Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2021, T. 497, № 2, стр. 107-115

ВВЕДЕНИЕ

В последние два десятилетия появилась серия работ по высокоточному изотопному датированию проявлений магматических процессов Охотско-Чукотского окраинно-континентального (надсубдукционного) вулканогенного пояса (ОЧВП), в которых проведена ревизия возраста образований пояса на основании новых ⁴⁰Ar/³⁹Ar- и U/Pb-датировок вулканических и плутонических пород ([1, 3–10, 12–15] и др.). При этом установлено, что в большинстве сегментов ОЧВП извержения вулканитов начались позже альбского века (традиционно, вслед за В.Ф. Белым, принимаемого за время заложения всего пояса), а именно, в сеномане и, даже, туроне. В то же время крайняя юго-западная часть ОЧВП – Предджугджурский вулканотектонический прогиб (ПДВП) Западно-Охотской вулканической зоны (ЗОВЗ) (рис. 1) – до сих пор остается “терра инкогнита” в плане изотопно-геохронологического датирования процессов, приведших к формированию слагающих его вулканоплутонических комплексов. Фитостратиграфические и архивные калий-аргоновые датировки вулканитов ПДВП (Материалы геологосъемочных работ, далее – Материалы ГСР) свидетельствуют об их значимо более древнем (валанжин–поздний турон) возрасте, чем у сходных по составу и положению в разрезе комплексов пород из расположенных северо-восточнее и восточнее частей ОЧВП. Это издавна вызывало вопросы, касающиеся, в первую очередь, структурно-тектонической принадлежности ПДВП (работы В.Ф. Белого, Р.Б. Умитбаева, Н.И. Филатовой и др.; Материалы ГСР). Имеющиеся результаты прецизионной изотопной периодизации уже позволили ряду авторов [1, 7–9] предположить не одновременность становления главной дуговой части пояса (т.н. Тауйско-Чаунской аркоклинали) и его фланговых зон, с дискретным омоложением идентичных по составу и положению в разрезе магматогенных комплексов (рис. 1). Однако отсутствие надежных сведений по юго-западному сегменту ОЧВП не позволяло решить проблему однозначно.

Рис. 1.

Положение Охотско-Чукотского вулканогенного пояса в континентальном обрамлении Северо-Восточной Азии (по: [1]; с изменениями). Названия секторов и фланговых зон пояса приведены по [2]: ЗОВЗ – Западно-Охотская вулканическая зона; ОС – Охотский сектор; ПС – Пенжинский сектор; АС – Анадырский сектор; ЦЧС – Центрально-Чукотский сектор; ВЧВЗ – Восточно-Чукотская вулканическая зона. Утолщенные штриховые линии – границы сегментов ОЧВП. Серая заливка – выходы основного объема известково-щелочных магм ОЧВП; черные области – обнажения постпоясовых континентально-рифтогенных базальтов; косой штриховкой обозначены участки распространения пород “предшественников” ОЧВП – Удско-Мургальской вулканической дуги и одновозрастных с ней магматогенных образований Чукотки. Кружки с цифрами указывают положение ключевых разрезов вулканических пород, изученных авторами и предшественниками; кружок с цифрой 1 – район работ (вне масштаба). Цифровые колонки содержат величины изотопных определений возраста (надсубдукционных) образований ОЧВП: цифры со звездочкой – SHRIMP-определения, прочие – ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датировки. В квадратных скобках – ссылка на литературный источник. Синим шрифтом обозначены возраста пород формации т.н. “нижних андезитов”, зеленым – “игнимбритовых” (по [2]) формаций, красным – золото-сереброносной трахидацит-трахириолитовой формации, завершающей становление пояса. Формационная принадлежность проб с ЮВ оконечности Чукотского полуострова указана на рисунке в интерпретации авторов статьи.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В этом контексте представляются весьма интересными результаты U/Pb- и ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования вулканитов и субвулканитов конца ранней, начала и конца поздней (по В.Ф. Белому [2, 3] и др.) стадий развития ПДВП (рис. 1–3; табл. 1), полученные авторами с целью сравнения новых датировок с возрастами аналогичных по составу и положению в разрезе ОЧВП комплексов из других его сегментов. Образцы для исследований отобраны в пределах Челасинской полигенной вулканотектонической структуры (ЧВТС), локализованной в северо-восточной части ПДВП.

