U/Pb age and sources of detrital zircon from Upper Riphaean sandstones of the Nemskaya Upland (South Timan)

Full Text

Введение

На Южном Тимане выходы рифейского фундамента вскрываются в ядрах Джежимпарминской, Очпарминской и Вадьявожской антиклинальных структур. Они расположены в отстоящих друг от друга на десятки километров разрезах, вскрытых в карьерах, разработанных для добычи бутового камня. Немногочисленные исследования геологов из производственных и научных организаций, проведенные в карьере Вадьявож после находки здесь нескольких кристаллов алмазов, были связаны с поисками алмазоносных россыпей, приуроченных к структурным корам выветривания по породам рифейского фундамента, которые рассматривались в качестве вторичного коллектора [1, с. 172–178]. Коренными источниками алмазов считаются перекрытые осадочным чехлом кимберлитовые тела, предположительно, кембрийского возраста, расположенные в пределах Коми-Пермяцкого и Сысольского сводов в Волго-Уральской части Восточно-Европейской платформы [2, с. 59–61; 3, с. 39–40; 4]. Существует также мнение, что источником алмазов могут быть кайнозойские «туффизиты» [5, с. 63–66; 6, с. 54–66]. Необходимость проведения U-Pb датирования определяется отсутствием однозначных данных о возрасте и источниках вещества, участвовавших в формировании отложений. Стратиграфическая принадлежность вскрытой карьером Вадьявож метатерригенной толщи обоснована сопоставлением с породами, отнесенными к нижней подсвите джежимской свиты возвышенности Джежимпарма, расположенной в 90 км к северо-западу¹, верхнерифейский возраст которых подтвержден результатами U-Pb датирования [7, с. 798–805]. В ходе геологической съемки изотопными исследованиями установлен возраст монацита из элювиально-делювиальных образований по породам рифея: 1100±24 млн лет по ²⁰⁶Pb/²³⁸U и 817±127 млн лет по ²⁰⁷Pb/²³⁵U. Определение возраста микрофоссилий из тонкозернистых прослоев также дало неоднозначный результат – верхний рифей или средний-верхний рифей. Геохимическое изучение, проведенное нами ранее, позволило установить, что в обломочной части метапесчаников преобладает рециклированный и в небольшом количестве присутствует слабо выветрелый материал [8, с. 23–32]. Основным источником вещества, по аналогии с нижней подсвитой джежимской свиты увала Джежимпарма [7, с. 798–805], могли быть породы древнего фундамента Восточно-Европейской платформы. Они же могли являться промежуточным коллектором алмазов в коре выветривания по рифейским породам. В последнее время появились данные, указывающие на более молодой (пострифейский), возможно, вендский возраст джежимской свиты, основанные на обнаружении остатков организмов эдиакарского типа [9, с. 61–65].

Учитывая слабую обнаженность позднедокембрийских комплексов Тимана, недостаточный объем геохронологических данных, отсутствие органических остатков и отчетливых маркирующих горизонтов, метод U/Pb изотопного датирования циркона является наиболее актуальным при стратиграфическом изучении, выяснении условий образования и установлении источников сноса палеонтологически немых терригенных докембрийских образований Немской возвышенности Южного Тимана. Полученные данные по U-Pb (LA-SF-ICP-MS) датированию детритовых цирконов и сопоставление с имеющимися датировками цирконов из верхнедокембрийских толщ Тимана помогут установить возраст, источники обломочного материала, уточнить стратиграфическое положение исследуемой толщи, выяснить палеотектонические и палеогеографические условия осадконакопления и реконструировать историю геологического развития исследуемой территории.

Материалы и методы

Объект исследования – песчаники, вскрытые карьером Вадьявож на Немской возвышенности в крайней юго-восточной части Южного Тимана, расположенные на водоразделе бассейнов рек Вычегды и Камы (образец ВАД-1, 61°27’47’’, 55°49’33’’). Выделенная по стандартной методике тяжелая фракция минералогической пробы просмотрена под бинокуляром, монофракция циркона помещена в эпоксидную шашку. Определения U/Pb-изотопного возраста зерен циркона проведены с помощью устройства лазерной абляции UP-213 и одноколлекторного магнитно-секторного масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой Element XR (LA-ICP-MS метод) в ЦКП ГИН СО РАН «Геоспектр» (г. Улан-Удэ). Методика измерения, обработка масс-спектрометрического сигнала, расчет изотопных отношений и возрастов изложены в работе [10, с. 241–258]. Дискордантность определяли по формуле: D (дискордантность)=100 × [возраст (²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb) / возраст (²⁰⁶Pb/²³⁸U) – 1]. Высокодискордантные зерна циркона имеют параметры – D≥10 %. Для цирконов моложе 1 млрд лет использовалось ²⁰⁶Pb/²³⁸U-значение возраста, а для древних (более 1 млрд лет) – ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb-возраст. Внутреннее строение циркона изучали по CL-изображениям, полученным на СЭМ ThermoFischer Scientific Axia ChemiSEM с выдвижным детектором катодолюминесценции RGB с диапазоном обнаружения длин волн 350–850 нм (аналитики И. Л. Потапов и В. А. Радаев). Изучение морфологических особенностей минерала проводили с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM–6400 с энергетическим спектрометром Link с ускоряющим напряжением и током на образцах 20 кВ и 2х10^–9 A соответственно и сертифицированными стандартами фирмы «Microspec» (аналитик В. Н. Филиппов). Исследования выполняли в ЦКП «Геонаука» Института геологии Коми НЦ УрО РАН (г. Сыктывкар).

