Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2023, T. 508, № 2, стр. 211-215

При реконструкции эволюции орогенов, к числу которых относится мезозойский Монголо-Охотский ороген, наряду с прямыми исследованиями осадочных комплексов, активных разломов и форм рельефа (например, [1]), актуальным является изучение термической истории магматических пород. Изучение включает использование комплекса геохронологических методов, характеризующихся различными температурами закрытия изотопных систем минералов: от U/Pb-датирования циркона (температура закрытия T_c ~ 900°С), ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования амфибола (T_c ~ 550°С), ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования биотита (T_c ~ 320°С), полевого шпата/плагиоклаза (T_c ~ 300°С), до трекового датирования апатита (T_c ~ 110°С) [2]. Сопоставление фиксируемых значений возраста изотопных систем минералов с температурами их закрытия позволяет оценить последовательно глубины залегания пород (учитывая усредненный температурный градиент в 25–30°/км) на различных промежутках времени, начиная от их формирования и заканчивая выводом к земной поверхности в результате тектонических событий. Такой мультисистемный подход использован нами для изучения тектоно-термальной эволюции позднепалеозойских гранитоидов Ангаро-Витимского батолита (АВБ), расположенного на юго-восточной окраине Северо-Азиатского континента [3]. В мезозое ([1, 4–6] и другие) Северо-Азиатский континент, включая и рассматриваемый Забайкальский сегмент, претерпел интенсивную тектоническую реактивацию (начавшуюся около 180 млн лет назад), связанную с закрытием Монголо-Охотского океанического бассейна и последующей коллизией Северо-Китайского континента. В результате был сформирован мезозойский Монголо-Охотский орогенный пояс, сутурная зона которого протягивается на расстояние свыше 3000 км от Центральной Монголии через Забайкалье, Восточную Монголию и Приамурье до Охотского моря.

С целью выявления влияния мезозойских событий на термическую историю пород АВБ, а также – реконструкции истории их вывода к поверхности рассмотрены результаты комплексного U/Pb-, ⁴⁰Ar/³⁹Ar- и трекового датирования образцов баргузинского и чивыркуйского комплексов батолита на трех ключевых участках батолита: а) в юго-западной части, б) на полуострове Святой нос, восточном берегу оз. Байкал, в) в северо- западной части (рис. 1).

Рис. 1.

Схема расположения герцинских гранитоидов Забайкалья [7, 8]. Кружками показаны места отбора проб для Кружками показаны места отбора проб для термохронологических исследований. Приведены результаты U/Pb-датирования по циркону (Zr) [7, 8], ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования по амфиболу (Am), биотиту (Bt), полевому шпату (Fs), плагиоклазу (Pl) [9], использованы опубликованные результаты трекового датирования (AFT) [10] и новые данные (выделены синим шрифтом).

Формирование магматических комплексов региона, включая АВБ, связывается с субдукционным процессом и возможным вкладом обогащенных мантийных источников [3]. По данным [7–12] специфика позднепалеозойского магматизма Забайкалья определяется совмещением мантийного плюма с завершающей стадией герцинской орогении. Показано, что становление интрузий региона происходило на глубинах 20–13 км 320–290 млн лет назад на коллизионной (10%), и 310–280 млн лет назад – на постколлизионной (90%) стадиях развития территории.

Сводка опубликованных [7–12] и новых данных изотопного и трекового датирования приведена на термохронологической диаграмме (рис. 2). Характерно, что для пород юго-западного, восточного и северо-восточного изученных участков реконструируется в целом одинаковая термическая история.

Рис. 2.

Термохронологическая диаграмма эволюции гранитоидов Ангаро-Витимского батолита. Цветом выделены образцы юго-западной части батолита (зеленый), полуострова Святой нос и восточного берега озера Байкал (синий), северо-восточной части батолита (красный). Голубые линии соответствуют возрасту этапов формирования покровно-сдвиговых структур Восточного Саяна: I – покровный, II – покровно-складчатый, III – складчато-сдвиговый [13, 14]. Белым цветом выделены новые данные трекового возраста апатита. На врезке показаны результаты обратного моделирования длин треков деления апатита с использованием программного обеспечения AFTSolve1 [15]. APAZ – зона частичного отжига апатита.