Рис. 2.

Результаты U/Pb SHRIMP-датирования цирконов из вулканогенных пород магейского и тунумского (?) комплексов ЧВТС ПДВП. а–в – диаграммы Везерила для всех совокупностей анализов; размер эллипсов соответствует величине 2s. Средневзвешенные результаты показаны утолщенным штриховым эллипсом; данные индивидуальных определений отображены тонкими сплошными эллипсами. Пробы и их координаты (с.ш.; в.д.): ПН-148-1 – раннемагейский дацит, субвулканическое тело (56°46′49″; 137°01′48″); ПН-147-1 – среднемагейский риодацит, субвулканическое тело (56°46′58″; 137°02′04″); ПН-05.09.07 – тунумский (?) дацит, дайка (56°48′06″; 137°01′26″).

Рис. 3.

Возрастные ⁴⁰Ar/³⁹Ar-спектры (а, в) и изохронные диаграммы (б, г), полученные методом ступенчатого нагрева мономинеральных фракций амфибола из пород немуйканского комплекса. Пробы и их координаты (с.ш.; в.д.): ПН-111-1 – туффизит дациандезита, субвулканическое тело (56°51′01″; 137°00′31″); ПН-136-2А – андезибазальт, дайка (56°47′37″; 136°58′55″). “Туффизит” здесь – синоним термина “интрузивный игнимбрит”.

Разрез вулканогенных накоплений ОЧВП в Челасинской ВТС расчленен (снизу вверх) на немуйканскую, магейскую, мотаринскую и тунумскую свиты, от ранне- до позднемелового возраста, которые, совместно с сопутствующими им комагматичными субвулканическими и гипабиссальными образованиями, образуют одноименные вулканоплутонические комплексы (табл. 1; Материалы ГСР). На нижележащей джелонской свите, принадлежащей Удско-Мургальской вулканической дуге (поясу), и более древних образованиях немуйканская свита залегает с резким угловым несогласием. По нашим полевым наблюдениям (В.Ф. Полин, 2007 г.) и Материалам ГСР, немуйканская, магейская, мотаринская и тунумская свиты образуют непрерывный вулканический разрез, выполняя одни и те же депрессионные вулканические структуры; значимых угловых несогласий и стратиграфических перерывов между ними не установлено.

U/Pb SHRIMP–II-датирование циркона выполнено в ЦИИ ВСЕГЕИ. Для целей геохронологии исследован циркон из кислых и умеренно-кислых пород магейского и тунумского вулканических комплексов, представляющих, соответственно, начало и конец поздней стадии развития ОЧВП в пределах ПДВП (табл. 1; рис. 2). Уран-свинцовый возраст кристаллов магматогенного циркона из вулканитов ранне- и среднемагейского подкомплексов – позднеальбский (103.8 ± 1.5 и 101.0 ± 1.0 млн лет соответственно). Возраст кристаллов циркона из дайки кайнотипного дацитового витрофира тунумского комплекса совпал с границей сеномана-турона (93.9 ± 1.4 млн лет).