Геологическое положение и состав песчаников

Алеврито-песчаниковая толща джежимской свиты верхнего рифея слагает ядро Вадьявожского выступа фундамента – ограниченной разрывными нарушениями антиклинальной структуры в области сочленения Тиманского складчато-глыбового сооружения и Восточно-Европейской платформы (рис. 1). Вскрытый карьером в центральной части Вадьявожского выступа фрагмент разреза средней подсвиты джежимской свиты сложен аркозовыми песчаниками с подчиненными прослоями метаалевролитов, иногда переходящих в глинистые сланцы. На поверхностях напластования отмечаются трещины усыхания и образования, предположительно определяемые как ходы илоедов и отпечатки капель дождя [8, с. 23–32]. С выходами метатерригенных пород джежимской свиты совпадает поле развития латеритной коры выветривания, сложенной глиной, в нижней части с обломками подстилающих пород.

 

Рисунок 1. А. Схема геологического строения Тимано-Североуральского региона (по: [11, с. 741–760]): 1, 2 – палеозойские формации Урала и Тимана: 1 – палеоокеанические, 2 – палеоконтинентальные; 3 – верхнепротерозойские формации; 4 – нижнедокембрийские метаморфические комплексы; 5 – районы исследований. Цифры в квадратах – места отбора проб (графики показаны на рис. 4): 1 – № 4-28 [12, с. 488–492]; 2 – № 28 [11, с. 741–760]; 3 – № K-12-057 [13, с. 642]; 4 – № 202 [14, с. 14–26]; 5 – [15, с. 384–389]; 6 – № К-21-137 [16, с. 166–169]; 7 – № К-21-142 [16, с. 166–169]; 8 – № ВАД-1 (наши данные). Б. Схематическая геологическая карта Немской возвышенности

Условные обозначения: 1– пермская система: известняки, доломиты, гипсы, ангидриты, глины; 2 – карбоновая система: известняки, доломиты, глинистые известняки, глины, песчаники известковистые; 3 – девонская система: известняки, доломиты; 4 – верхнерифейская эра: песчанки с прослоями сланцев; 5 – среднерифейская эра: сланцы, алевролиты, песчаники, гравелиты, брекчии; 6 – нижнерифейская эра: песчаники, сланцы; 7 – карьер Вадьявож.

Figure 1. A. Sketch-map of the geological structure of the Timan-North-Ural region (according to: [11, P. 741–760]): 1, 2 – Paleozoic formations of the Urals and Timan: 1 – paleooceanic, 2 – paleocontinental; 3 – Upper Proterozoic formations; 4 – Lower Precambrian metamorphic complexes; 5 – study areas. Figures in rectangles are sampling locations (graphs are shown in Figure 4): 1 – № 4–28 [12, P. 488–492]; 2 – № 28 [11, P. 741–760]; 3 – № K-12-057 [13, P. 642]; 4 – № 202 [14, P. 14–26]; 5 – [15, P. 384–389]; 6 – № K-21-137 [16, P. 166-169]; 7 – № K-21-142 [16, P. 166–169]; 8– № VAD-1 (our data). Б. Geological sketch-map of the Nemskaya Upland

Symbols: 1 – Permian system: limestones, dolomites, gypsum, anhydrites, clays; 2 – carboniferous system: limestones, dolomites, clayed limestones, clays, calcareous sandstones; 3 – Devonian system: limestones, dolomites; 4 – Upper Riphaean era: gerbils with shale interlayers; 5 – Middle Riphaean era: shales, siltstones, sandstones, gravelites, breccias; 6 – Lower Riphaean era: sandstones, shales; 7 – Vadyavozh quarry.

 

Песчаник характеризуется бластопсаммитовой структурой, массивной текстурой с регенерационным кварцевым, реже поровым хлоритовым или глинисто-железистым цементом. Около 90 % обломков представлено кварцем, встречаются зерна политизированных и серицитизированных полевых шпатов. Редкие обломки пород сложены гематит-кварц-серицитовым сланцем, микрокварцитом и мелкокристаллической полевошпат-кварцевой породой. Акцессорные минералы представлены эпидотом, цирконом и монацитом. В песчанике встречены единичные зерна слабо глинизированного обломочного биотита – минерала первого цикла выветривания.

