Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 495, № 2, стр. 3-8

Древнейшие вендские ископаемые Евразии: U‒Pb-изотопный возраст басинской свиты (ашинская серия, Южный Урал)

А. А. Разумовский 1, И. А. Новиков 2*, А. В. Рязанцев 1, С. В. Рудько 13, Н. Б. Кузнецов 13, Ю. В. Яшунский 1

1 Геологический институт Российской академии наук
Москва, Россия

2 Институт общей физики Российской академии наук
Москва, Россия

3 Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук
Иркутск, Россия

* E-mail: ivan.a.novikov@gmail.com

Поступила в редакцию 05.10.2020
После доработки 07.10.2020
Принята к публикации 09.10.2020

Полный текст (PDF)

Аннотация

Для пепловых туфов из разреза басинской свиты ашинской серии венда Южного Урала U‒Th‒Pb-методом (SHRIMP II) по акцессорным цирконам впервые получена датировка изотопного возраста. Конкордантное значение возраста составило 573.0 ± 2.3 млн лет. Эта датировка может быть интерпретирована как верхняя возрастная граница начала тиманского орогенеза в структуре Южного Урала. В породах верхнебасинской подсвиты ранее были обнаружены ископаемые остатки Kuckaraukia multituberculata, несколько видов палеопасцихнид, относящихся к родам Palaeopascichnus и Orbisiana, а также впервые в этом подразделении выявлены Arumberia banksi. Полученная датировка указывает на более древний возраст этого комплекса ископаемых по сравнению с принятым ранее.

Ключевые слова: венд, эдиакарий, ашинская серия, басинская свита, Южный Урал, Kuckaraukia, Arumberia, Palaeopascichnus, Orbisiana, U‒Pb-возраст

Терригенная ашинская серия распространена, преимущественно, в западной части Башкирского мегантиклинория (БМА), где она с параллельным несогласием налегает на верхи рифея (рис. 1) и с параллельным несогласием перекрыта обломочными образованиями такатинской свиты нижнего девона (эмса), реже среднего-верхнего ордовика. Ашинская серия (мощностью от 1400 до 2600 м) расчленена на ряд свит, связанных согласными переходами: толпаровскую, суировскую, бакеевскую, урюкскую, басинскую, куккараукскую, зиганскую и малоямантаускую. Толпаровскую и суировскую свиты рассматривают как стратиграфические аналоги бакеевской или включают в ее разрез в ранге толщ. Породы басинской, куккараукской, зиганской и малоямантауской свит интерпретируются как моласса, связанная с тиманским орогенезом. Куккараукская свита сложена конгломератами и играет роль маркирующего уровня, разделяющего песчано-алевролитовые разрезы басинской и зиганской свит [1, 2].

Рис. 1.

Положение и основные черты строения изученного разреза басинской свиты. а – Структурно-геологическая схема БМА и его обрамления, по [2]. Схематический геологический разрез правобережья верхнего течения р. Зиган. Звездочкой отмечено положение представленного разреза. б – Схематический разрез пород ашинской серии, вскрытых в бортах выемки автомобильной дороги Стерлитамак – Белорецк. Положение находок остатков ископаемых организмов указано стрелками. Условные обозначения: 1 – Уральская складчатая область; 2 – Центрально-Уральская зона; 3–5 – палеозойские осадочные комплексы: 3 – восточного края Волго-Уральской антеклизы Русской плиты и Предуральского краевого прогиба, 4 – Западно-Уральской зоны внешней складчатости и Башкирского поднятия, 5 – Зилаирского синклинория; 6 – Кракинский аллохтон; 7 – Уралтауский антиклинорий; 8 – Магнитогорская зона; 913 – комплексы БМА: 9 – архейско-раннепротерозойский тараташский комплекс, 10 – комплексы нижнего рифея, 11 – комплексы среднего рифея, 12 – комплексы верхнего рифея, 13: а – аршинская серия завершающего рифея, б – ашинская серия венда; 14 – границы: а – тектонические, б – геологические; 1518 только на разрезе: 15 – прослои пепловых туфов – туфоалевролитов; 16 – конгломераты куккараукской свиты; 17, 18 – песчаники, алевролиты, алевропелиты и аргиллиты басинской и зиганской свит: 17 – обнаженные в дорожных выемках, 18 – не обнаженные.

В последнее время в разрезах ашинской серии, в разных местах найдены слои и линзы вулканических туфов. До нашего исследования была известна лишь одна датировка единичных кристаллов циркона, извлеченных из туфов, в разрезе у г. Усть-Катав, где отсутствуют маркирующие конгломераты куккараукской свиты. Литологически схожие басинская и зиганская свиты не расчленяются однозначно и возраст цирконов из туфов 547.6 ± 3.8 млн лет [3] различными исследователями интерпретируется как соответствующий басинскому, либо зиганскому времени.

