Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 491, № 1, стр. 33-37
ПЕРВЫЕ ДАННЫЕ О ВОЗРАСТЕ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ СЛАНЦЕВ ТАЗОВСКОГО ПОЛУОСТРОВА (АРКТИКА, ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ)
К. С. Иванов 1, *, академик РАН В. А. Коротеев 1, Ю. В. Ерохин 1, В. С. Пономарев 1, А. В. Травин 2, 3, 4
1 Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого, Уральское отделение Российской академии наук
Екатеринбург, Россия
2 Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева, Сибирское отделение Российской академии наук
Новосибирск, Россия
3 Новосибирский государственный университет
Новосибирск, Россия
4 Новосибирский государственный технический университет
Новосибирск, Россия
* E-mail: ivanovks@igg.uran.ru
Поступила в редакцию 19.01.2020
После доработки 28.01.2020
Принята к публикации 29.01.2020
Аннотация
Выполнено 40Ar/39Ar-датирование метаморфических сланцев Тазовского полуострова Западной Сибири, отобранных из фундамента по разрезу скважины Лензитская № 77. В пробе с глубины 3503 м получен возраст 251.6 ± 3.5 млн лет, в пробе с глубины 3515 м – 271.2 ± 3.5 млн лет. Датировка ≈271 млн лет отражает возраст метаморфизма сланцев. Метаморфизм проходил под влиянием мощного тектоно-магматического события, связанного с началом заложения пермско-триасовых рифтов и излияния базальтов. Датировка ≈252 млн лет совпадает по времени с периодом наиболее интенсивного формирования рифтов субмеридионального простирания в фундаменте Западно-Сибирской платформы. Этот процесс сопровождался растяжением и утонением земной коры региона, с выведением комплексов средней коры на приповерхностный уровень. Возрастной рубеж ≈250 млн лет, синхронный с формированием Сибирской провинции плато базальтов, практически повсеместно проявлен и устанавливается в метаморфических и интрузивных комплексах Западной Сибири и Урала.
Фундаменты нефтегазоносных провинций остаются одними из немногих в той или иной мере перспективных, но пока недостаточно изученных объектов. Причем наиболее перспективны на нефть и газ гранитоиды фундаментов и, зачастую, также и их метаморфическое обрамление ([1–3] и др.). Полуостров Ямал и ближайшие к нему регионы, в том числе и Тазовский полуостров, – главная газовая провинция нашей страны, и одно из немногих мест этой части Арктики, где кристаллический фундамент, пусть и с большим трудом, но все же доступен для непосредственного изучения. При этом геохронологических исследований здесь проведено пока крайне недостаточно (см. [4, 5]), в первую очередь из-за того, что породы, пригодные для датирования, из фундамента выбуриваются весьма редко. Так, нами установлен позднепермский возраст гранитоидов из кристаллического основания Южного Ямала [6].
Лензитская нефтегазоразведочная площадь, на территории которой в 1985 г. при бурении поисковой скважины № 70 было открыто Лензитское нефтяное месторождение, расположена в юго-западной части Тазовского полуострова на южном побережье Обской губы, в 265 км к востоку от города Салехарда (см. рис. 1). По [5], скважиной Лензитская № 70 на глубине ниже 3500 м вскрыты породы доюрского фундамента, представленные зелеными сланцами. Указано [4, 5], что на Лензитской площади выделены верхнепротерозойские нерасчлененные метаморфические образования. Отмечается, что на Медвежьей нефтегазоразведочной площади, расположенной южнее, скважиной № 1001 в интервале 4458–4605 м, а также Соснинской (скв. № 16) и Угутской (скв. № 73) нефтегазоразведочных площадях вскрыты близкие по минеральному составу сланцы. Но необходимо отметить, что позднепротерозойский возраст этих метаморфических сланцев был принят лишь условно, например, на основании близости их по составу и уровню метаморфизма с метаморфитами нижней подсерии сухопитской серии верхнего протерозоя Енисейского кряжа ([7] и др.), отстоящего от Тазовского полуострова примерно на 1.5 тыс. км.
Нами изучены кварц-хлорит-слюдистые сланцы из доюрского фундамента, вскрытые скважиной Лензитская 77. Исследованный керн представлен мелкозернистыми, сильно деформированными кварц-хлорит-серицитовыми сланцами (глубина 3502–3507 м) и более массивной кварц-хлорит-серицит-карбонатной породой (глубина 3515–3516 м), образованными по осадочному субстрату. Минеральный состав пород следующий: мусковит, реже алюмоселадонит, кварц, шамозит, кальцит, плагиоклаз и пумпеллиит-(Fe2+). Из акцессорных и рудных минералов установлены рутил, фторапатит, монацит-(Се), циркон, халькопирит и пирит. Вторичных изменений, включая так называемое “выветривание”, породы не претерпели. Температура образования этих метаморфических сланцев определяется как 350–360°C (с помощью хлоритового геотермометра [8]). Полученные расчетные данные близки к верхней границе пренит-пумпеллиитовой фации метаморфизма.
