Age of detritic zircon and composition of Cambrian-Ordovician terrigenous-carbonate deposits in the middle reach of the Vilyui River (south of the Siberian platform)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article presents result of lithological and mineralogical studies of Upper Cambrian and Lower Ordovician terrigenous-carbonate deposits within the Vilyui syneclise (the middle reaches of the Vilyui River, south of the Siberian platform). The composition of detritic zircon, garnet, tourmaline and chromium spinels were carried out in a sample from the Upper Cambrian Kholomolokh Formation and two samples from the Balyktakh Formation (Upper Cambrian–Lower Ordovician). Predominant sources of the detritic minerals were igneous and metamorphic rocks of the Archean–Paleoproterozoic basement of the Siberian platform: rocks of acidic and intermediate compositions, amphibolite-facies metasediments and granulite- and amphibolite-facies mafic-ultramafic complexes. Results of U-Th-Pb dating of zircon from the Kholomolokh and Balyktakh Formations of the middle reaches of the Vilyui River showed a noticeable difference in the demolition sources of terrigenous matter in the Late Cambrian and Ordovician times. The sample from the Upper Cambrian Kholomolokh Formation contains the youngest zircon with a predominance of Neoproterozoic ages (peak ages of 550 and 845 Ma) indicating the main source of demolition in the Late Cambrian time were Neoproterozoic terranes rocks which are widespread along the southern margin of the Siberian craton. The Early Ordovician rocks of the Balyktakh Formation contain the main zircon population (~70%) f Paleoproterozoic (1880–1890 Ma) age. The Early Ordovician the most probable source of matter for the Vilyui syneclise was an uplift of the Archean-Paleoproterozoic basement in the Siberian platform central part that represented an eroded land during the Ordovician. The almost complete absence of younger zircon (~500–900 million years) in the Balyktakh deposits indicates a weak influence of the demolition source from the southeastern margin of the Siberian platform in the Ordovician time.