Нами изучен разрез ашинской серии, вскрытый придорожными выемками вдоль шоссе Стерлитамак–Белорецк на новом участке Макарово–Кулгунино. Басинская и зиганская свиты здесь разделены куккараукской свитой (см. рис. 1). Басинская свита слагает пологое крыло складки, падающее под углом 5°‒15° в СЗ-румбах и нарушенное редкими малоамплитудными сбросами. В разрезе верхнебасинской подсвиты нами обнаружен линзовидный туфовый прослой мощностью до 7 см, утоняющийся к западу. Основание прослоя сложено тефрой с выдержанным размером частиц – 0.3‒0.6 мм (для слюд до 1 мм) без признаков перемыва и сортировки. Минеральный состав кристаллокластов: КПШ > > 40%, биотит и флогопит 15‒20%, кислый плагиоклаз 10‒15%. Вулканическое стекло полностью замещено агрегатом хлоритов, объем которых не превышает 15%. Среди второстепенных и акцессорных минералов преобладают титаномагнетит, апатит и циркон. Мощность базального слойка тефры не превышает 4‒5 мм. Это пестрая красновато-серая, бежево-серая порода. Вверх она сменяется пластичными зеленовато-серыми туфопелитами, а затем – яркими (фиолетовыми, розоватыми, оранжевыми) щебенчатыми туфоалевролитами, завершающими первый вулканогенно-осадочный ритм мощностью до 4.0 см. Выше повторяется переход пластичных зеленоватых туфопелитов в туфоалевролиты, базальный слоек тефры отсутствует, максимальная мощность верхнего ритма 3.5 см. Мы интерпретируем строение туфового прослоя как отражение двух вулканических извержений.

Туф опробован в точке с координатами 53°34.053´ с.ш., 56°43.555´ в.д. Петро-геохимический состав туфов изучен в ГИН РАН (петрогенные окислы, РФА) и в АСИЦ ИПТМ РАН (редкие и рассеянные элементы, ICP-MS, с автоклавным разложением). Установлено, что туфы по составу соответствуют трахиандезитам – умеренно щелочным (Na2O + K2O – 5‒9%), высоко глиноземистым (Al2O3/(CaO + Na2O + K2O) > 2.5) породам с K-типом щелочности (K2O/Na2O = = 2‒43). На диаграмме AFM фигуративные точки составов туфов располагаются в поле пород известково-щелочной серии.

Туфы имеют ярко выраженную редкометалльную геохимическую специализацию. Сумма редких земель в них достигает 929 г/т. При этом содержания La составляют (г/т) 50‒201, Ce 117‒394, Nd 48‒152. Содержания Zr = 335‒380 г/т, Nb = = 34‒52 г/т. Породы имеют фракционированный характер распределения редкоземельных элементов, Lan/Ybn = 12‒25 (рис. 2а). На спайдер-диаграммах проявлены Ta‒Nb-минимум и слабая отрицательная Eu-аномалия. На дискриминантной геодинамической диаграмме Дж. Пирса (Th‒Hf/3‒Nb/16) точки составов ложатся в поле пород вулканических дуг. Вероятно, формирование пеплового материала могло происходить в магматической системе тыловой части активной континентальной окраины в условиях задугового рифтогенеза, при плавлении блоков древней континентальной коры. Близкие по возрасту и стратиграфическому положению туфы распространены в юго-восточном Беломорье [4], на Среднем Урале [5, 6], в Подолии [7] и других частях Русской плиты (см. рис. 2а).

Рис. 2.

Некоторые черты вещественного состава и изотопный возраст туфов. а – Хондрит-нормализованные спектры РЗЭ и спайдер-диаграммы элементов примесей, нормированных к примитивной мантии для вендских вулканогенных пород. 1 – басинская свита; 2, 3 – сылвицкая серия Кваркушско-Каменногорского мегантиклинория по [5]: 2 – старопечнинская свита, 3 – чернокаменская свита; 4, 5 – могилевско-подольская группа Подолии по [6]: 4 – могилевская свита, 5 – ярышевская свита; 6 – ергинская свита (ранее выделявшиеся как ергинская и мельская подсвиты мезеньской свиты) Зимнебережного района по [4]. б – Результаты изучения цирконов из прослоя вулканических туфов басинской свиты на микрозонде SIMS SHRIMP-II. На диаграмме приведены конкордия и эллипсы ошибки (2σ) измерений. Эллипс жирной линией – результирующая оценка максимального возраста времени образования пород верхнебасинской подсвиты. Микрофотографии типичных зерен циркона из пробы SU185-22A1T: в проходящем свете и изображения интенсивности катодолюминесценции.