Сильно деформированные сланцы образуют небольшие зоны (менее 5 м) в матрице кварц-хлорит-серицит-карбонатных пород. Сланцы представляют собой рассланцованные тектониты, вероятно развившиеся по зонам разломов. Это сопровождалось изменениями минерального и химического состава пород (см. табл. 1). По микроэлементному составу эти породы тоже отличаются. Так, в карбонат-содержащих породах концентрации бария, стронция, марганца и железа существенно выше, чем в сланцах.
Таблица 1.
Глубина, м | 3503 | 3515 |
---|---|---|
порода | кварц-хлорит-серицитовый сланец | кварц-хлорит-серицит-карбонатная порода |
P2O5 | 0.09 | 0.10 |
SiO2 | 68.80 | 42.96 |
TiО2 | 0.69 | 0.88 |
Al2O3 | 14.73 | 16.06 |
Fe2O3 | 2.11 | 3.80 |
FeO | 4.23 | 4.62 |
MnO | 0.05 | 0.19 |
MgO | 2.85 | 3.83 |
CaO | 0.37 | 13.14 |
Na2O | 1.68 | 1.28 |
K2O | 1.96 | 1.98 |
П.п.п. | 2.70 | 11.50 |
Сумма | 100.27 | 100.35 |
Метаморфические породы, подобные Лензитским метаморфическим сланцам, установлены также в фундаменте приуральской части Западно-Сибирской платформы, где они обрамляют гранитные массивы и слагают крупный Шаимско-Кузнецовский мегантиклинорий ([9] и др.). При этом сланцы из фундамента Лензитской площади достаточно сильно отличаются от рядом расположенных кварц-слюдисто-хлоритовых сланцев из доюрского основания Западно-Яротинской площади (южная часть полуострова Ямал). В последних обнаружены глиноземистый хлорит (донбассит), гояцит, доломит, сфалерит, галенит, кобальтин, самородные медь и серебро [10], не характерные для сланцев Лензитской площади.
Учитывая отсутствие вторичных изменений в сланцах Лензитской площади, нами был определен их возраст 40Ar/39Ar-методом в ЦКП “Многоэлементных и изотопных исследований СО РАН” (под руководством А.В. Травина). Сланцы исследовались методом ступенчатого прогрева в кварцевом реакторе с малоинерционной печью внешнего прогрева. Облучение проб производилось в кадмированном канале исследовательского ВВР–К-реактора Томского политехнического университета. Для калибровки нейтронного потока между образцами помещали навески стандартного образца биотита МСА-11 (возраст 311 млн лет). Детальнее методика описана в [11].
Две пробы для 40Ar/39Ar-исследования отобраны нами по разрезу скважины Лензитская № 77 с глубин 3503 и 3515 м. По выделенной монофракции слюды в первой пробе сланцев был получен 40Ar/39Ar-возраст 251.6 ± 3.5 млн лет (рис. 2А), а во второй, более глубокой (и более массивной) пробе 40Ar/39Ar-возраст оказался 271.2 ± 3.5 млн лет (рис. 2Б). Полученные датировки, по всей видимости, соответствуют закрытию K/Ar-изотопной системы мусковита при ~366°С. Учитывая, что температура формирования сланцев несколько ниже температуры закрытия изотопной системы, датировка является оценкой возраста метаморфизма, примерно соответствующего нижнему ярусу средней перми (Roadin ≈ 273–269 млн лет, по Международной стратиграфической шкале). Метаморфизм осадков проходил в PT-условиях средней коры (т.е. сразу глубже 10 км), по всей видимости, отчасти под влиянием мощного тектоно-магматического события – начала заложения пермско-триасовых рифтов и началом излияния базальтов [12]. Интересно, что полученный здесь возраст метаморфизма ≈271 млн лет близок к возрасту коллизионного метаморфизма в складчатых системах, обрамляющих эту, полярную часть Западно-Сибирской платформы, как с запада (Урал), так и с востока (Таймыр) ([13] и др.).