U-Pb датирование и описание детритовых цирконов

Продатировано 110 зерен циркона, анализы с высокой дискордантностью (16 зерен) исключены из рассмотрения. Зерна циркона с дискордантными значениями содержат существенные количества элементов-примесей и по составу сходны с описанными нами ранее на увале Джежимпарма высокофосфористыми цирконами [17, с. 947–963].

Возраст зерен циркона охватывает диапазон от 3170±43 до 1480±49 млн лет (рис. 2, таблица). В рассматриваемой выборке наиболее древние зерна циркона с возрастами 3042±18 – 3170±43 млн лет (5 %) представлены минералами розового цвета, прозрачными, хорошо окатанными, с шероховатой поверхностью, на которой отмечаются небольшие углубления. Внутреннее строение зерен циркона неоднородное, пятнистое. Отмечаются яркие и темные зоны, неровные полосы светло-серого цвета. Встречаются зерна с ромбовидным пятнистым ядром в центре, вокруг которого расходятся чередующиеся темно-серые и светло-серые полосы (рис. 2, а).

 

Рисунок 2. Цирконы из метапесчаников джежимской свиты: I – внутреннее строение по CL-снимкам (слева) и морфология по SE-снимкам (справа), II – гистограмма и кривая плотности вероятности распределения изотопных возрастов

Figure 2. Zircons from metasandstones of the Dzhezhim Formation. I – internal structure from CL images (left) and morphology from SE images (right), II – histogram and probability density curve of isotopic age distribution

 

Результаты U-Pb (LA-ICP-MS) датирования цирконов из песчаника джежимской свиты

Results of U-Pb (LA-ICP-MS) dating of zircons from sandstone of the Dzhezhim Formation