About the authors

A. V. Zaitsev

Geological Institute RAS

Email: a.v.zaitsev@bk.ru
Pyzhevsky lane, 7, bld. 1, Moscow, 119017 Russia

K. A. Dokukina

Geological Institute RAS

Email: dokukina@mail.ru
Pyzhevsky lane, 7, bld. 1, Moscow, 119017 Russia

I. A. Baksheev

Faculty of Geology, Lomonosov Moscow State University

Email: ivan.baksheev@gmail.com
Leninskie Gory, 1, Moscow, 119991 Russia

References

  1. Барабошкин Е.Ю. Практическая седиментология. Терригенные резервуары. Пособие по работе с керном. Тверь: ООО “Издательство ГЕРС”, 2011. 152 с.
  2. Бергер А.Я., Ковалевская Е.О., Тесаков Ю.И. и др. Пограничные отложения ордовика и силура в междуречье Оленека, Мархи и Моркоки (северо-восток Сибирской платформы) // Региональная геология и металлогения. 2014. № 58. С. 54–58.
  3. Геологическая карта СССР масштаба 1 : 200 000. Серия Верхне-Вилюйская. Лист P-49-XII. Объяснительная записка / Сост. Е.В. Тихомирова. М.: Недра, 1964. 110 с.
  4. Геологическая карта СССР масштаба 1 : 200 000. Серия Верхне-Вилюйская. Лист P-50-XIII. Объяснительная записка / Сост. Н.В. Кинд, М.П. Метелкина, В.В. Юдина. М., 1960. 74 с.
  5. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 200 000. Серия Верхневилюйская. Лист P-50-II. Объяснительная записка / Сост. Ю.А. Дукарт, Д.В. Блажкун. СПб., 2001. 101 с.
  6. Гроссгейм В.А., Бескровная О.В., Геращенко И.Л. и др. Методы палеогеографических реконструкций (при поисках залежей нефти и газа). Л.: Недра, 1984. 271 с.
  7. Дронов А.В. Колебания уровня моря в раннем ордовике и их отражение в темпеститовых разрезах восточной части глинта // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 1999. Вып. 4. Т. 74. С. 39–47.
  8. Зайцев А.В., Барабошкин Е.Ю. Стратиграфические перерывы в латорпско-кундаских отложениях (нижний‒средний ордовик) центральной и восточной частей Балтийско-Ладожского глинта // Вестник Московского университета. Сер. 4. Геология. 2006. № 3. С. 12–32.
  9. Каныгин А.В., Ядренкина А.Г., Тимохин А.В. и др. Стратиграфия нефтегазоносных бассейнов Сибири. Ордовик Сибирской платформы. Новосибирск: “Гео”, 2007. 267 с.
  10. Каулина Т.В. Образование и преобразование циркона в полиметаморфических комплексах. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2010. 144 с.
  11. Кочнев Б.Б., Прошенкин А.И. Детритовые цирконы из рифейских и вендских отложений центральных и северо-восточных районов Сибирской платформы // Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории. Материалы VII Всероссийского литологического совещания (Новосибирск, 28–31 октября 2013 г.). Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2013. Т. II. С. 79–83.
  12. Крашенинников Г.Ф., Волкова А.Н., Иванова Н.В. Учение о фациях с основами литологии. Руководство к лабораторным занятиям. М.: Изд-во МГУ, 1988. 214 с.
  13. Летникова Е.Ф., Кузнецов А.Б., Вишневская И.А. и др. Вендская пассивная континентальная окраина юга Сибирской платформы: геохимические, изотопные (Sr, Sm-Nd) свидетельства, данные U-Pb датирования LA-ICP-MS детритовых цирконов // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 10. С. 1507–1529.
  14. Люфанов Л.Е. Стратиграфия палеозоя и мезозоя бассейна р. Ыгыатты (западная окраина Вилюйской впадины) // Сборник статей молодых научных сотрудников Ленинградских геологических учреждений. Вып. 1 / Отв. ред. С.С. Кузнецов. М., Л.: Изд-во АН СССР, 1958. С. 91–131.
  15. Макpыгина В.А., Беличенко В.Г., Pезницкий Л.З. Типы палеооcтpовныx дуг и задуговыx баccейнов cевеpо-воcточной чаcти Палеоазиатcкого океана (по геоxимичеcким данным) // Геология и геофизика. 2007. Т. 48. № 1. С. 141–155.
  16. Мельников Н.В., Якшин М.С., Шишкин Б.Б. и др. Стратиграфия нефтегазоносных бассейнов Сибири. Рифей и венд Сибирской платформы и ее складчатого обрамления. Новосибирск: “Гео”, 2005. 428 с.