Более молодая датировка сланцев в ≈252 млн лет практически точно совпадает по времени с периодом наиболее интенсивного формирования рифтов субмеридионального простирания в фундаменте Западно-Сибирской платформы. Этот процесс сопровождался ([3, 9, 14] и др.) растяжением и утонением земной коры региона с выведением комплексов средней коры (в том числе и лензитских метаморфических сланцев) на приповерхностный уровень. Этот возрастной рубеж (≈250 млн лет) совпадает с временем формирования Сибирской трапповой провинции, и практически повсеместно проявлен и устанавливается в метаморфических и интрузивных комплексах Западной Сибири и Урала, как время одного из последних тектоно-термальных событий. В обнаженных частях Урала установлено [14], что выведение глубинных метаморфических и магматических комплексов на уровень верхней коры происходило в раннем триасе по маломощным зонам разломов, также, как и на Лензитской площади.
В Западной Сибири установлено, что главные месторождения нефти приурочены к бортам триасовых рифтов. Это вызвано тем, что рифты дренируют верхнюю мантию, а деформации чехла определяются фундаментом. Толщина фундамента в среднем в 14 раз больше толщины чехла. С учетом средней прочности пород фундамента (153 ± 10 МПа) его прочность на два порядка превышает прочность чехла. Сиалические блоки, считавшиеся докембрийскими, сложены легкими гранитами и метаморфитами. Они вышли на уровень верхней коры при триасовом рифтогенезе и продолжали “всплывать”, что сформировало над ними антиформы в чехле, которые заполнились нефтью [15].
Список литературы
Арешев Е.Г., Гаврилов В.П., Донг Ч.Л. и др. Геология и нефтегазоносность фундамента Зондского шельфа. М.: “Нефть и газ”. 1997. 288 с.
Бочкарев В.С., Брехунцов А.М., Нестеров (мл.) И.И. и др. О целенаправленном изучении перспектив нефтегазоносности палеозойских комплексов Западной Сибири // Горные ведомости. 2018. № 5. С. 6–19.
Иванов К.С., Федоров Ю.Н., Пономарев В.С. и др. Природа и возраст метаморфических пород фундамента Западно-Сибирского мегабассейна (по данным изотопного U-Pb-датирования) // ДАН. 2012. Т. 443. № 2. С. 198–202.
Скоробогатов В.А., Строганов А.В., Копеев В.Д. Геологическое строение и газонефтеносность Ямала. М.: ООО “Недра-Бизнесцентр”. 2003. 353 с.
Брадучан Ю.В., Василенко Е.П., Воронин А.С. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 1 000 000 (третье поколение). Серия Западно-Сибирская. Лист Q-43 – Новый Уренгой. Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ. 2015. 320 с.
Ерохин Ю.В., Иванов К.С., Коротеев В.А. и др. Цирконология гранитоидов из фундамента Ямала (возраст и состав включений) // ДАН. 2018. Т. 481. № 1. С. 67–70.
Лиханов И.И., Ревердатто В.В., Козлов П.С. и др. Тейский полиметаморфический комплекс Заангарья Енисейского кряжа как пример совмещенной зональности фациальных серий низких и умеренных давлений // ДАН. 2011. Т. 436. № 4. С. 509–514.
Cathelineau M., Neiva D. A Chlorite Solid Solution Geothermometer the Los Asufres (Mexico) Geothermal System // Contrib. Mineral. Petrol. 1985. V. 91. P. 235–244.
Иванов К.С., Федоров Ю.Н., Ерохин Ю.В. и др. Геологическое строение фундамента Приуральской части Западно-Сибирского нефтегазоносного мегабассейна. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН. 2016. 302 с.
Ерохин Ю.В., Хиллер В.В., Иванов К.С. и др. Минералогия метаморфических сланцев из доюрского основания южной части полуострова Ямал // Литосфера. 2014. Т. 14. № 5. С. 136–140.
Травин А.В., Юдин Д.С., Владимиров А.Г. и др. Термохронология чернорудской гранулитовой зоны (Ольхонский регион, Западное Прибайкалье) // Геохимия. 2009. Т. 11. С. 1181–1199.
Иванов К.С., Ерохин Ю.В. О времени заложения системы триасовых рифов Западной Сибири // ДАН. 2019. Т. 486. № 1. С. 88–92.
Верниковский В.А., Неймарк Л.А., Пономарчук В.А. и др. Геохимия и возраст коллизионных гранитоидов и метаморфитов Карского микроконтинента (Северный Таймыр) // Геология и геофизика. 1995. Т. 36. № 12. С. 50–64.
Смирнов В.Н., Иванов К.С. Структурные связи Урала и Западной Сибири: единый этап формирования на границе перми и триаса // ДАН. 2019. Т. 488. № 3. С. 294–297.
Иванов К.С., Лац С.А., Коротеев В.А. и др. Главные причины закономерности размещения месторождений нефти Западно-Сибирской платформы // ДАН. 2018. Т. 481. № 3. С. 285–288.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Доклады Российской академии наук. Науки о Земле