Эндогенные события в позднедокембрийской и палеозойской истории Омолонского массива

Омолонский массив представляет собой один из наиболее длительно развивавшихся элементов в современной тектонической структуре Северо-Востока Азии. В его пределах вскрыты метаморфические, осадочные, вулканогенные и интрузивные образования, представляющие практически всю глобальную геохронологическую шкалу — от раннего архея до квартира включительно.

Самая характерная особенность массива — наличие дорифейского кристаллического фундамента (архейские стратифицированные гранулит-мигматиты, гранитизированные в раннем протерозое) и несогласно залегающего на нем чехла, сложенного слабо деформированными рифейскими, палеозойскими и мезозойскими (доверхнемеловыми) отложениями, среди которых важная роль принадлежит вулканитам. В позднем мелу Омолонский массив составлял область размыва, локально затронутую тектоно-магматическими процессами, связанными с формированием окраинно-континентального Охотско-Чукотского вулканогенного пояса. В ещё меньшем объеме проявлялся, как предполагается, палеогеновый базитовый магматизм. В центральной части массива, в долине р. Кедон, известно местонахождение неоплейстоценовых (?) потоков щелочных базальтов. Из интрузивных образований, также весьма разнообразных, наиболее характерны плутоны гра-нитоидов и кварцевых нордмаркитов — щелочных сиенитов раннепалеозойского возраста.

Долгие годы Омолонский массив интерпретировался как срединный, т. е. располагающийся внутри мезозойской Верхояно-Чукотской складчатой области, трактовался как свидетельство её эпикратонной природы и считался важнейшим источником информации о ранних стадиях развития мезозоид. В результате смены геологической парадигмы — перехода от классической концепции геосинклиналей и платформ к тектонике литосферных плит, представления о срединных массивах Северо-Востока Азии, в том числе Омолон-ском, претерпели кардинальные изменения. С начала 90-х годов прошедшего века наибольшую популярность приобрели аккреционные модели, в которых Северо-Восток Азии предстаёт агломератом разновозрастных и разнотипных террейнов, сгруженных у края Северо-Азиатского кратона (Сибирской платформы). Омолонский массив при этом рассматривается как фрагмент некогда разрушенного кратона (террейн) — либо автономный, либо входящий в составной (композитный) Колымо-Омолонский супертеррейн. В свете такой интерпретации интерес к научному исследованию Омолонского массива в последние десятилетия значительно снизился.

В то же время территория массива не перестаёт привлекать к себе внимание как перспективная металлогеническая провинция. Здесь известны промышленно значимые объекты (железистые кварциты, золото-серебряные руды, россыпи золота и др.), генетически связанные с событиями домезозойской истории, в первую очередь — эндогенными. Наиболее актуальным при этом остается исследование палеозойского этапа, когда были сформированы мощные вулканогенные комплексы широко известной кедонской серии, вмещающие самое крупное на сегодня золоторудное месторождение Омолонского массива — Кубаку.

Настоящая работа была начата в рамках программы НИР по обобщению результатов изотопного датирования магматических, метаморфических, осадочных и рудных образований Северо-Востока России, выполнявшейся в лаборатории изотопной геохронологии и геохимии СВКНИИ во второй половине 90-х годов под общим руководством И.Н. Кот-ляра. На первоначальном этапе в лаборатории была создана электронная база данных (БД) ТЕОХРОН" [Акинин, Котляр, 1997], куда вошли материалы радиохронологических определений горных пород и минералов региона, полученные за все годы существования в Магадане соответствующей службы (с 1958 г.).

Первые научные итоги работы с БД ТЕОХРОН" изложены в коллективной монографии «Изотопные системы магматических и метаморфических комплексов Северо-Востока России» [Котляр и др., 2001]: предложен новый методологический подход к интерпретации больших массивов изотопных датировок, традиционно обобщаемых в виде гистограммвыработаны соответствующие методические приемы (позже названы методикой реликтовых дат и минимумов) — сделан вывод о том, что, несмотря на появление современных прецизионных методов, не только Rb-Sr, но и K-Ar геохронометр сохраняет свое важное прикладное значение. Дальнейшую разработку новый подход получил в монографии «Геохронология и геохронометрия эндогенных событий в мезозойской истории Северо-Востока Азии» [Жуланова и др., 2007]. Примеры его приложения к конкретным магматическим комплексам региона можно найти в журнальных публикациях (в т.ч. с участием автора [Котляр и др., 2004]) и материалах специализированных совещаний [Жуланова, Котляр, 2003; Гагиева, 2006, 2007а, бГагиева, Жуланова, 2006; Жуланова и др., 2009; Котляр и др., 2009; 2012; и др.].

