композитный) Колымо-Омолонский супертеррейн. В свете такой интерпретации интерес к научному исследованию Омолонского массива в последние десятилетия значительно снизился.

В то же время территория массива не перестаёт привлекать к себе внимание как перспективная металлогеническая провинция. Здесь известны промышленно значимые объекты (железистые кварциты, золото-серебряные руды, россыпи золота и др.), генети-

чески связанные с событиями домезозойской истории, в первую очередь - эндогенными. Наиболее актуальным при этом остается исследование палеозойского этапа, когда были сформированы мощные вулканогенные комплексы широко известной кедонской серии, вмещающие самое крупное на сегодня золоторудное месторождение Омолонского массива - Кубаку.

Настоящая работа была начата в рамках программы НИР по обобщению результатов изотопного датирования магматических, метаморфических, осадочных и рудных образований Северо-Востока России, выполнявшейся в лаборатории изотопной геохронологии и геохимии СВКНИИ во второй половине 90-х годов под общим руководством И.Н. Кот-ляра. На первоначальном этапе в лаборатории была создана электронная база данных (БД) ТЕОХРОН" [Акинин, Котляр, 1997], куда вошли материалы радиохронологических определений горных пород и минералов региона, полученные за все годы существования в Магадане соответствующей службы (с 1958 г.).

Первые научные итоги работы с БД ТЕОХРОН" изложены в коллективной монографии "Изотопные системы магматических и метаморфических комплексов Северо-Востока России" [Котляр и др., 2001]: предложен новый методологический подход к интерпретации больших массивов изотопных датировок, традиционно обобщаемых в виде гистограмм; выработаны соответствующие методические приемы (позже названы методикой реликтовых дат и минимумов); сделан вывод о том, что, несмотря на появление современных прецизионных методов, не только Rb-Sr, но и K-Ar геохронометр сохраняет свое важное прикладное значение. Дальнейшую разработку новый подход получил в монографии "Геохронология и геохронометрия эндогенных событий в мезозойской истории Северо-Востока Азии" [Жуланова и др., 2007]. Примеры его приложения к конкретным магматическим комплексам региона можно найти в журнальных публикациях (в т.ч. с участием автора [Котляр и др., 2004]) и материалах специализированных совещаний [Жуланова, Котляр, 2003; Гагиева, 2006, 2007а,б; Гагиева, Жуланова, 2006; Жуланова и др., 2009; Котляр и др., 2009; 2012; и др.].

В диссертации под термином эндогенные события понимаются относительно короткие временные интервалы усиления активности недр Омолонского массива. Они выражены петрогенетически (вулканизм, интрузивный магматизм, метаморфизм, рудогенез), тектонически (возникновение разломов, дислокационных зон; воздымание блоков, маркируемое перерывами осадконакопления), а в некоторых случаях только геохимически - как массовое нарушение целостности радиогенных изотопных систем (вплоть до "переустановки на ноль" радиоактивных часов). Проявления эндогенных процессов, выраженные чисто геохимически, выделяются нами в самостоятельную категорию - "термальные со-

бытия" [Котляр и др., 2001; Жуланова и др., 2007 и др.]. Они распознаются в статистически представительных выборках геохронометрических данных на основе методики реликтовых дат и минимумов, которая изложена в гл. 3.

Актуальность диссертации предопределяется уникальностью геологического строения Омолонского массива и дискуссионностью вопроса о его тектонической природе. Рассматриваются разнообразные по составу рифейские и палеозойские магматические образования (с сопутствующими метаморфическими и, отчасти, рудными), стратифицированные фации которых входят в состав чехла массива, а интрузивные и метаморфические локализованы преимущественно в породах дорифейского фундамента. История их формирования в совокупности охватывает интервал наиболее активного развития Омолонского массива длительностью свыше 1 млрд лет. Ранее материалы изотопного датирования указанных образований в рассмотрение с новых методических позиций не вовлекались. Между тем оно открывает перспективы для расшифровки, во-первых, истории развития самого Омолонского массива, во-вторых - его взаимоотношений с окружающими структурами — основы любых тектонических интерпретаций. Сочетание геологического и геохронометрического аспектов позволило сопоставить историко-геологическую информативность прямых геологических данных, с одной стороны, и геохронометрических — с другой. Это особенно важно в связи с наметившейся в мировой и отечественной науке сменой приоритетов - предпочтению геохронометрических данных геологическим в случае споров о возрасте эндогенных образований. Еще одна актуальная сторона диссертации - сопоставление возраста одних и тех же объектов, установленного различными методами: K-Ar, Rb-Sr изохронным, U-Pb датированием акцессорных цирконов. На его основе можно судить о поведении радиогенных изотопов в процессах, наложенных на уже сформированные горные породы. Сравнительный геолого-геохронометрический анализ в целом позволил конкретизировать последовательность и длительность проявления отдельных этапов эндогенной активности в послераннепротерозойской - домезозойской истории Омолонского массива, что важно для объективной оценки его металлогенического потенциала.