№ точки		Th/U		1σ	Изотопные соотношения						Rho	Возраст, млн лет
					207Pb/ 206Pb	1σ	207Pb/ 235U	1σ	206Pb/ 238U	1σ		206Pb/ 238U	1σ	Pb207/ Pb206	1σ	D, %
1		2		3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
87		0.49		0.01	0.0926	0.0024	3.2359	0.0824	0.2536	0.0028	0.1	1457	15	1480	49	1
31		0.61		0.01	0.1031	0.0014	4.1709	0.0513	0.2937	0.0027	0.2	1660	13	1680	24	1
65		0.64		0.01	0.1058	0.0023	4.2114	0.0876	0.2890	0.0030	0.2	1636	15	1728	39	6
102		0.68		0.01	0.1127	0.0037	5.1315	0.1613	0.3304	0.0041	0.1	1840	20	1843	58	0
110		0.31		0.01	0.1131	0.0039	5.1472	0.1735	0.3304	0.0043	0.1	1840	21	1849	62	0
22		0.61		0.01	0.1134	0.0014	5.2973	0.0595	0.3389	0.0030	0.3	1882	15	1855	22	-1
78		0.22		0.01	0.1135	0.0026	5.2370	0.1174	0.3348	0.0035	0.2	1862	17	1857	41	0
88		0.88		0.01	0.1144	0.0030	5.1961	0.1332	0.3297	0.0037	0.1	1837	18	1870	47	2
109		0.76		0.01	0.1148	0.0039	5.4261	0.1797	0.3429	0.0044	0.1	1900	21	1877	60	-1
49		0.81		0.01	0.1221	0.0020	5.7962	0.0874	0.3447	0.0032	0.2	1909	16	1987	28	4
56		0.21		0.01	0.1155	0.0021	5.1015	0.0868	0.3207	0.0031	0.2	1793	15	1887	32	5
60		0.95		0.01	0.1159	0.0021	5.1476	0.0902	0.3225	0.0032	0.2	1802	15	1893	33	5
11		0.51		0.01	0.1159	0.0013	5.4749	0.0563	0.3427	0.0030	0.3	1900	14	1894	21	0
66		0.02		0.01	0.1161	0.0033	5.3407	0.1486	0.3340	0.0043	0.2	1858	21	1897	50	2
100		0.36		0.01	0.1166	0.0036	5.6258	0.1677	0.3502	0.0042	0.1	1936	20	1904	54	-2
25		0.72		0.01	0.1170	0.0015	5.4281	0.0623	0.3366	0.0030	0.3	1870	15	1911	22	2
7		0.02		0.01	0.1173	0.0020	5.4877	0.0869	0.3394	0.0034	0.2	1884	17	1915	30	2
90		0.48		0.01	0.1177	0.0032	5.4984	0.1438	0.3390	0.0038	0.1	1882	18	1922	48	2
53		0.74		0.01	0.1180	0.0020	5.4354	0.0887	0.3344	0.0032	0.2	1860	16	1926	31	4
93		0.71		0.01	0.1181	0.0034	5.7122	0.1595	0.3511	0.0041	0.1	1940	20	1927	51	-1
50		0.65		0.01	0.1183	0.0019	5.5259	0.0845	0.3392	0.0032	0.2	1883	15	1930	29	3
99		0.28		0.01	0.1182	0.0036	5.6552	0.1667	0.3471	0.0042	0.1	1921	20	1930	53	0
27		0.83		0.01	0.1182	0.0015	5.6165	0.0644	0.3447	0.0031	0.3	1909	15	1930	22	1
18		0.21		0.01	0.1185	0.0015	5.5237	0.0631	0.3383	0.0030	0.3	1879	15	1933	22	3
10		0.63		0.01	0.1190	0.0014	5.5752	0.0577	0.3397	0.0030	0.3	1885	14	1942	21	3
80		0.68		0.01	0.1191	0.0028	5.6574	0.1301	0.3448	0.0037	0.2	1910	18	1943	42	2
67		0.53		0.01	0.1197	0.0025	5.6955	0.1120	0.3454	0.0035	0.2	1913	17	1952	36	2
48		0.52		0.01	0.1203	0.0019	5.6598	0.0849	0.3416	0.0032	0.2	1894	15	1960	28	3
20		1.03		0.02	0.1206	0.0015	5.6478	0.0645	0.3397	0.0030	0.3	1885	15	1966	22	4
83		0.52		0.01	0.1212	0.0031	5.8392	0.1427	0.3499	0.0038	0.1	1934	18	1973	44	2
58		0.83		0.01	0.1215	0.0023	5.7438	0.1012	0.3431	0.0034	0.2	1902	16	1979	33	4
38		0.74		0.01	0.1217	0.0018	5.8529	0.0791	0.3492	0.0032	0.2	1931	15	1981	26	3
1		0.49		0.01	0.1217	0.0014	5.9245	0.0584	0.3530	0.0031	0.3	1949	15	1981	20	2
92		0.17		0.01	0.1225	0.0035	5.7408	0.1572	0.3402	0.0039	0.1	1888	19	1993	49	6
73		0.32		0.01	0.1229	0.0027	6.0149	0.1289	0.3553	0.0037	0.2	1960	18	1999	39	2
86		1.62		0.03	0.1229	0.0033	6.0072	0.1535	0.3549	0.0040	0.1	1958	19	1999	46	2
29		0.35		0.01	0.1237	0.0016	6.1448	0.0720	0.3604	0.0032	0.2	1984	15	2011	23	1
68		0.26		0.01	0.1238	0.0026	6.1568	0.1229	0.3612	0.0037	0.2	1988	17	2011	36	1
51		0.68		0.01	0.1238	0.0022	6.0802	0.1015	0.3566	0.0035	0.2	1966	17	2011	31	2
16		0.43		0.01	0.1239	0.0015	5.9297	0.0640	0.3473	0.0031	0.3	1922	15	2013	21	5
64		1.44		0.03	0.1240	0.0026	5.8700	0.1198	0.3438	0.0036	0.2	1905	17	2014	37	6
85		0.69		0.01	0.1247	0.0032	6.2711	0.1560	0.3651	0.0040	0.1	2006	19	2024	45	1
12		0.77		0.01	0.1250	0.0014	5.8892	0.0601	0.3418	0.0030	0.3	1895	14	2029	20	7
37		0.42		0.01	0.1257	0.0019	6.4819	0.0898	0.3744	0.0035	0.2	2050	16	2038	26	-1
69		0.64		0.01	0.1431	0.0030	7.8730	0.1559	0.3993	0.0041	0.2	2166	19	2265	35	5
108		0.99		0.01	0.1482	0.0051	8.3667	0.2780	0.4095	0.0053	0.1	2213	24	2326	58	5