⁴⁰Ar/³⁹Ar-определения возраста выполнены в Центре коллективного пользования научным оборудованием многоэлементных и изотопных исследований ЦКП МИИ СО РАН для двух мономинеральных фракций амфибола из субвулканических дациандезита и андезибазальта немуйканского комплекса (ранняя стадия развития ОЧВП, по В.Ф. Белому) (табл. 1; рис. 3). Расчет возрастного плато проводился с использованием программы Людвига Isoplot 4.15. В спектре амфибола ПН-111-1 все полученные значения возраста согласуются между собой, но при этом для двух среднетемпературных ступеней возраст измерен с большей ошибкой (рис. 3). Поэтому рассчитан возраст плато для двух высокотемпературных ступеней – 109.6 ± 1.5 млн лет. В практике ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования такое плато, когда нет полного соответствия принятым критериям, относят к промежуточным. На изохронной диаграмме для 5 экспериментальных точек получена линейная регрессия, характеризующаяся СКВО = 0.19, вероятностью 95% и значением возраста 106.1 ± ± 5.0 млн лет. В спектре роговой обманки ПН-136-2а выделяется соответствующее всем критериям плато (рис. 3), характеризующееся значением возраста 108.8 ± 1.2 млн лет. На изохронной диаграмме для пяти экспериментальных точек получена линейная регрессия, характеризующаяся СКВО = 0.88, вероятностью 45% и значением возраста 108.1 ± 3.1 млн лет. Основываясь на согласовании между собой в пределах ошибки значений возраста, полученных методом плато (пусть и промежуточного в случае образца ПН-111-1) и изохронным методом, можно предположить, что эти датировки достаточно достоверно характеризуют возраст закрытия K/Ar-изотопной системы изученных амфиболов.

Поскольку датированы субвулканические образования завершающих фаз комплекса, охлаждение пород и закрытие изотопной системы амфибола (температура закрытия ~550°С) должны были быть очень быстрыми. Тот факт, что датировки согласуются между собой, повышает их достоверность и позволяет считать возраст формирования завершающей фазы комплекса равным 109 ± ± 2 млн лет (среднее взвешенное), что соответствует раннему-среднему альбу. Логично предположить, что становление первой и второй (главной) фаз комплекса происходило в раннем альбе.

Сопоставление (табл. 1, рис. 1) полученных датировок с опубликованными данными изотопной геохронологии ОЧВП ([1, 3–10, 12–15] и др.) убедительно свидетельствует в пользу высказанной ранее [7, 8] идеи о “ступенчатости”, фрагментарности становления пояса на протяжении длительного интервала времени: от раннего альба по средний кампан. В свою очередь, это заключение наводит на мысль о тщетности жарких, в былое время, споров по поводу времени начала становления ОЧВП, поскольку, как выясняется, в разных звеньях ОЧВП даты начала его формирования (как и завершения) значимо разнились.

Из анализа данных, приведенных в табл. 1 и на рис. 1, очевидно следующее: 1) в крайнем юго-западном звене ОЧВП его вулканиты начали формироваться не позднее раннего альба (>109 ± ± 2 млн лет); завершение надсубдукционного вулканизма (тунумский комплекс) пришлось, согласно фитостратиграфическим и калий-аргоновым датировкам, на турон-коньяк (95–86 млн лет); по SHRIMP-определению U–Pb-изотопного возраста кристаллов акцессорного магматогенного циркона из породы этого комплекса – на границу сеномана-турона (93.9 ± 1.4 млн лет). Близкая к этому картина характерна и для юго-западного сектора Ульинского прогиба ЗОВЗ (разрез 2 на рис. 1). Однако уже в центральной части Ульинского прогиба (разрез 3) начальные фазы становления Пояса имеют несколько более молодые датировки: вторая фаза – позднеальбскую-раннесеноманскую (103–99 млн лет); третья – средне-позднесеноманскую (96–94 млн лет), а завершающие надсубдукционный этап золото-сереброносные вулканоплутониты датируются сантоном-средним кампаном (85–80 млн лет); 2) в Охотском и Центрально-Чукотском секторах (вероятно, и в Пенжинском и Анадырском) начало становления ОЧВП пришлось на сеноман (99–94 млн лет), а завершение – на поздний сантон-средний кампан (84–81 млн лет); 3) в восточной части ОЧВП (Пегтымельский прогиб ЦЧС, Осиновское и Амгуэмо-Канчаланское поля Восточно-Чукотской вулканической зоны) начало ранней стадии его образования датируется ранним-средним туроном (92.5–91 млн лет); окончилась она в турон-коньякское время (90–88 млн лет). Конечный этап надсубдукционного вулканизма имеет здесь средне-позднекампанский возраст (78–76 млн лет). Лишь в Румилетской кальдере (крайний ЮВ фланг ВЧВЗ), согласно [1], надсубдукционный этап завершился в позднем сантоне–раннем кампане (85–84 млн лет), что близкό его временным характеристикам, наблюдаемым в Охотском и Центрально-Чукотском (кроме Пегтымельского прогиба) секторах ОЧВП. Однако начало вулканизма пояса здесь датируется [1, 15], как и в Амгуэмо-Канчаланском вулканическом поле ВЧВЗ [9, 10, 12], поздним сеноманом–ранним туроном (94–93 млн лет). Результаты периодизации завершающего этапа в Румилетской кальдере резко выбиваются из закономерности, установленной для прочих частей ОЧВП: пошагового, в два этапа, омоложения комплексов надсубдукционных вулканоплутонитов с юго-запада на северо-восток, далее – на восток. Объяснение этой нестыковке видится в предположении об ошибочном отнесении здесь к леурваамскому комплексу более древних вулканитов и магматитов.