В диссертации под термином эндогенные события понимаются относительно короткие временные интервалы усиления активности недр Омолонского массива. Они выражены петрогенетически (вулканизм, интрузивный магматизм, метаморфизм, рудогенез), тектонически (возникновение разломов, дислокационных зонвоздымание блоков, маркируемое перерывами осадконакопления), а в некоторых случаях только геохимически — как массовое нарушение целостности радиогенных изотопных систем (вплоть до «переустановки на ноль» радиоактивных часов). Проявления эндогенных процессов, выраженные чисто геохимически, выделяются нами в самостоятельную категорию — «термальные события» [Котляр и др., 2001; Жуланова и др., 2007 и др.]. Они распознаются в статистически представительных выборках геохронометрических данных на основе методики реликтовых дат и минимумов, которая изложена в гл. 3.

Актуальность диссертации предопределяется уникальностью геологического строения Омолонского массива и дискуссионностью вопроса о его тектонической природе. Рассматриваются разнообразные по составу рифейские и палеозойские магматические образования (с сопутствующими метаморфическими и, отчасти, рудными), стратифицированные фации которых входят в состав чехла массива, а интрузивные и метаморфические локализованы преимущественно в породах дорифейского фундамента. История их формирования в совокупности охватывает интервал наиболее активного развития Омолонского массива длительностью свыше 1 млрд лет. Ранее материалы изотопного датирования указанных образований в рассмотрение с новых методических позиций не вовлекались. Между тем оно открывает перспективы для расшифровки, во-первых, истории развития самого Омолонского массива, во-вторых — его взаимоотношений с окружающими структурами — основы любых тектонических интерпретаций. Сочетание геологического и геохронометрического аспектов позволило сопоставить историко-геологическую информативность прямых геологических данных, с одной стороны, и геохронометрических — с другой. Это особенно важно в связи с наметившейся в мировой и отечественной науке сменой приоритетов — предпочтению геохронометрических данных геологическим в случае споров о возрасте эндогенных образований. Еще одна актуальная сторона диссертации — сопоставление возраста одних и тех же объектов, установленного различными методами: K-Ar, Rb-Sr изохронным, U-Pb датированием акцессорных цирконов. На его основе можно судить о поведении радиогенных изотопов в процессах, наложенных на уже сформированные горные породы. Сравнительный геолого-геохронометрический анализ в целом позволил конкретизировать последовательность и длительность проявления отдельных этапов эндогенной активности в послераннепротерозойской — домезозойской истории Омолонского массива, что важно для объективной оценки его металлогенического потенциала.

Цели и задачи. Главная цель исследования — сопоставить геологические и геохронометрические данные о позднедокембрийском и палеозойском магматизме Омолонского массива и, применяя методику реликтовых дат и минимумов, реконструировать максимально полную летопись эндогенных событий на этом отрезке истории массива.

Для достижения указанной цели выполнены следующие задачи:

— изучена геология и петрография рифейских магматических, динамометаморфиче-ских и метасоматических образований юга Омолонского массива, отобраны представительные пробы для их изотопного датирования;

— обобщены и критически проанализированы геологические данные о проявлении эндогенных процессов в истории Омолонского массивадля позднего докембрия и палеозоя выделены геологически дискретные эпизоды магматизма и метаморфизма;

— с использованием БД «ГЕОХРОН» сформированы выборки K-Ar датировок для наиболее полно изученных образований докембрия, раннего и среднего палеозоя;

— выполнена геологическая интерпретация гистограмм K-Ar датировок дорифей-ских полиметаморфических образований, рифейских интрузивных базитов, палеозойских вулканических накопленийсделаны выводы о возрасте магматических пород и времени наложения термальных событий, обусловивших нарушение и переустановку их радиоактивных часов;

— составлена сводная К-Ar летопись эндогенной истории Омолонского массива;

— сопоставлены результаты K-Ar и Rb-Sr датирования рифейских и палеозойских магматических образований;

— получены первые U-Pb SHRIMP датировки акцессорных цирконов из вулканитов кедонской серии и сопоставлены с результатами K-Ar и Rb-Sr датирования.

