Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 494, № 1, стр. 9-13

Докембрийские дифференцированные вулканогенные серии являются характерными элементами строения фанерозойских складчатых поясов. В пределах Центрально-Азиатского складчатого пояса подобные комплексы широко распространены в его центральной и северо-восточной частях, где их формирование связано с эволюцией различных палеоокеанических структур в течение неопротерозоя (~1.0–0.72 млрд лет) и свидетельствует о наращивании ювенильной континентальной коры [7].

В западной части пояса в пределах массивов с докембрийской континентальной корой развиты зрелые терригенные последовательности, вулканогенные толщи кислого состава и гранитоиды, формировавшиеся с конца мезо- до середины неопротерозоя. Входящие в состав этих комплексов кислые магматические породы принадлежат к высококалиевой известково-щелочной и щелочно-известковистой сериям, обладают умеренной, высокой глиноземистостью, для них характерны εNd(t) = –5.9; –1.7 и tNd(DM) = 1.7–2.6 млрд лет [8]. Эти данные позволяют считать, что в этой части пояса в позднем докембрии преобладали процессы тектоно-магматической переработки комплексов раннедокембрийской континентальной коры [9]. Отсутствие среди докембрийских комплексов западной части пояса дифференцированных вулканогенных серий с большей долей пород среднего и основного состава может отражать удаленность этих образований от зон конвергенции [9].

Отличительной чертой Улутауского массива, расположенного в западной части Центрального Казахстана, является присутствие среди слагающих его комплексов как гранитоидов и вулканитов кислого состава, так и дифференцированных вулканогенных толщ, а также разрезов с преобладанием эффузивов основного состава [6] (рис 1а).

Рис. 1.

а – Схема геологического строения Улутауского сиалического массива по [9] с упрощениями и дополнениями. 1 – мезо-кайнозойские отложения, 2 – девонские и каменноугольные вулканогенные, вулканогенно-осадочные, осадочные отложения, 3 – девонские и позднеордовикские гранитоиды, 4 – нижнепалеозойские осадочные отложения, 5 – вендские вулканогенные и осадочные толщи, 6 – карсакпайский комплекс щелочных сиенитов, 7–12 – метаморфизованные вулканогенно-осадочные толщи довендского фундамента: 7 – боздакская серии, западная часть: 8 – коксуйская серия, 9 – майтюбинская и жиидинская серии, восточная часть: 10 – белеутинская, 11 – карсакпайская, 12 – аралбайская, 13 – метаморфические толщи бектурганской и баладжездинской серий, 14 – массивы рассланцованных гранитоидов, 15 – разломы, 16 – участок детальных работ в окрестностях г. Жаксы-Арганаты (рис. 1б). б – Схема геологического строения окрестностей г. Жаксы-Арганаты по [6] с дополнениями. 1 – кайнозойские отложения, 2 – палеозойские гранитоиды, 3 – ультрабазиты, 4–6 – канымская свита: 4 – метапесчаники, 5 – железистые сланцы, 6 – рассланцованные вулканиты основного состава; 7–10 – коскульская свита: 7 – металевролиты, 8 – метапесчаники, 9 – рассланцованные туфы среднего и кислого составов, 10 – рассланцованные эффузивы среднего и кислого составов, 11: а – геологические границы, б – разрывные нарушения, 12 – место отбора и номер пробы для U–Th–Pb изотопно-геохронологических исследований.

В западной части массива широко распространены метаморфизованные вулканогенные серии кислого состава (жиидинская, майтюбинская, коксуйская серия) и комагматичные им гранитоиды жаункарского и актасского комплексов [6, 9]. Их формирование связано с тонийским (840–790 млн лет) этапом магматизма, широко проявленным в пределах многих докембрийских массивов западной части Центрально-Азиатского пояса [3, 4, 9].

В восточной части Улутауского массива полностью отсутствуют докембрийские гранитоиды, а среди стратифицированных образований преобладают рассланцованные эффузивы и туфы основного и среднего составов, чередующиеся с терригенными и хемогенными породами (рис. 1а). Предполагается, что наиболее низкое положение среди этих образований занимает аралбайская серия, сложенная терригенными и вулканогенно-осадочными породами базальт–андезит–риолитовой серии [6]. Более высокое положение занимает джеспилитовая карсакпайская серия, в разрезе которой чередуются базальты, туфы основного состава, железистые кварциты, сланцы и карбонаты [2]. Разрез вулканогенного комплекса восточной части Улутауского массива завершает белеутинская серия, образованная вулканитами, туфами, туфоконгломератами андезибазальтового, андезитового, реже дацитового составов, чередующимися с кварцитами и железистыми сланцами [2].