Важно подчеркнуть, что доказательство разновременности (табл. 1, рис. 1) становления фланговых вулканических зон ОЧВП снимает противоречие, отмеченное ранее В.Ф. Белым, постулировавшим одновременность образования всех частей пояса: “… даже простейший геометрический анализ геологических структур показывает, что применять механизм тектоники плит для ОЧВП в целом (выделено нами) невозможно” (Белый В.Ф. Геология Охотско-Чукотского вулканогенного пояса. Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 1994. С. 69).

Кампанский постсубдукционный базальтоидный либо трахидацит–трахибазальтовый вулканизм, проявленный в обстановке скольжения плит, и раннепалеоценовый внутриплитный магматизм (комендит–щелочногранитный), развитый в пределах активизированных жестких массивов (супертеррейнов), слабо увязаны во времени с отмеченной выше общей тенденцией становления ОЧВП. Постсубдукционные базальтоиды наблюдались по завершении так называемого переходного этапа, с перерывом от 3–5 млн лет – в ЗОВЗ (кроме ПДВП, где не известны), Охотском (также Пенжинском и Анадырском?) и Центрально-Чукотском секторах ([1, 3, 4, 10] и др.), – до 1–2 млн лет в АКВП ВЧВЗ [8, 9]. В последнем случае величина периода амагматичности столь мала, что сопоставима с точностью методов изотопных определений возраста.

Близость возрастных характеристик комплексов “верхних базальтов” в разных сегментах ОЧВП (табл. 1) подтверждает наложенный, относительно надсубдукционных образований пояса, характер постсубдукционного вулканизма, что свидетельствует о смене геодинамических обстановок развития региона близ рубежа “мел-палеоген”. Вначале, в среднем-позднем кампане (78–74 млн лет), надсубдукционная обстановка сменилась континентально-рифтогенной (скольжения плит), впоследствии, на рубеже палеоцена (67 млн лет назад), произошло изменение обстановки скольжения плит на внутриплитную.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1) Результаты изотопного датирования вулканитов ОЧВП и ассоциированных с ними субвулканических образований позволили провести периодизацию проявлений магматической активности и показать разновозрастность идентичных стадий развития пояса в трех его крупных звеньях: фланговых зонах и центральной дуговой части, с “дискретным” омоложением сходных по составу и положению в разрезе комплексов с юго-запада на северо-восток и восток. 2) Данные изотопного датирования вулканитов ПДВП, с учетом сведений по альбскому магматизму Северо-Востока России, позволяют полагать, что в альбе, во время развития в обстановке трансформной окраины [11] той части региона, которая впоследствии стала главным дуговым звеном ОЧВП, область будущих Предджугджурского и Ульинского прогибов была ареной вулканизма режима конвергентной окраины.