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 234

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

Полный текст (PDF)

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.

Ключевые слова: метаморфические сланцы, 40Ar/39Ar-возраст, фундамент, Западно-Сибирская платформа, Тазовский полуостров, Арктика

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 ([13] 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.

Рис. 1.

Схема расположения скважины № 77 Лензитской площади на полуострове Тазовский; серым фоном показаны триасовые рифты и грабены в фундаменте Западной Сибири, по ([2, 4, 5] и др.).

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.

Химический состав (в вес.%) пород из Лензитской скважины № 77

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

Примечание: Анализы выполнены в лаборатории ФХМИ в ИГГ УрО РАН (Екатеринбург).

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.).

Рис. 2.

40Ar/39Ar-возрастные спектры метаморфических пород из доюрского основания Лензитской площади. а – проба с глубины 3503 м, б – проба с глубины 3515 м.

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

  1. Арешев Е.Г., Гаврилов В.П., Донг Ч.Л. и др. Геология и нефтегазоносность фундамента Зондского шельфа. М.: “Нефть и газ”. 1997. 288 с.

  2. 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.

  3. 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.

  4. Скоробогатов В.А., Строганов А.В., Копеев В.Д. Геологическое строение и газонефтеносность Ямала. М.: ООО “Недра-Бизнесцентр”. 2003. 353 с.

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. Cathelineau M., Neiva D. A Chlorite Solid Solution Geothermometer the Los Asufres (Mexico) Geothermal System // Contrib. Mineral. Petrol. 1985. V. 91. P. 235–244.

  9. 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.

  10. 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.

  11. 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.

  12. Иванов К.С., Ерохин Ю.В. О времени заложения системы триасовых рифов Западной Сибири // ДАН. 2019. Т. 486. № 1. С. 88–92.

  13. 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.

  14. 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.

  15. 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.