Фактический материал и личный вклад автора. Основу диссертации составляют материалы и теоретические представления, полученные автором в период работы в СВКНИИ ДВО РАН: в 1995;2004 гг. в составе лаборатории изотопной геохронологии и геохимии, а с 1 февраля 2005 г. (после реорганизации структуры института) — в лаборатории стратиграфии и тектоники. За эти годы автор участвовал в выполнение тем НИР: 1) «Изотопные системы магматических и метаморфических комплексов Востока Азии» — 2) «Геохронология и геохронометрия метаморфических, магматических и рудных процессов в геологической истории Северо-Востока Азии» ', 3) «Образование и эволюция коровых и мантийных магмпреобразования земной коры в связи с магматизмом и метаморфизмом в геологической истории Северо-Востока Азии» (совместно с лабораторией петрологии и изотопной геохронологии) — 4) «Экзогенные и эндогенные события в геологической истории Северо-Востока Азии: последовательность, длительность, взаимосвязь» — 5) «Состав, структура и эволюция земной коры и верхней мантии Северо-Востока Азии», а также нескольких Госконтрактов по геолого-геохронологическому изучению мезозойских магматических комплексов и связанных с ними рудных образований Охотско-Колымского региона.

Опыт работы автора в поле включает 6 сезонов в Охотско-Колымском и Омолон-ском районах. Исследования Омолонского массива (преимущественно рифейские и палеозойские магматические и метаморфические образования) проводились летом 1995 и 1996 гг. в составе Южно-Омолонской партии ГГП «Магадангеология» (начальник партии В.Н. Егоров). Было отобрано около 100 проб для изотопно-геохронологических, петрографических и петрогеохимических исследований. В диссертации задействованы материалы датирования 47 проб из коллекции автора. По собственным материалам (около 150 шлифов) изучена петрография рифейских габбро-диабазов. Важные результаты получены в процессе опытно-методического геохронометрического исследования интрузивного массива Вьючный (Яно-Колымский пояс), поддержанного грантами ДВО РАН в 2003 и 2006;2008 гг., где автор был руководителем. При поддержке гранта 2006;2008 гг. выполнено U-Pb SHRIMP датирование акцессорных цирконов из гранитоидов массива Вьючный и вулканитов кедонской серии Омолонского массива. Пробы вулканитов принадлежат коллекции, которая была специально отобрана по просьбе автора летом 2007 г. геологами ГГК «Дукатгеология» в северной части Омолонского массивапроанализированы в ЦИИ ВСЕГЕИ (2008 г.).

Всего в работе обсуждаются 284 K-Ar, 42 Rb-Sr изохронных определения возраста магматических и (отчасти) рудных образований, а также 17 U-Pb датировок цирконов и 6 Ar-Ar — из рудных жил. Основной объем материалов (в том числе из авторских коллекций) хранится в БД «ГЕОХРОН», частично заимствован из литературных источников.

Сведения по геологии рифейских и палеозойских пород, для которых имеются датировки в БД «ГЕОХРОН», почерпнуты автором из 28 отчетов (1959;2001 гг.), хранящихся в территориальных геологических фондах (ФГУ «ТФИ»). Кроме того, привлечены новейшие материалы, содержащиеся в серийных легендах и объяснительных записках к листам Государственной геологической карты масштаба 1:200 000 второго поколения (Госге-олкарта-200/2).

Для большинства проб, по которым в 1995;2008 гг. производилось изотопное датирование, в лаборатории рентгеноспектрального анализа СВКНИИ выполнены силикатные анализы и определены концентрации Rb, Sr, Y, Zr, Nb. В диссертации приводится 88 силикатных анализов и 56 — на малые элементы.

Гистограммы строились диссертантом с помощью средств ISOPLOT, с учетом ошибки измерения (±1 ст) [Ludwig, 1994]. Rb-Sr изохроны приводятся в варианте первоисточников.