94		0.69		0.01	0.1496	0.0043	8.8649	0.2488	0.4300	0.0051	0.1	2306	23	2342	49	2
39		0.55		0.01	0.1524	0.0022	9.0952	0.1198	0.4332	0.0040	0.2	2320	18	2373	24	2
103		0.58		0.01	0.1567	0.0051	9.7381	0.3047	0.4509	0.0056	0.1	2399	25	2421	54	1
52		0.71		0.01	0.1582	0.0027	9.4980	0.1537	0.4359	0.0042	0.2	2332	19	2436	29	4
44		0.79		0.01	0.1598	0.0025	9.8713	0.1421	0.4485	0.0042	0.2	2389	19	2453	26	3
1	2		3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
33	0.33		0.01	0.1612	0.0022	10.5094	0.1350	0.4731	0.0044	0.2	2497	19	2468	23	-1
96	0.41		0.01	0.1659	0.0049	10.4614	0.2979	0.4576	0.0054	0.1	2429	24	2517	49	4
55	0.56		0.01	0.1670	0.0030	10.6654	0.1803	0.4635	0.0045	0.2	2455	20	2528	30	3
61	0.51		0.01	0.1688	0.0033	10.7500	0.1987	0.4622	0.0046	0.2	2449	20	2546	32	4
32	0.54		0.01	0.1723	0.0023	10.8462	0.1320	0.4568	0.0041	0.2	2425	18	2581	22	6
13	0.96		0.01	0.1760	0.0021	11.9577	0.1283	0.4928	0.0044	0.3	2583	19	2616	20	1
72	0.61		0.01	0.1766	0.0039	12.1033	0.2551	0.4976	0.0052	0.2	2603	22	2621	36	1
101	1.04		0.02	0.1789	0.0057	12.6471	0.3887	0.5129	0.0063	0.1	2669	27	2643	52	-1
3	0.30		0.01	0.1796	0.0020	12.3282	0.1176	0.4979	0.0043	0.3	2605	19	2649	18	2
63	1.17		0.03	0.1802	0.0049	12.4058	0.3362	0.4998	0.0077	0.3	2613	33	2655	44	2
82	1.03		0.02	0.1807	0.0045	12.3840	0.2988	0.4976	0.0054	0.1	2603	23	2659	41	2
40	1.10		0.02	0.1814	0.0027	12.8638	0.1750	0.5147	0.0048	0.2	2677	20	2666	24	0
107	1.85		0.03	0.1814	0.0061	12.6367	0.4098	0.5054	0.0064	0.1	2637	27	2666	54	1
15	0.75		0.01	0.1827	0.0021	12.5455	0.1295	0.4983	0.0044	0.3	2606	19	2677	19	3
42	0.36		0.01	0.1815	0.0027	12.2842	0.1701	0.4913	0.0045	0.2	2576	20	2667	24	4
98	0.43		0.01	0.1819	0.0055	12.5352	0.3637	0.5002	0.0060	0.1	2615	26	2670	49	2
43	0.89		0.01	0.1818	0.0027	12.4723	0.1758	0.4979	0.0046	0.2	2605	20	2670	25	2
36	0.56		0.01	0.1829	0.0025	12.7779	0.1618	0.5070	0.0046	0.2	2644	20	2680	22	1
45	0.60		0.01	0.1833	0.0028	12.8057	0.1841	0.5071	0.0047	0.2	2644	20	2683	25	1
77	1.10		0.02	0.1837	0.0042	12.4652	0.2772	0.4927	0.0052	0.2	2582	23	2686	38	4
26	0.34		0.01	0.2093	0.0027	15.8706	0.1835	0.5502	0.0050	0.3	2826	21	2900	20	3
5	0.39		0.01	0.1842	0.0021	12.5921	0.1291	0.4957	0.0044	0.3	2595	19	2691	19	4
76	0.73		0.01	0.1845	0.0042	12.7741	0.2802	0.5026	0.0053	0.2	2625	23	2694	37	3
81	2.21		0.03	0.1845	0.0046	12.9894	0.3142	0.5111	0.0057	0.2	2661	24	2694	41	1
70	0.20		0.01	0.1849	0.0039	12.3201	0.2472	0.4838	0.0049	0.2	2544	21	2697	34	6
57	0.16		0.01	0.1858	0.0033	12.9113	0.2183	0.5044	0.0049	0.2	2633	21	2706	29	3
46	0.80		0.01	0.1875	0.0030	13.1145	0.1939	0.5076	0.0048	0.2	2647	21	2721	26	3
54	0.68		0.01	0.1877	0.0035	12.7918	0.2272	0.4947	0.0051	0.2	2591	22	2722	30	5
24	0.63		0.01	0.1880	0.0024	13.7174	0.1600	0.5294	0.0048	0.3	2739	20	2725	21	-1
2	0.08		0.01	0.1883	0.0020	12.7586	0.1201	0.4914	0.0042	0.3	2577	18	2727	18	6
74	0.54		0.01	0.1882	0.0042	13.2920	0.2860	0.5126	0.0053	0.2	2668	23	2727	36	2
35	0.47		0.01	0.1885	0.0027	13.5460	0.1791	0.5215	0.0049	0.2	2705	21	2730	23	1
34	0.58		0.01	0.1891	0.0026	13.3821	0.1667	0.5136	0.0047	0.2	2672	20	2735	22	2
23	0.52		0.01	0.1896	0.0023	13.6929	0.1532	0.5241	0.0047	0.3	2717	20	2739	20	1
21	0.49		0.01	0.1977	0.0024	14.8381	0.1626	0.5447	0.0049	0.3	2803	20	2807	20	0
14	0.51		0.01	0.1979	0.0023	14.7072	0.1555	0.5391	0.0048	0.3	2780	20	2809	19	1
75	0.38		0.01	0.2035	0.0046	15.1819	0.3302	0.5415	0.0057	0.2	2790	24	2855	36	2
28	0.60		0.01	0.2124	0.0027	16.1179	0.1845	0.5506	0.0049	0.3	2828	20	2924	20	3
9	0.87		0.01	0.2286	0.0026	19.0679	0.1962	0.6050	0.0054	0.3	3050	22	3042	18	0
17	0.48		0.01	0.2324	0.0027	19.3416	0.2004	0.6039	0.0053	0.3	3046	21	3068	18	1
71	0.52		0.01	0.2405	0.0052	20.0767	0.4193	0.6061	0.0063	0.2	3054	25	3123	34	2
106	0.60		0.01	0.2428	0.0081	20.6983	0.6654	0.6186	0.0078	0.1	3104	31	3138	52	1
89	0.35		0.01	0.2476	0.0068	21.0106	0.5569	0.6159	0.0073	0.2	3093	29	3170	43	2