  17. Михайлов М.В., Тесаков Ю.И. Стратиграфия верхнего кембрия, ордовика и силура бассейна среднего течения р. Вилюй // Геология и геофизика. 1972. № 1. С. 32–42.
  18. Покровский Б.Г., Зайцев А.В., Буякайте М.И. и др. С–O–Sr–S-изотопная геохимия и хемостратиграфическая корреляция ордовикских отложений вилюйской структурно-фациальной зоны, Сибирская платформа // Литология и полез. ископаемые. 2022. № 6. С. 1–27.
  19. Покровский Б.Г., Зайцев А.В., Дронов А.В. и др. Геохимия изотопов C, O, S, Sr и хемостратиграфия отложений ордовика в разрезе р. Мойеро, север Сибирской платформы // Литология и полез. ископаемые. 2018. № 4. С. 1–27.
  20. Рейнек Г.Э., Сингх И.Б. Обстановки терригенного осадконакопления. М.: Недра, 1981. 440 с.
  21. Розен О.М. Сибирский кратон: тектоническое районирование и этапы эволюции // Геотектоника. 2003. № 3. С. 3–21.
  22. Розен О.М., Манаков А.В., Зинчук Н.Н. Сибирский кратон: формирование, алмазоносность. М.: Научный мир, 2006. 212 с.
  23. Романюк Т.В., Кузнецов Н.Б., Белоусова Е.А. и др. Палеотектонические и палеогеографические обстановки накопления нижнерифейской айской свиты Башкирского поднятия (Южный Урал) на основе изучения детритовых цирконов методом “TERRANECHRONE®” // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 1. С. 1–37.
  24. Сухов С.С. Стратиграфия нефтегазоносных бассейнов Сибири. Кембрий Сибирской платформы. Т. 1. Стратиграфия. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2016. 497 с.
  25. Тесаков Ю.И., Занин Ю.Н., Малич Н.С. и др. Стратиграфия ордовика Сибирской платформы. Новосибирск: Наука, 1975. 254 с.
  26. Федоровский В.С., Владимиров А.Г., Хаин Е.В. и др. Тектоника, метаморфизм и магматизм коллизионных зон каледонид Центральной Азии // Геотектоника. 1995. № 3. С. 3–22.
  27. Эволюция южной части Сибирского кратона в докембрии / Научный ред. Е.В. Скляров. Институт земной коры СО РАН и др. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. 367 с.
  28. Aubrecht R., Meres S., Sykora M. et al. Provenance of the detrital garnets and spinels from the Albian sediments of the Czorsztyn Unit (Pieniny Klippen Belt, Western Carpathians, Slovakia) // Geol. Carpath. 2009. V. 60. P. 463–483.
  29. Barnes S.J., Roeder P.L. The range of spinel composition in terrestrial mafic and ultramafic rocks // J. Petrology. 2001. V. 42. № 12. P. 2279–2302.
  30. Corfu F., Hanchar J.M., Hoskin P.W.O. et al. / Eds J.M. Hanchar, P.W.O. Hoskin // Zircon // Review in Mineralogy and Geochemistry. 2003. V. 53. P. 469–500.
  31. Dick H.J.B., Bullen T. Chromian spinel as a petrogenetic indicator in abyssal and alpine-type peridotites and spatially associated lavas // Ibid. 1984. V. 86. P. 54–76.
  32. Dickinson W.R., Suczek C.A. Plate tectonics and sandstone compositions // Am. Assoc. Pet. Geol. Bull. 1979. V. 63. P. 2164–2182.
  33. Dickinson W.R., Beard L., Brakenridge G.R. et al. Provenance of North American Phanerozoic sandstones in relation to tectonic setting // Bull. Geol. Soc. Am. 1983. V. 94. P. 222–235.
  34. Fedorovsky V.S., Donskaya T.V., Gladkochub D.P. et al. The Ol’khon collision system (Baikal region) // Structural and tectonic correlation across the Central Asia orogenic collage: North-Eastern segment (Guidebook and abstract volume of the Siberian Workshop IGCP-480) / Ed. E.V. Sklyarov. Irkutsk, 2005. P. 5–76.
  35. Folk R.L. Petrology of Sedimentary Rocks / 2nd ed. Austin, Texas: Hemphill Press, 1980. 184 p.
  36. Franseen E.K., Byrnes A.P., Cansler J.R. et al. The Geology of Kansas – Arbuckle Group // Current Research in Earth Sciences. 2004. V. 250. P. 1–43. https://doi.org/10.17161/cres.v0i250.11789