Цели и задачи. Главная цель исследования - сопоставить геологические и геохронометрические данные о позднедокембрийском и палеозойском магматизме Омолонского массива и, применяя методику реликтовых дат и минимумов, реконструировать максимально полную летопись эндогенных событий на этом отрезке истории массива.

Для достижения указанной цели выполнены следующие задачи:

- изучена геология и петрография рифейских магматических, динамометаморфиче-ских и метасоматических образований юга Омолонского массива, отобраны представительные пробы для их изотопного датирования;

- обобщены и критически проанализированы геологические данные о проявлении эндогенных процессов в истории Омолонского массива; для позднего докембрия и палеозоя выделены геологически дискретные эпизоды магматизма и метаморфизма;

- с использованием БД "ГЕОХРОН" сформированы выборки K-Ar датировок для наиболее полно изученных образований докембрия, раннего и среднего палеозоя;

- выполнена геологическая интерпретация гистограмм K-Ar датировок дорифей-ских полиметаморфических образований, рифейских интрузивных базитов, палеозойских вулканических накоплений; сделаны выводы о возрасте магматических пород и времени наложения термальных событий, обусловивших нарушение и переустановку их радиоактивных часов;

- составлена сводная К-Ar летопись эндогенной истории Омолонского массива;

- сопоставлены результаты K-Ar и Rb-Sr датирования рифейских и палеозойских магматических образований;

- получены первые U-Pb SHRIMP датировки акцессорных цирконов из вулканитов кедонской серии и сопоставлены с результатами K-Ar и Rb-Sr датирования.

Фактический материал и личный вклад автора. Основу диссертации составляют материалы и теоретические представления, полученные автором в период работы в СВКНИИ ДВО РАН: в 1995-2004 гг. в составе лаборатории изотопной геохронологии и геохимии, а с 1 февраля 2005 г. (после реорганизации структуры института) - в лаборатории стратиграфии и тектоники. За эти годы автор участвовал в выполнение тем НИР: 1) "Изотопные системы магматических и метаморфических комплексов Востока Азии"; 2) "Геохронология и геохронометрия метаморфических, магматических и рудных процессов в геологической истории Северо-Востока Азии"', 3) "Образование и эволюция коровых и мантийных магм; преобразования земной коры в связи с магматизмом и метаморфизмом в геологической истории Северо-Востока Азии" (совместно с лабораторией петрологии и изотопной геохронологии); 4) "Экзогенные и эндогенные события в геологической истории Северо-Востока Азии: последовательность, длительность, взаимосвязь"; 5) "Состав, структура и эволюция земной коры и верхней мантии Северо-Востока Азии", а также нескольких Госконтрактов по геолого-геохронологическому изучению мезозойских магматических комплексов и связанных с ними рудных образований Охотско-Колымского региона.

Опыт работы автора в поле включает 6 сезонов в Охотско-Колымском и Омолон-ском районах. Исследования Омолонского массива (преимущественно рифейские и палеозойские магматические и метаморфические образования) проводились летом 1995 и 1996 гг. в составе Южно-Омолонской партии ГГП "Магадангеология" (начальник партии В.Н. Егоров). Было отобрано около 100 проб для изотопно-геохронологических, петрографических и петрогеохимических исследований. В диссертации задействованы материалы датирования 47 проб из коллекции автора. По собственным материалам (около 150 шлифов) изучена петрография рифейских габбро-диабазов. Важные результаты получены в процессе опытно-методического геохронометрического исследования интрузивного массива Вьючный (Яно-Колымский пояс), поддержанного грантами ДВО РАН в 2003 и 2006-2008 гг., где автор был руководителем. При поддержке гранта 2006-2008 гг. выполнено U-Pb SHRIMP датирование акцессорных цирконов из гранитоидов массива Вьючный и вулканитов кедонской серии Омолонского массива. Пробы вулканитов принадлежат коллекции, которая была специально отобрана по просьбе автора летом 2007 г. геологами ГГК "Дукатгеология" в северной части Омолонского массива; проанализированы в ЦИИ ВСЕГЕИ (2008 г.).

Всего в работе обсуждаются 284 K-Ar, 42 Rb-Sr изохронных определения возраста магматических и (отчасти) рудных образований, а также 17 U-Pb датировок цирконов и 6 Ar-Ar - из рудных жил. Основной объем материалов (в том числе из авторских коллекций) хранится в БД "ГЕОХРОН", частично заимствован из литературных источников.

Сведения по геологии рифейских и палеозойских пород, для которых имеются датировки в БД "ГЕОХРОН", почерпнуты автором из 28 отчетов (1959-2001 гг.), хранящихся в территориальных геологических фондах (ФГУ "ТФИ"). Кроме того, привлечены новейшие материалы, содержащиеся в серийных легендах и объяснительных записках к листам Государственной геологической карты масштаба 1:200 000 второго поколения (Госге-олкарта-200/2).

Для большинства проб, по которым в 1995-2008 гг. производилось изотопное датирование, в лаборатории рентгеноспектрального анализа СВКНИИ выполнены силикатные анализы и определены концентрации Rb, Sr, Y, Zr, Nb. В диссертации приводитс