Значения ⁴⁰Ar/³⁹Ar-возраста, полученные по роговой обманке, попадают в возрастной диапазон формирования гранитоидов (310–290 млн лет), фиксируемый U/Pb-методом по циркону (рис. 2). Это позволяет считать, что глубина формирования изученных пород не превышала 15 км, что согласуется с представлениями, основанными на геологических данных [7, 8, 11, 12]. В северо-восточной части АВБ практически сразу (рис. 1, 2), учитывая возраст закрытия изотопных систем биотита, произошло остывание гранитоидов до интервала температур 300–350°С. Это соответствует глубинам 10–7 км, принимая усредненный температурный градиент в 30°/км. Крутое положение графика термической истории для некоторых пород АВБ в этот период времени свидетельствует о крупной эпохе денудации, связанной с позднепалеозойской орогенией. Амплитуда денудации оценивается по разнице между глубинами, при которых происходит закрытие роговой обманки, и биотита, что составляет 7–5 км. Столь существенная денудация территории Забайкалья может быть связана с крупной тектонической фазой, которая отчетливо проявилась в покровно-сдвиговых структурах Восточного Саяна, расположенных вблизи и к востоку от оз. Байкал, а в целом – на огромной территории Алтае-Саяна и Восточного Казахстана [13, 14]. В Восточных Саянах Главный Саянский разлом, проявленный как правосторонний сдвиг, ассоциирует с покровными структурами Тункинских Гольцов и, по данным ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования синтектонических минералов, характеризуется позднекарбоново-раннепермским возрастом формирования (316–286 млн лет), который полностью совпадает с фиксируемым ранним эпизодом вывода к поверхности пород АВБ (рис. 2).

Далее, в период 290–180 млн лет, породы АВБ находились в температурном интервале 250–350°С, в котором изотопные системы амфибола были полностью закрыты (рис. 2), при этом в различных частях батолита происходило растянутое во времени закрытие изотопной системы биотита. Пологое поведение графика термической истории пород свидетельствует в пользу тектонической стабилизации в регионе в этот период времени.

Закрытие изотопных систем полевого шпата/плагиоклаза (T_c ~ 250–200°С) начинает фиксироваться в интервале 170–140 млн лет (поздняя юра–ранний мел). Разница значений температур около 100°С между закрытием изотопной системы биотита и полевого шпата может быть объяснена тем, что породы АВБ в это время испытали денудацию около 3 км мощности, которая по времени совпадает с закрытием Монголо-Охотского океана и началом формирования одноименного орогена [1, 4–6]. Крутое положение графика (рис. 2) в период 140–125 млн. лет между температурой закрытия изотопной системы полевой шпат/плагиоклаз и трековым возрастом апатита (разница значений температур 150–100°С) свидетельствует о продолжающемся формировании Монголо-Охотского орогена, в результате роста которого было подвержено денудации еще около 4–3 км мощности пород.

В период 140–35 млн. лет (трековый возраст апатита) различные части АВБ пересекли изограду в 110 ± 10°С, соответствующую закрытию трековой системы апатита. На основании результатов обратного моделирования длин треков деления апатита (врезка на рис. 2) в период 80–60 млн лет назад гранитоиды, отобранные на современном эрозионном срезе в средней части АВБ, были выведены до температур в 80°С (глубина залегания 3–2 км), что соответствует мощности денудации около 1.5–1 км. Далее в период 60–3 млн лет на территории Забайкалья происходила медленная денудация менее чем 0.5 км мощности пород, что свидетельствует в пользу тектонической стабилизации в регионе. Крутое поведение графика термической истории пород АВБ (врезка на рис. 2) фиксируется в период последних 3 млн лет. Резкое охлаждение пород может быть связано с дальним тектоническим воздействием Индо-Евразийской коллизии, которая привела к выводу на дневную поверхность пород АВБ в результате денудации около 3–2 км их мощности.

Таким образом, в период проявления Монголо-Охотской орогении (170–140 млн лет назад) произошло поднятие пород АВБ с глубин 10–7 км до глубин 4–3 км, что может быть связано с интенсивным горообразованием в Забайкалье и денудацией около 6–4 км мощности земной коры. Это вывод согласуется с данными о проявлении процессов коллизионных и постколлизионных преобразований утолщенной континентальной коры в Забайкалье с формированием многочисленных комплексов метаморфических ядер в поздней юре–раннем мелу [1, 6]. Полученные данные о тектоно-термальной эволюции пород АВБ позволяют проводить взаимосвязи с формированием Монголо-Охотского орогена и осадконакопленим в юрско-раннемеловых Иркутском, Канско-Ачинском, Тувинском, Кузнецком и Западно-Сибирском бассейнах.