  37. Gladkochub D.P., Motova Z.L., Donskaya T.V. et al. Cambrian/Ordovician boundary as a milestone in the sedimentation history of the southern Siberian craton: Evidence from U-Pb dating of detrital zircons // Journal of Asian Earth Sciences: X. 2022. V. 8. 100107. https://doi.org/10.1016/j.jaesx.2022.100107
  38. Gladkochub D.P., Stanevich A.M., Mazukabzov A.M. et al. Early evolution of the Paleoasian ocean: LA-ICP-MS dating of detrital zircon from Late Precambrian sequences on the southern flank of the Siberian craton // Russian Geology and Geophysics. 2013. V. 54. P. 1150–1163.
  39. Glorie S., De Grave J., Buslov M.M. et al. Detrital zircon provenance of early Palaeozoic sediments at the southwestern margin of the Siberian Craton: Insights from U–Pb geochronology // Journal of Asian Earth Sciences. 2014. V. 82. P. 115–123.
  40. Geologic Time Scale 2020 / Eds F.M. Gradstein, J.G. Ogg, M.D. Schmitz, G.M. Ogg. Boston, USA: Elsevier, 2020. V. 1. 561 p.
  41. Henry D.J., Novák M., Hawthorne F.C. et al. Nomenclature of the tourmaline-supergroup minerals // Am. Mineral. 2011. V. 96. P. 895–913.
  42. Henry D.J., Guidotti C.V. Tourmaline as a petrogenetic indicator mineral: an example from the staurolite-grade metapelites of NW Maine // Am. Mineral. 1985. V. 70. P. l–15.
  43. Hirose K., Kawamoto T. Hydrous partial melting of lherzolite at 1 Gpa: the effect of H2O on the genesis of basaltic magmas // Earth Planet. Sci. Lett. 1995. V. 133. P. 463–473.
  44. Hoskin P.W.O., Black L.P. Metamorphic zircon formation by solid-state recrystallization of protolith igneous zircon // J. Metamorph. Geol. 2000. V. 18. P. 423–439.
  45. Jackson S.E., Pearson N.J., Griffin W.L. et al. The application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry to in situ U-Pb zircon geochronology // Chem. Geol. 2004. V. 211. P. 47–69.
  46. Jahn B.-M., Gruau G., Capdevila R. et al. Archean crustal evolution of the Aldan Shield, Siberia: geochemical and isotopic constraints // Precambrian Res. 1998. V. 91. P. 333–363.
  47. Knierzinger W., Wagreich M., Kiraly F. et al. TETGAR_C: a novel three-dimensional (3D) provenance plot and calculation tool for detrital garnets // J. of Geosciences. 2019. V. 64. P. 127–148.
  48. Koreshkova M.Yu., Downes H., Nikitina L.P. et al. Trace element and age characteristics of zircons in granulite xenoliths from the Udachnaya kimberlite pipe, Siberia // Precambrian Res. 2009. V. 168. P. 197–212.
  49. Kröner A., Fedotova A.A., Khain E.V. et al. Neoproterozoic ophiolite and related high-grade rocks of the Baikal–Muya belt, Siberia: Geochronology and geodynamic implications // Journal of Asian Earth Sciences. 2015. V. 111. P. 138–160.
  50. Mange M.A., Morton A.C. Geochemistry of heavy minerals / Eds M.A. Mange, D.T. Wright // Heavy Minerals in Use. Developments in Sedimentology. V. 58. Amsterdam: Elsevier, 2007. P. 345–391.
  51. Méres Š. Garnets – an important information resource about source area and parent rocks of siliciclastic sedimentary rocks // Conference “Cambelové dni 2008”. Abstract Book / Ed. Ľ. Jurkovič. Bratislava: Comenius University, 2008. P. 37–43. (in Slovak with English summary)
  52. Morton A.C., Hallsworth C.R. Stability of Detrital Heavy Minerals during Burial Diagenesis // Heavy Minerals in Use / Eds M.A. Mange, D.T. Wright / Developments in Sedimentology. 2007. V. 58. P. 215‒245.
  53. Motova Z.L., Donskaya T.V., Gladkochub D.P. et al. U-Pb ages of detrital zircons and composition of clastic sedimentary rocks from the southern periphery of the Siberian craton: Implications for the earliest Cambrian evolution of southern Siberia // Journal of Asian Earth Sciences. 2024. V. 264. 106048.
  54. Nielsen A.T. Trilobite systematics, biostratigraphy and palaeoecology of the Lower Ordovician Komstad Limestone and Huk Formations, southern Scandinavia // Fossils and Strata. V. 38. Oslo, Norway: Scandinavian University Press, 1995. 374 p.