 

Наибольшее количество зерен имеют датировки 2265±35 – 2924±20 млн лет. Среди них выделяется две группы, первая – в интервале 2265±35 – 2546±32 млн лет (12 %). Циркон этой группы представлен окатанными округлыми, грушевидными и удлиненными (К_удл. 1–2) непрозрачными зернами темно-розового цвета. Поверхность шероховатая, редко встречаются гладкие грани сохранившейся призмы. В структуре циркона отмечается секториальная зональность, характеризующаяся чередованием темно-серых и светло-серых прямолинейных секторов (рис. 2, б). Вторая группа – 2581±22 – 2924±20 млн лет (35 %) – это в различной степени удлиненные прозрачные зерна циркона (К_удл. 2–3 и 2–5) светло-розового цвета, в которых угадывается дипирамидально-призматический облик, и их обломки. Поверхность зерен шероховатая. Встречается гладкая поверхность граней призмы (рис. 2, в). На изображениях видна осцилляционная зональность.

В диапазоне 1843±58 – 2038±26 млн лет условно выделяются три временных интервала. В интервале 1843±58 – 1877±60 млн лет (6 %) циркон представлен удлиненными окатанными непрозрачными зернами розового цвета с гладкой поверхностью (К_удл. 1–3, 1–4) и их обломками. Внутреннее строение однородное. В одном зерне можно наблюдать пятнистую структуру, магматическую зональность. Встречаются окатанные ядра (рис. 2, г).

Интервал 1887±32 – 1981±26 млн лет (24 %) – хорошо окатанные округлые непрозрачные зерна темно-розового цвета. В структуре большей части зерен отмечаются светлые ядра, на краях видна осцилляционная зональность или чередование ярких и темных полос. Вероятнее всего, в этой группе представлены хорошо окатанные обломки дипирамидально-призматического циркона (рис. 2, д).

Интервал 1987±28 – 2038± 26 млн лет (15 %) – окатанные, почти изометричные непрозрачные зерна бордового цвета, в которых иногда можно обнаружить реликты призматического габитуса. Поверхность минерала чаще всего гладкая, местами шероховатая. Циркон характеризуется неоднородным внутренним строением, наблюдаются разупорядоченные полосы серого на фоне темно-серого цвета (рис. 2, е).

Возрасты единичных зерен составляют: 1480±49 млн лет – обломок прозрачного циркона бледно-розового цвета с гладкой поверхностью и однородным внутренним строением, 1680±24 млн лет – хорошо окатаннное удлиненное непрозрачное зерно темно-розового цвета с равномерно шероховатой поверхностью и однородным внутренним строением (рис. 2, ж), и 1728±39 млн лет – хорошо окатанное удлиненное (К_удл. 1–3) прозрачное зерно светло-розового цвета с шероховатой ямчатой поверхностью и внутренним строением, характеризующимся неравномерным чередованием ярко-серых и серых полос (рис. 2, з).

Зерна циркона различаются по величине Th/U отношения, зависящего от их происхождения [18; 19, с. 73–78; 20, с. 1–37; 21, с. 122–138; 22, с. 117–133]. Отношения Th/U в датированных зернах циркона из песчаников джежимской свиты варьируют в пределах от 0.02 до 2.21 (таблица, рис. 3).