Привязка к Общей геохронологической (стратиграфической) шкале в наших работах, опубликованных до 2005 г. включительно, производилась с использованием.

Шкалы-1989 У. Б. Харленда с соавторами [Наг1ап<3 е1 а1., 1990], в данной работе — с учетом последней отечественной [Стратиграфический ., 2006] и международной [Огас^ет е1 а1., 2012] стратиграфических шкал.

Основные положения, защищаемые в диссертации, выстроены по историко-геологическому принципуих обоснование содержится в главах 2 — 4:

1. Завершение формирования кристаллического фундамента Омолонского массива и начало накопления его осадочного чехла разделяла пауза не менее чем в 700 млн лет (Ш>8г изохроны 1622±60 и 815±43 млн лет соответственно). На этом интервале по геологическим данным зафиксировано три эндогенных события: 1) динамометаморфизм кристаллического фундамента- 2) внедрение габбро-диабазов (стрелкинский комплекс) — 3) Бе-]У^-Са метасоматоз (батикский комплекс: железистые кварциты, куммингтонит-магнетитовые сланцы и др.). Становление габбро-диабазов происходило в раннем — начале позднего рифея: не раньше 1500 (ЯЬ-Эг изохрона 1479±31), но не позже 905−875 млн лет назад (реликтовая К-Аг дата 890±15), железистых кварцитов — во второй половине среднего рифея (ЯЬ-Бг изохрона 1150±78).

2. В истории формирования чехла первым эндогенным событием был ультрабазит-базитовый магматизм (сезамский пикрит-диабаз-базальтовый комплекс), раннекембрий-ское время проявления которого предполагается по новейшим геологическим данным и подтверждается термальным событием в интервале 550−500 млн лет, зафиксированным значимым минимумом на гистограмме К-Аг датировок дорифейских кристаллических пород.

3. Наиболее мощный вулканизм в истории формирования чехла (накопление ке-донской серии) начался на рубеже раннего и среднего девона, около 400 млн лет назад (ЯЬ-Бг изохроны 402±6, 377±42- и-РЬ даты акцессорных цирконов 400,5±4,4 и 387,6±6,4- реликтовая К-Аг дата 372±11 млн лет). Большая часть радиогенного Аг, образовавшегося за первые 40 млн лет существования серии, была потеряна под влиянием термального события на рубеже девона и карбона, о котором свидетельствуют ЯЬ-Бг изохроны 361±25 и 365±21 млн лет.

4. В позднем палеозое эндогенная активность Омолонского массива резко снизилась. Она ограничена спорадическим появлением основных вулканитов (базальты, трахи-базальты, их туфы) в разрезе маломощной рагульнинской толщи и внедрением трещинных интрузий березовского габбро-перидотитового комплекса. Значимый минимум в интервале 310−290 млн лет, фиксируемый на сводной гистограмме К-Аг датировок пород кедонской серии, позволяет заключить, что эти события происходили в конце карбонаначале перми.

Постоянную помощь в работе над диссертацией автору оказывали доктора геол.-минер. наук И. Л. Жуланова и И. Н. Котляр, которым автор глубоко признателен. За содействие в организации полевых работ, сборе материалов по геологии Омолонского массива автор благодарит геологов — тогда сотрудников ГГП «Магадангеология» В. Н. Егорова, П. Ю. Рожкова, В. А. Сурчилова, П. А. Шерстобитовасотрудников ГТК «Ду-катгеология» Л. И. Ртищеву, К. С. Алексеева, Д. С. Писаренконаучного сотрудника СВКНИИ М. И. Фомину. Особую благодарность автор выражает знатокам геологии Северо-Востока России кандидатам геол.-минер. наук Г. Е. Некрасову, М. М. Орадовской, B.C. Шульгиной. Полезные советы и консультации были получены от сотрудников СВКНИИ докторов геол.-минер. наук A.C. Бякова, Б. Ф. Палымского, А. Д. Чехова, кандидатов геол.минер. наук В. В. Акинина. С. Г. Бялобжеского, М. Л. Гельмана, Т. Б. Русаковой, геолога ОАО «Магадангеология» доктора геол.-минер. наук В. М. Кузнецова. За помощь в оформлении работы искреннее спасибо Т. И. Смирновой, Н. В. Власовой, Н. А. Пряхиной.