  55. Owen M.R. Hafnium content of detrital zircons, a new tool for provenance study // J. Sediment. Petrol. 1987. V. 57. P. 824–830.
  56. Paquette J.L., Ionov D.A., Agashev A.M. et al. Age, provenance and Precambrian evolution of the Anabar shield from U-Pb and Lu-Hf isotope data on detrital zircons, and the history of the northern and central Siberian craton // Precambrian Res. 2017. V. 301. P. 134–144.
  57. Pober E., Faupl P. The chemistry of detrital chromian spinels and its implications for the geodynamic evolution of the Eastern Alps // Geol. Rundsch. 1988. V. 77. P. 641–670.
  58. Reddy S.M., Evans D.A.D. Palaeoproterozoic supercontinents and global evolution: correlations from core to atmosphere // Geol. Soc. Spec. Pub. 2009. V. 323. P. 1–26.
  59. Rubatto D. Zircon trace element geochemistry: partitioning with garnet and the link between U–Pb ages and metamorphism // Chem. Geol. 2002. V. 184. P. 123–138.
  60. Sal’nikova E.B., Kotov A.B., Levitskii V.I. et al. Age Constraints of High-Temperature Metamorphic Events in Crystalline Complexes of the Irkut Block, the Sharyzhalgai Ledge of the Siberian Platform Basement: Results of the U–Pb Single Zircon Dating // Stratigraphy and Geological Correlation. 2007. V. 15. № 4. P. 343–358.
  61. Schaltegger U., Fanning C.M., Günther D. et al. Growth, annealing and recrystallization of zircon and preservation of monazite in high-grade metamorphism: conventional and in-situ U-Pb isotope, cathodoluminescence and microchemical evidence // Contrib. Mineral. Petrol. 1999. V. 134. P. 186–201.
  62. Sláma J., Košler J., Condon D.J. et al. Plešovice zircon – a new natural reference material for U-Pb and Hf isotopic microanalysis // Chem. Geol. 2008. V. 249. P. 1–35.
  63. Trela W. Ordovician sea-level changes in the Malopolska Block (south-eastern Poland) // WOGOGOB – 2004: Conference materials. Tartu, 2004. P. 96–97.
  64. Turkina O.M., Urmantseva L.N., Berezhnaya N.G. et al. Paleoproterozoic Age of the Protoliths of Metaterrigenous Rocks in the East of the Irkut Granulite-Gneiss Block (Sharyzhalgai Salient, Siberian Craton) // Stratigraphy and Geological Correlation. 2010. V. 18(1). P. 16–30.
  65. Uher P., Černý P. Accessory zircon in Hercynian granitic pegmatites of the Western Carpathians, Slovakia // Geol. Carpath. 1998. V. 49. P. 261–270.
  66. Vanguestaine M., Servais T. Early Ordovician acritarchs of the Lierneux Member (Stavelot Inlier, Belgium): stratigraphy and palaeobiogeography // Bull. Soc. Geol. Fr. 2002. V. 173(6). P. 561–568.
  67. Vavra G., Gebauer D., Schmid R. et al. Multiple zircon growth and recrystallization during polyphase Late Carboniferous to Triassic metamorphism in granulites of the Ivrea Zone (southern Alps): an ion microprobe (SHRIMP) study // Contrib. Mineral. Petrol. 1996. V. 122. P. 337–358.
  68. Whitehouse M.J., Kamber B.S. A rare earth element study of complex zircons from early Archaean Amîtsoq gneisses, Godthåbsfjord, south-west Greenland // Precambrian Res. 2003. V. 126. P. 363–377.
  69. Whitney D.L., Evans B.W. Abbreviations for names of rock-forming minerals // Am. Mineral. 2010. V. 95. P. 185–187.
  70. Wiedenbeck M.P.A., Corfu F., Griffin W.L. et al. Three natural zircon standards for U-Th-Pb, Lu-Hf, trace element and REE analyses // Geostand. Geoanalytical Res. 1995. V. 19. P. 1–23.
  71. Zaitsev A., Ziyatdinova I., Kosorukov V. Carbonate microfacies analysis and mineral composition of the Middle-Upper Ordovician succession of the Moyero River section, NE of Siberian Platform // GeoScience. 2017. V. 2. P. 39–44.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».