Структурная эволюция западного сегмента Анюйско-Чукотской складчатой системы

Глава 3. Возраст деформаций Анюйско-Чукотской складчатой системы.

После выделения деформационных этапов возникает закономерный вопрос о возрасте и продолжительности этих событий. Для определения абсолютного возраста деформаций использовались U-Pb (SHRIMP-RG) и ³⁹Ar/⁴⁰Ar методы датирования.

Одним из показателей возраста коллизии (этапа деформаций D₁) может служить возраст недеформированных гранитоидов, прорывающих сложно дислоцированные палеозойские и мезозойские отложения. В этих целях были изучены внутреннее строение девяти гранитоидных массивов и их взаимоотношение с вмещающими образованиями, а также проведено геохронологическое опробование. Четыре пробы отбирались в пределах Алярмаутского поднятия (две фазы Люпвеемского батолита, граниты Быстринского плутона и дайка деформированных гранитов). Два других массива, Пырканай и Кэлильвун, - расположены южнее и восточнее Алярмаутской структуры. Кроме этого проводилось датирование крупного дайкового тела гранит-порфиров, прорывающего гранитоиды Люпвеемского массива. За пределами Алярмаутского поднятия изучались Алискеровский гранодиоритовый массив, юго-восточнее г. Билибино, и массив горы Вулканная на территории Южно-Анюйской сутуры.

Гранитоиды Люпвеемского и Быстринского плутонов прорывают девонские кристаллические сланцы и сложно дислоцированные триасовые филлиты. Граниты массивов Пырканай и Алискеровский - верхнетриасовые отложения, а массива Кэлильвун - верхнеюрско-нижнемеловые осадочные комплексы.

Таким образом, для датирования были выбраны гранитные массивы с разной геологической позицией, допускающей их разный возраст. Имеющиеся датировки, полученные К-Аr методом (38 определений, Жуланова и др., 2007) дают широкий возрастной диапазон - от 61 до 155 млн.лет.

U-Pb (SHRIMP-RG) датирование. U-Pb изотопная система в цирконах имеет высокую температуру закрытия, оцениваемую как >900^оС, и поэтому устойчива к термальным воздействиям. Возраст магматического циркона определяет время кристаллизации. Цирконы и сфен для абсолютного U-Pb датирования выделялись автором в Стэнфордском университете, США по стандартной методике с использованием тяжелых жидкостей (вольфрамата лития). Изотопные измерения проводились на высокочувствительном ионном микрозонде (SHRIMP-RG) в Стэнфордском микроаналитическом центре SHRIMP-USGS (аналитики С.М. Катков и A.Strickland) по стандартной методике (Miur et al., 1996).

Для пост-коллизионных гранитных плутонов АЧСС были получены U-Pb(SHRIMP-RG) возраста кристаллизации. Для Люпвеемского батолита: первая фаза - гранодиориты (обр.ELM03-CH16.2) - cредневзвешенный возраст 10 датированных зерен, равен 115.7±1.7млн.лет (N=9/10, СКВО=0.48). Из 16 проанализированных кристаллов второй фазы - гранитов (обр.ELM03-CH16.1) для расчета средневзвешенного значения выбраны 13. Их возраст 112±1.7 млн.лет (N=13/16, СКВО=2.13). Для гранитов Быстринского плутона (обр.04-JT-14) шесть анализов краевых частей кристаллов указывают на возраст 116.9±2.5млн. лет (СКВО=1.4). Возраст ядер анализированных кристаллов (N=5) - от среднетриасового до раннеюрского (²⁰⁶Pb/²³⁸U возраста в интервале 191.6 - 232.9 млн.лет). Для маломощной лейкогранитовой дайки (обр.ELM03-CH12.1) отмечена ярко выраженная сланцеватость, которая интерпретируется как поздне- или син-деформационная (D₂). Из этой пробы проанализировано шестнадцать зерен, включая три пары ядро/край, большинство из которых дискордантны, что может свидетельствовать о потере Pb. Для восьми конкордантных дат средневзвешанный возраст составляет 112.6±2.2 млн. лет (СКВО=1.2), который интерпретируется как возраст кристаллизации. Анализы ядер показали докембрийский возраст протолита (717, 1070.4 и 1581.5 млн. лет). Для биотитовых гранитов плутона Кэлильвун (обр.04-JT-46) девять из одиннадцати анализов конкордантны с учетом аналитической ошибки или очень близки к этому и имеют возраст 114.7±1.8 млн. лет (СКВО=0.75). Восемь из тринадцати кристаллов гранит-порфиров массива Пырканай (обр.04-JT-46) имеют возраст 112.4±1.6 млн. лет (СКВО = 0.66). В цирконах из гранодиоритов Алискеровского плутона (обр.К-04-225) семь из десяти произведенных анализов конкордантны в пределах аналитической ошибки (СКВО=7.7) и их средневзвешенный возраст 117.5±2 млн. лет. Для расчета средневзвешенного возраста гранодиоритов горы Вулканная (ЮАС) использовались семь анализов из восьми, при этом шесть замеров близки к конкордии (СКВО = 0.39). Полученный возраст - 108.5±2.7 млн. лет, то есть граниты Южно-Анюйского плутона незначительно моложе изученных массивов Анюйско-Чукотской системы.

