Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 491, № 2, стр. 5-9

Кварцевые песчаники и кварциты представляют продукты длительного выветривания, в процессе которого уничтожаются все неустойчивые компоненты и сохраняются только обломки кварца. Формирование этих толщ происходит в пределах континентальных блоков на значительном удалении от горных сооружений и, как правило, отражает периоды тектонической стабилизации континентальных массивов. В западных областях Центрально-Азиатского складчатого пояса кварциты распространены в пределах докембрийских микроконтинентов Казахстана, Северного и Срединного Тянь-Шаня [1].

В киргизском Северном Тянь-Шане (СТШ) кварцитовые толщи развиты в Макбальском и Бурханском антиклинориях, протягивающихся от западного окончания Киргизского хребта до района южнее оз. Иссык-Куль (рис. 1). В Киргизском хребте кварциты локализуются на двух уровнях. Нижнему уровню отвечают кварциты макбальской свиты, развитые в ядре Макбальского антиклинория [2]. Более высокому структурному уровню отвечают кварциты оввской свиты, обнажающиеся на северо-восточном крыле этого антиклинория. В Бурханском антиклинории аналогом оввской свиты считаются кварциты джельдысуйской свиты. Кварциты макбальской свиты ассоциируют с кварц–гранат–слюдяными-сланцами и вмещают тела эклогитов. Уровень метаморфизма пород оввской и джельдысуйской свит не превышает зеленосланцевой фации [2].

Рис. 1.

Геологическая карта Северного Тянь-Шаня (СТШ) по [3] с изменениями. 1–7 – СТШ: 1 – толщи докембрия, кембрия и нижнего ордовика; 2 – кембрийские и нижнеордовикские вулканиты континентального блока (а), и океанической дуги и офиолитов Киргизско-Терскейской зоны (б); 3 – неопротерозойские и нижнепалеозойские отложения Каратау-Таласского зоны; 4 – терригенные и вулканические толщи ордовика и силура; 5 – гранитоиды ордовика и силура; 6–7 – девон, карбон и пермь: 6 – терригенные отложения, 7 – вулканиты; 8 – гранитоиды девона, карбона и перми; 9 – Срединный Тянь-Шань; 10 – Южный Тянь-Шань; 11 – мезозой и кайнозой (а), водоемы и ледники (б); 12 – разломы; 13 – государственная граница; 14 – города; 15 – пробы и их номера. На врезке – положение СТШ в структуре Урало-Монгольского пояса. Сокращения: МА – Макбальский антиклинорий, БА – Бурханский антиклинорий, СТШ, СрТШ и ЮТШ – Северный, Срединный и Южный Тянь-Шань соответственно, ТФР – Таласо-Ферганский разлом, ЛН – Линия Николаева, ЮТС – Южно-Тянь-Шаньская сутура, ВЕП – Восточно-Европейская платформа, КНР – Китайская Народная Республика.

Проводившееся ранее U-Pb (TIMS) датирование фракций цирконов из кварцитов макбальской свиты позволило рассчитать изохрону с верхним пересечением 2025 ± 19 млн лет, проинтерпретированным как вероятный возраст метаморфического события и перезапуска U-Pb изотопной системы в цирконах [2]. Оввская и джельдысуйская свиты ранее не датировались. Различными авторами они относились как к докембрию, так и к нижнему палеозою на основании определений проблематичных окаменелостей в нижележащих карбонатных породах [4, 5].

С целью уточнения возрастов и корреляции кварцитовых толщ СТШ нами изучены цирконы в четырех пробах из кварцитов макбальской, оввской и джельдысуйской свит. U-Pb датирование цирконов производилось в университете Эдмонтона (Канада) методом LA-ICP-MS. Во всех образцах датировалось по 130 зерен, но далее рассматривались только значения возраста с дискордантностью менее 10% и не требующие поправок на обыкновенный свинец. Возраст цирконов рассчитывался по отношению ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb. Результаты датирования представлены на рис. 2, где также указаны значения возраста всех статистически значимых максимумов, рассчитанных в AgePick [6] и образованных тремя и более зернами.

Рис. 2.

Распределение значений U-Pb возрастов обломочных цирконов в кварцитах макбальской, оввской и джельдысуйской свит Северного Тянь-Шаня.

Макбальская свита опробована в центральной части Макбальского антиклинория (рис. 1). Образец А-1840 (42°41′59″ с.ш. 72°09′29″ в.д) представляет собой белый полосчатый среднезернистый кварцит, состоящий на 100% из обломков кварца. В шлифах наблюдаются неровные границы и взаимные прорастания обломков, отражающие существенный метаморфизм пород. Из 117 зерен циркона, вынесенных на диаграмму, 91 зерно имеют палеопротерозойские возрасты, образующие доминирующий максимум около 1840 млн лет, и 26 – архейские возрасты, образующие два незначительных пика (рис. 2а).