Из базального тефрового слойка была отобрана проба SU185-22A1T весом менее 1 кг, из которой было выделено большое количество кристаллов циркона. Остальные части туфовой линзы отобраны в единую пробу с номером SU185-22A1, весом около 1 кг, из которой также были выделены цирконы. В обеих пробах преобладали удлиненные идиоморфные кристаллы циркона с осцилляторной зональностью и расплавными включениями (рис. 2б), что указывает на их магматический генезис. Изучение изотопной системы кристаллов циркона проведено в ЦИИ ВСЕГЕИ локальным анализом на микрозонде SIMS SHRIMP-II. Из проб SU185-22A1T и SU185-22A1 было отобрано соответственно 13 и 12 зерен с минимальным количеством трещин, включений и метамиктных зон. По результатам датирования кристаллов циркона из обеих проб (см. рис. 2б, табл. 1) получено значение конкордантного возраста 573.0 ± 2.3 млн лет, при СКВО 0.0092 и вероятности 0.92.

Таблица 1.

U–Pb (SHRIMP) возраст туфогенных кристаллов циркона из пепловых туфов басинской свиты

№ точки анализа 206Pbс (%) Содержание, ppm 232Th/238U Возраст, млн лет (1) D % Изотопные отношения (1) Err. corr.
U Th 206Pb* 238U/206Pb ± млн лет 207Pb*/206Pb* ± млн лет 238U/206Pb* ±% 207Pb/206Pb* ±% 207Pb*/235U ±% 206Pb*/238U ±%
Проба SU185-22A1
01.1 0.06 337 280 27.1 0.86 576.1 5.6 563 32 –2 10.7 1.0 0.05888 1.5 0.759 1.8 0.09348 1.0 0.565
02.1 0.03 660 393 52.1 0.62 567.0 5.2 560 21 –1 10.88 0.95 0.0588 0.98 0.745 1.4 0.09194 0.95 0.695
03.1 0.22 124 67 9.96 0.56 574.6 6.5 582 62 1 10.73 1.2 0.0594 2.8 0.764 3.1 0.0932 1.2 0.386
04.1 0.17 195 204 15.5 1.08 568.1 5.9 594 46 5 10.85 1.1 0.0597 2.1 0.759 2.4 0.0921 1.1 0.457
05.1 0.17 196 115 15.9 0.61 578.3 9.1 587 48 2 10.65 1.6 0.0596 2.2 0.771 2.8 0.0939 1.6 0.596
05.2 0.02 632 318 49.9 0.52 566.7 5.3 558 21 –2 10.88 0.97 0.05874 0.95 0.744 1.4 0.09189 0.97 0.714
06.1 0.11 278 213 22.4 0.79 578.4 5.7 585 36 1 10.65 1.0 0.05947 1.7 0.77 1.9 0.09387 1.0 0.530
07.1 0.06 622 491 49.0 0.82 566.1 5.3 574 22 1 10.90 0.97 0.05919 1.0 0.749 1.4 0.09178 0.97 0.696
08.1 0.07 243 131 19.4 0.56 573.7 5.7 577 36 1 10.74 1.0 0.05926 1.6 0.76 1.9 0.09307 1.0 0.532
09.1 0.07 258 152 20.4 0.61 568.5 5.6 553 36 –3 10.85 1.0 0.05861 1.7 0.745 2 0.0922 1.0 0.529
10.1 0.06 255 158 20.5 0.64 576.4 5.7 565 34 –2 10.69 1.0 0.05895 1.6 0.76 1.9 0.09353 1.0 0.551
11.1 0.00 134 96 10.8 0.73 577.3 6.3 598 43 4 10.67 1.1 0.0598 2.0 0.773 2.3 0.0937 1.1 0.497
Проба SU185-22A1T
01.1 0.35 167 146 13.5 0.90 576.6 6.4 579 64 0 10.69 1.2 0.0593 2.9 0.765 3.1 0.0936 1.2 0.366
02.1 0.17 458 247 36.2 0.56 566 5.4 578 33 2 10.90 1.0 0.0593 1.5 0.75 1.8 0.09178 10.0 0.543
02.2 0.00 501 403 39.8 0.83 570.5 5.4 610 25 7 10.81 0.98 0.06017 1.2 0.768 1.5 0.09252 0.98 0.647
03.1 0.15 242 184 19.3 0.79 572.6 5.9 555 44 –3 10.77 1.1 0.0587 2.0 0.751 2.3 0.09289 1.1 0.474
04.1 0.13 331 302 26.6 0.94 576.2 5.9 549 40 –5 10.69 1.1 0.0585 1.8 0.754 2.1 0.0935 1.1 0.508
05.1 0.13 281 188 22.5 0.69 575.4 5.8 592 36 3 10.71 1.1 0.05967 1.7 0.768 2.0 0.09337 1.1 0.537
06.1 0.00 193 144 15.5 0.77 574.9 5.9 537 37 –7 10.72 1.1 0.0582 1.7 0.749 2.0 0.0933 1.1 0.535
08.1 0.25 263 167 21.3 0.66 579.4 5.7 553 45 –4 10.63 1.0 0.0586 2.1 0.76 2.3 0.09405 1.0 0.450
09.2 0.12 275 99 22 0.37 573.4 5.9 606 37 6 10.75 1.1 0.0601 1.7 0.771 2.0 0.09302 1.1 0.530
10.1 0.04 328 469 26.1 1.48 569.7 5.7 564 31 –1 10.82 1.0 0.05891 1.4 0.751 1.7 0.09241 1.0 0.595
10.2 0.23 225 258 18.2 1.19 579.1 5.9 599 46 3 10.64 1.1 0.0599 2.1 0.776 2.4 0.09399 1.1 0.449
11.1 0.02 634 446 50.7 0.73 574.1 5.2 583 21 2 10.74 0.96 0.05944 0.98 0.763 1.4 0.09315 0.96 0.697
12.1 0.00 397 235 31.9 0.61 575.2 5.5 578 27 0 10.71 0.99 0.05929 1.2 0.763 1.6 0.09333 0.99 0.628