 

Рисунок 3. Диаграмма зависимости величины Th/U в зернах детритового циркона из песчаников джежимской свиты от их возраста

Figure 3. Dependency diagram of the Th/U value in detrital zircon grains from sandstones of the Dzhezhim Formation on their age

 

Большинство фигуративных точек зерен циркона всех возрастных диапазонов укладываются в интервал значений 0.3<Th/U<1.1, характерных для большинства магматических и метаморфических горных пород. В пяти зернах позднепалеопротерозойской популяции и одном неоархейском зерне значения Th/U меньше порогового (0.3), характерного для цирконов из метаморфических пород и жильных образований [21, с. 123–138]. Аномально низкие значения Th/U отмечены в трех зернах циркона с низким содержанием Th, источником которых могут быть низкотемпературные граниты [23, с. 635–638]. Источником зерен циркона с величинами Th/U 0.5–0.8 могут быть гранитоиды и метаморфические породы амфиболитовой фации [18; 22, с. 117–133]. Зерна циркона с высокими значениями Th/U (0.8–1.1) свойственны породам высокой степени метаморфизма, а четыре зерна с наиболее высокими значениями (1.44–2.21) могут происходить из мантийных пород основного состава [24, с. 295–312].

Результаты и их обсуждение

Особенности морфологии, внутреннего строения и U-Pb датирование циркона из метапесчаников джежимской свиты указывают на поступление терригенного материала в осадочную толщу из нескольких источников, разноудаленных друг от друга. Вероятным первичным источником зерен циркона с мезо- и неоархейскими датировками могли быть породы, принимающие участие в строении кристаллического фундамента Волго-Уральской и Сарматской частей Восточно-Европейской платформы. Большинство зерен циркона этой популяции представлены окатанными изометричными и удлиненными формами. Встречаются удлиненные призматические кристаллы с сохранившимися гранями и сглаженными ребрами.

Зерна циркона с возрастами 1987±28 – 2038±26 млн лет могут быть связаны с гранитоидами, внедрением которых сопровождались коллизионные процессы, сопряженные с формированием Волго-Сарматского орогена [25, с. 427–432; 26, с. 23–45]. В двух зернах с возрастами 1915±30 и 1897±50 млн лет отмечены аномально низкие значения Th/U. Оба зерна характеризуются идеальной окатанностью (К_удл. 1.1 и 1.0), отсутствием зональности и неравномерной пятнистой окраской в CL-изображении. В качестве источника этих зерен можно предположить эклогитовые комплексы Лапландско-Беломорского пояса в восточной части Балтийского щита [27, с. 5–10]. Образование циркона популяции 1843±58 – 1877±60 млн лет может быть связано с проявлениями анорогенного магматизма на окраинах Фенноскандии [25, с. 427–432]. Источниками зерен с датировками 1480±49, 1680±24 и 1728±39 млн лет, соответствующими по возрасту готской аккреционной фазе на западной окраине Балтики, могли быть породы, участвовавшие в строении аккреционно-коллизионного Свеко-Норвежского мегаблока [26, с. 23–45].

Вероятным первичным источником зерен циркона с мезо- и неоархейскими датировками 2265±35 – 2924±20 млн лет могли быть породы, принимающие участие в строении кристаллического фундамента Волго-Уральской и Сарматской частей древнего остова Восточно-Европейской платформы. Большинство зерен циркона этой популяции по значениям отношения Th/U (рис. 3) попадают в характерный для гранитов интервал 0.5–0.8 [18] и представлены окатанными овальными и округлыми зернами. Редко встречаются удлиненные призматические кристаллы с сохранившимися гранями и сглаженными ребрами. Два зерна с аномально высокими значениями Th/U и возрастами 2694±41 и 2666±54 млн лет представлены остроугольным обломком и окатанным с круглым сечением удлиненным зерном с четко проявленной тонкой CL-зональностью.

Мы сопоставили полученные результаты датирования зерен детритового циркона из метапесчаников средней подсвиты джежимской свиты Немской возвышенности (рис. 1, 4) с возрастами зерен циркона из верхнерифейских толщ Урала и Тимана: нижней подсвиты джежимской свиты возвышенности Джежимпарма – карьеры Асыввож [7, с. 798–805] и Джежим [16, с. 166–169], паунской свиты Среднего Тимана [15, с. 166–169], румяничной свиты Северного Тимана [14, с. 14–26], зильмердакской свиты Южного Урала [13, с. 642], хобеинской свиты Приполярного Урала [11, с. 741–760], минисейшорской свиты Полярного Урала [12, с. 488–492].

На схеме сопоставления (рис. 4) видно, что песчаники джежимской свиты Немской возвышенности содержат большее количество цирконов с древними датировками, чем их стратиграфические аналоги из северной и средней частей Тиманского кряжа. Возраст обломочных цирконов нижней подсвиты джежимской свиты возвышенности Джежимпарма отчасти совпадает с возрастом цирконов изученной пробы, отличаясь присутствием средне-верхнерифейских датировок. Это может быть обусловлено изменением области питания – выведением из области размыва расположенных на окраине гранитных массивов в результате продвижения береговой линии вглубь палеоконтинента.