Оввская свита опробована на северо-восточном фланге Макбальского антиклинория (рис. 1) в стратотипическом разрезе по саю Овва. Образцы А-1826 (42°35′54″ с.ш. 72°26′41″ в.д.) и А-1824 (42°36′27” с.ш. 72°27′16” в.д.), отобранные, соответственно, из нижней и верхней подсвит, представляют собой мелкозернистые плитчатые кварциты коричневой и светло-серой окраски. Породы состоят на 90–95% из обломков кварца с небольшой примесью измененных полевых шпатов и обломков пород. В образце А-1826 из 101 зерна мезопротерозойский возраст имеют 83 зерна, палеопротерозойский – 15 и архейский – 3 зерна. Выделяются максимумы с возрастами 1108, 1231, 1341, 1390, 1458 и 1667 млн лет (рис. 2б). В образце А-1824 из 118 зерен в 106 зафиксирован мезопротерозойский возраст, в 6 – палеопротерозойский и в 6 – архейский возраст. Выделяются максимумы со значениями возраста 1122, 1228, 1373, 1455 и 1658 млн лет (рис. 2в).

Джельдысуйская свита опробована на западе Бурханского антиклинория в хр. Каракатты (рис. 1). Образец А-1808 (41°59′50” с.ш. 75°27′03” в.д.) представляет собой мелко-среднезернистый неяснослоистый желтовато-серый кварцит, содержащий 85–90% обломков кварца и 10–15% обломков измененных полевых шпатов и других горных пород. На диаграмму вынесены значения для 101 зерна, из которых 81 имеют мезопротерозойский возраст, 13 – палеопротерозойский и 7 – архейский возраст. Выделяются максимумы со значениями возраста 1186, 1322, 1445, 1689 и 1791 млн лет (рис. 2г).

В большинстве зерен во всех четырех пробах на микрофотографиях в режиме катодолюминисценции видна тонкая, контрастная зональность, характерная для магматических цирконов. О магматическом происхождении свидетельствуют также низкие (<10) U/Th-отношения у подавляющего большинства зерен. Метаморфические каймы и обрастания зерен отсутствуют. Эти черты, как и распределения значений возраста с многочисленными максимумами (рис. 2) свидетельствуют о том, что изученные образцы не претерпевали метаморфизма, достаточного для перезапуска U-Pb изотопной системы в цирконах. Значения возраста цирконов, следовательно, характеризуют источники сноса, но не время метаморфизма кварцитов.

Отсутствие цирконов со значениями возраста менее 1727 млн лет в кварцитах макбальской свиты (А-1840) и обилие намного более молодых цирконов в развитой здесь же оввской свите (А-1826 и А-1824) предполагает, что эти две толщи представляют собой два разновозрастных уровня. Совместно с гранат–слюдяными-сланцами вышележащей нельдинской свиты, имеющей близкий возраст наиболее молодого кластера цирконов [7], кварциты макбальской свиты отражают древнейший, вероятно, палеопротерозойский этап накопления кварцито-сланцевых толщ в западных областях Центрально-Азиатского складчатого пояса.

Согласно тесту Колмогорова–Смирнова, распределения значений возраста цирконов в кварцитах оввской и джельдысуйской свит (образцы А1808, А1824, А1826) являются статистически неразличимыми – величина Р колеблется в пределах 0.7–0.8. Высокое сходство свидетельствует о том, что цирконы происходят из одного источника и предполагает близкие возраста накопления толщ. В этих образцах датировано лишь одно зерно с возрастом 999 млн лет, а возраст основной массы цирконов составляет 1030 млн лет и древнее. Отсутствие более молодых цирконов, широко представленных в неопротерозойских и палеозойских отложениях СТШ [8], предполагает, что накопление оввской и джельдысуйской свит происходило в конце мезопротерозоя или раннем неопротерозое.

Сравнение полученных распределений значений возраста цирконов в оввской и джельдысуйской свитах и в неопротерозойских кварцитах Северного Казахстана [9] по тесту Колмогорова–Смирнова также указывает, что они статистически неразличимы. В обоих регионах кварциты имеют общий источник сноса и, по-видимому, представляют собой единый стратиграфический уровень. Сравнение возрастов обломочных цирконов показывает также, что микроконтиненты Кокчетав–Северо-Тяньшаньской зоны представляли самостоятельный докембрийский массив по отношению к докембрийским блокам Срединного Тянь-Шаня и Тарима, где наблюдаются принципиально иные распределения возрастов [10].