Примечание: погрешность измерения 1σ; Pbc и Pb* – общий и радиогенный свинец; (1) – значения, вычисленные с учетом коррекции по измеряемому 204Pb; Err. corr – коэффициент корреляции. Погрешность калибровки стандартов: 0.32; D – дискордантность.

Полученное значение возраста может быть интерпретировано как верхняя возрастная граница времени начала тиманского орогенеза в структуре Южного Урала.

В басинской свите, в изученном и смежных разрезах, ранее были обнаружены ископаемые остатки Kuckaraukia multituberculata [8, 2] и несколько видов палеопасцихнид, относящихся к родам Palaeopascichnus и Orbisiana [2], а нами в рамках настоящей работы установлены Arumberia banksi. Полученная датировка указывает на более древний возраст описываемого комплекса ископаемых басинской свиты, по сравнению с известными вендскими фоссилиями Евразии, и хронологически сближает их с первыми представителями эдиакарской “фауны” – авалонской биотой из  формаций Drook и Briscal п-ова Ньюфаундленд [9].

Список литературы

  1. Пучков В.Н. Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). Уфа. ДизайнПолиграфСервис. 2010. 280 с.

  2. Иванцов А.Ю., Разумовский А.А., Закревская М.А. Макрофоссилии верхнего венда Восточной Европы. Средний и Южный Урал. Ред. А.Ю. Иванцов. М.: ПИН РАН, 2018. 190 с.

  3. Levashova N.M., Bazhenov M.L., Meert J.G., et al. // Precambrian Res. 2013. V. 236. P. 16–30.

  4. Щукин В.С., Саблуков С.М., Саблукова Л.И. и др. Поздневендский аэральный щелочной вулканизм рифтогенного типа в зимне-бережном кимберлитовом районе (Архангельская алмазоносная провинция) // Глубинный магматизм, магматические источники и проблемы плюмов. Тр. Межд. Сов. Иркутск. Изд-во ИрГТУ. 2002. С. 151–165.

  5. Маслов А.В., Гражданкин Д.В., Ронкин Ю.Л. и др. // Литосфера. 2006. № 3. С. 45–70.

  6. Кузнецов Н.Б., Белоусова Е.А., Крупенин М.Т. и др. // ДАН. 2017. Т. 473. № 3. С. 341–345.

  7. Soldatenko Y., El Albani A., Ruzina M., et al. Precise U–Pb Age Constrains on the Ediacaran Biota in Podolia, East European Platform, Ukraine // Scientific reports. Nature Publishing Group. 2019. No 9. Article number: 1675.

  8. Razumovskiy A.A., Ivantsov A.Y., Novikov I.A. et al. Kuckaraukia multituberculata: A new Vendian fossil from the basa formation of the Asha Group in the South Urals. // Paleontol. J. 2015. V. 49. P. 449–456.

  9. Narbonne G.M., Xiao S., Shields G.A. The Ediacaran Period (Chapter 18) // The geologic time scale. Eds.: F.M. Gradstein, J.G. Ogg, M.D. Schmitz, G. M. Ogg. Oxford: Elsevier. 2012. P. 413–435.

Дополнительные материалы отсутствуют.