Возраст вулканогенных толщ восточной части Улутауского массива обоснован слабо. Для кислых вулканитов аралбайской серии по валовым пробам была получена U–Pb оценка возраста 920 ± 50 млн лет, а в осадочных породах аралбайской и карсакпайской серий были собраны позднерифейские микрофоссилии [1, 6]. Современные прецизионные геохронологические данные о возрасте этих комплексов отсутствуют, что не позволяет проводить достоверные реконструкции эволюции Улутауского массива в докембрии и коррелировать события на различных массивах Центрально-Азиатского пояса.

Задачей настоящей работы являлось U–Th–Pb (SIMS)-датирование вулканогенных пород аралбайской серии и получение первой прецизионной оценки возраста формирования докембрийских дифференцированных вулканогенно-осадочных толщ Улутауского массива.

Аралбайская серия разделена на четыре свиты, различающиеся соотношениями и составом метаморфизованных в разной степени осадочных, вулканогенно-обломочных и вулканогенных пород [6]. В низах разреза выделяется метатерригенная дюсюнская свита, для которой предполагается залегание на породах амфиболит-сланцевого комплекса, условно относимого к раннему докембрию [5, 6]. В остальных свитах (балгинской, коскульской и канымской) преобладают вулканогенные и вулканогенно-обломочные породы [6]. Наиболее представительные разрезы этих свит аралбайской серии были изучены в северной части Улутауского массива в районе гор Жаксы-Арганаты, верховьях р. Аралбай и Балга, где преобладающими являются рассланцованные андезидациты, дациты, риолиты и их туфы (рис. 1б).

Для геохронологических исследований использована проба (U-1832) андезидацита коскульской свиты (49°12′53.1″ с.ш.; 67°04′12.0″ в.д.). Химический состав (мас. %): SiO₂ – 63.25; TiO₂ – 0.91; Al₂O₃ – 14.66; Fe₂O₃ – 5.00; FeO – 1.39; MnO – 0.19; MgO – 1.42; CaO – 3.21; Na₂O – 5.07; K₂O – 1.12; P₂O₅ – 0.20.

Выделение циркона из андезидацита проводилось по стандартной методике с использованием тяжелых жидкостей. Зерна циркона были имплантированы в эпоксидную смолу вместе с зернами стандартных цирконов TEMORA и 91 500, а далее сошлифованы приблизительно на половину их толщины и приполированы. Для выбора участков зерен циркона для локальных геохронологических исследований использовались микрофотографии, выполненные на сканирующем электронном микроскопе Camscan MX 2500S в режимах вторичных электронов и катодолюминесценции.

U–Th–Pb (SIMS)-геохронологические исследования цирконов выполнены на вторично-ионном микрозонде SHRIMP-II в Центре изотопных исследований ВСЕГЕИ. Измерения изотопных отношений U и Pb проводились по традиционной методике, описанной в [12]. Интенсивность первичного пучка молекулярных отрицательно заряженных ионов кислорода составляла ~2.5–4 нА, диаметр пятна (кратера) – ~15 × 10 мкм. Полученные данные обрабатывались с помощью программ SQUID [10] и ISOPLOT [10].

Акцессорный циркон из андезидацита представлен в основном идиоморфными кристаллами призматического и дипирамидального габитуса размером 100–200 мкм, с коэффициентом удлинения 1.0–3.0. Кристаллы характеризуются в разной степени проявленной магматической зональностью (рис. 2).

Рис. 2.

Микрофотографии кристаллов циркона из рассланцованного андезидацита коскульской свиты (проба U-1832), выполненные на электронном микроскопе Camscan MX 2500S в режиме катодолюминесценции. Номера точек соответствуют номерам в табл. 1.

U–Th–Pb геохронологические исследования были выполнены для 10 кристаллов циркона. Среднее значение их возраста, рассчитанное по отношению ²⁰⁶Pb/²³⁸U, составляет 757 ± 7 млн лет (рис. 3, табл. 1), что соответствует концу тонийского периода неопротерозоя [8]. Морфологические особенности циркона указывают на его магматическое происхождение, что позволяет считать полученную оценку возраста соответствующей времени кристаллизации расплава родоначального для андезидацитов. Учитывая, что аралбайская серия располагается в основании вулканогенного разреза восточной части Улутауского массива, полученная оценка возраста может рассматриваться как нижний возрастной предел формирования этого разреза. Это позволяет считать данные вулканогенные толщи наиболее молодыми докембрийскими стратифицированными образованиями массива.

Рис. 3.

Диаграмма с конкордией для цирконов рассланцованного андезидацита коскульской свиты (проба U-1832).

Полученные результаты указывают, что позднедокембрийская эволюция Улутауского массива отличалась от других сиалических массивов западной части Центрально-Азиатского складчатого пояса. Проявление в конце тонийского периода неопротерозоя дифференцированного магматизма, с преобладанием базальтов и андезитов, позволяет предполагать, что в это время комплексы восточной части Улутауского массива участвовали в строении активной окраины, что обеспечивало формирование расплавов в надсубдукционной обстановке.