 

Рисунок 4. Схема сопоставления U/Pb-возрастов детритовых цирконов из верхнерифейских отложений Урала и Тимана

Условные обозначения: 1–3 – фазы орогении: 1 – Свеко-Норвежская (Гренвильская); 2 – Дано-Полонская, Телемаркская и Готская; 3 – Свекофеннская; 4–5 – тектонические события: 4 – кратонизация Прото-Балтики; 5 – формирование неоархейских комплексов протократонов. Цифры в квадратах и ссылки на работы авторов соответствуют рис. 1.

Figure 4. Scheme of comparison of U/Pb ages of detrital zircons from the Upper Riphaean deposits of the Urals and Timan

Symbols: 1–3 - phases of orogeny: 1– Sveko-Norwegian (Grenville); 2 – Dano-Polonskaya, Telemarkskaya and Gothic; 3 – Svecofennian; 4–5 - tectonic events: 4 – cratonization of Proto-Baltics; 5 – formation of Neoarchean protocratonic complexes. Figures in squares and references (links to the authors’ works) correspond to Figure 1.

 

Проведенное сравнение позволяет сделать вывод о широтной смене источников детритовых цирконов, уменьшении с севера на юг доли молодых зерен за счет сокращения области размыва. На относительно небольшой территории Тимано-Североуральского региона накопление терригенных толщ происходило при разных условиях. Источники детритового циркона Северного и Среднего Тимана сходны с источниками циркона севера Урала, включая Приполярный, Полярный и Северный Урал. Значения возрастов циркона из разрезов Южного Урала сходны со с таковыми для Южного Тимана. По мере продвижения на юг молодых значений становится меньше, появляются новые пики с возрастами 2100 и 2500 млн лет, соответствующие не задействованным в формировании более северных разрезов источникам обломочного материала. На графике самого южного разреза Тиманской гряды присутствует только два древних пика. Не исключено, что на Немской возвышенности отложения имеют более древний возраст и представляют нижние, по сравнению со вскрытыми карьером Асыввож на увале Джежимпарма, горизонты джежимской свиты.

Заключение

В результате датирования зерен детритового циркона из метапесчаников средней подсвиты джежимской свиты на Немской возвышенности установлено, что породы сформировались не раньше, чем на рубеже нижнего и верхнего протерозоя. Формирование состава отложений проходило преимущественно за счет привноса в осадочный бассейн терригенного материала из разрушавшихся кристаллических комплексов фундамента Восточно-Европейской платформы – древних глубоко метаморфизованных образований кратонов, а также гранитоидов, внедрение которых сопровождало коллизионные процессы в ходе формирования Волго-Уральского, Волго-Сарматского орогенов и образования континента Прото-Балтики. Песчаники Немской возвышенности Южного Тимана по литологическим параметрам, положению в разрезе, полученным данным о возрасте обломочных цирконов сходны с подобными образованиями на Южном Урале и, вероятно, формировались в едином осадочном бассейне за счет разрушения и переотложения материала кристаллических комплексов древнего фундамента Восточно-Европейской платформы. Вариации встречаемости цирконов наиболее древней популяции обусловлены различной интенсивностью разрушения отдельных блоков древнего фундамента. Различия в возрасте цирконов из нижней и средней подсвит джежимской свиты можно объяснить постепенным, по мере накопления более чем 700-метровой терригенной толщи, уменьшением области размыва, смещением с территории, где были развиты комплексы активных континентальных окраин, в сторону континента – центральных районов Волго-Уралии.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

¹ Здесь и далее описание геологического строения приводится по: «Групповая геологическая съемка м-ба 1 : 200 000 на территории листов P-40-XX, P-40-XXVI». Ответственный исполнитель: Кириллин С. И. Сыктывкар. 2002 г.

About the authors

Oksana V. Grakova

Institute of Geology named after academician N. P. Yushkin, Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ovgrakova@geo.komisc.ru
ORCID iD: 0000-0001-5917-9218

Candidate of Sciences (Geology and Mineralogy), Researcher

Russian Federation, Syktyvkar

Natalia Yu. Nikulova

Institute of Geology named after academician N. P. Yushkin, Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: Nikulova@geo.komisc.ru
ORCID iD: 0000-0002-1511-6124

Doctor of Sciences (Geology and Mineralogy), Leading Researcher

Russian Federation, Syktyvkar

Valentin B. Khubanov

Geological Institute named after N. L. Dobretsov of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: khubanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5237-6614

Candidate of Sciences (Geology and Mineralogy), Head of Laboratory

Russian Federation, Ulan-Ude

References

Supplementary files