Сфен (титанит) - один из минералов, с относительно устойчивой U-Pb изотопной системой, температура закрытия которой более 700^оС (Frost et al., 2000). Для восстановления истории эксгумации гранитоидов и определения их возрастного соотношения с вмещающими метаморфическими комплексами проводилось U-Pb датирование сфена из гранитоидов массивов Пырканай и Быстринский, а также гранат-сфеновых амфиболитов и метаморфизованных габбро-диабазов.

Все 18 анализов сфена Пырканайского плутона (обр.04-JT-4) находятся в положении близком к дискордии. Нижнее пересечение дискордии и конкордии принято считать возрастом кристаллизации. Для сфена из гранитов массива Пырканай средневзвешенный возраст составляет 111.7±4.1 млн. лет (N=18/18, СКВО=0.74). В сфене из гранитов Быстринского массива (обр.04-JT-14) было проанализировано 22 точки в 19 кристаллах (включая 3 пары край-ядро). Все полученные значения уверенно выстраиваются на линию дискордии, нижнее пересечение с конкордией соответствует значению 104.7±2.6 млн. лет (N=22/22, СКВО=0.73). Исходя из петрографических особенностей анализируемых пород, полученные возраста интерпретируется как кристаллизационные.

Полученные U-Pb возраста из гранитов массива Пырканай практически равны - 112.4 1.6 млн. лет (циркон) и 111.7±4.1 млн. лет (сфен), они интерпретируются как возраста кристаллизации. Существенная разница возрастов циркона (116.9±2.5 млн. лет) и сфена (104.7±2.6 млн. лет) Быстринского плутона свидетельствуют о его медленном остывании.

³⁹Ar/⁴⁰Ar датирование. В последние годы появились многочисленные работы по абсолютному датированию комплексов Северо-Востока России 39Ar/40Ar методом (Toro et al., 2003, Тихомиров и др., 2004, 2008, Акинин и Ханчук, 2005 и мн. др.). Западная часть Анюйско-Чукотской складчатой системы оказалась незаслуженно забытой, а известные K-Ar датировки относятся к 1960-м годам. Калий-аргоновый возраст гранатового жедритита из вмещающих пород Быстринского массива - 145 млн. лет (Гельман, 1963). На эту датировку регионального метаморфизма ссылаются до настоящего времени многие исследователи при составлении палеотектонических реконструкций (Гельман, 2000, Бондаренко, 2004 и др.).

В Лаборатории Ar/Ar датирования Стэнфордского университета, США (рук. M.McWilliams) автором были выполнены анализы мономинеральных фракций биотита из метаморфических пород 4 участков южного, восточного и северного флангов Алярмаутского поднятия.

В биотит-мусковитовых сланцах (обр.ELM03-CH12.6) южного обрамления Быстринского массива синдеформационные слюды формируют сланцеватость S₂. Для датирования выделялась монофракция крупного (до 1мм) уплощенного светло-коричневого биотита (~10% в породе). Для исследуемого образца получен спектр ступенчатого нагрева с хорошим плато, соответствующим 100% выделенного аргона. В данном случае использовалось 14 стадий нагрева образца от 700 до 1300^оС. Полученный возраст плато - 103.2±1.5 млн. лет, (СКВО=0.27 в пределах 2σ).

Образец хлорит-биотитовых протомилонитов (обр.ELM03-CH14.1) с восточного фланга Люпвеемского батолита. В частично перекристаллизованной мелкозернистой массе породы крупные (до 0.8мм) порфиробласты биотита (~25%) вытянуты по сланцеватости S₂. Проводился 14-стадийный нагрев пробы от 700 до 1300^оС. Возраст плато - 108.9±1.4 млн. лет (СКВО=0.22), соответствующий 100% выделенного ³⁹Ar.

Из карбонатных сфен-биотитовых филлитов (обр.ELM03-CH14.4) среднего течения р. Люпвеем выделялся синдеформационный (D₂) бежевый биотит, занимающий около 25% объема породы. Проба подвергалась 12-ступенчатому нагреву от 600 до 1175^оС. Характерный лестничный тип спектра свидетельствует о диффузионной потере радиогенного аргона. Возраст плато для данного образца 106.5±1.5 млн. лет (СКВО=0.13), включая 89.8% выделившегося ³⁹Ar. Из графика обратных изохрон следует, что начальный аргон был распределен относительно равномерно, т.к. фракции распределяются вдоль прямой с небольшими отклонениями.

В палеозойских двуслюдяных сланцах северной части Алярмаутского поднятия (обр.ELM03-CH27.2), в каньоне р.Кытеп-Гуйтеньрывеем, светло-коричневый биотит (преимущественно до 0.4мм) составляет около 40% объема породы, а мусковит (до 0.2мм) - около 15%. Именно син-деформационные (D₂) слюды образуют сланцеватость S₂, равномерно распределяясь по объему породы в виде параллельных зон. Для получения достоверного результата использовалось 8-ступенчатый нагрев биотита от 600 до 1250^оС. Получен спектр ступенчатого нагрева с устойчивым плато, соответствующим 98.4% выделенного аргона. Возраст плато - 107.5±1.4 млн. лет (СКВО=0.89). График обратной изохроны свидетельствует об относительно равномерном распределении начального аргона.

Данные, полученные ³⁹Ar/⁴⁰Ar методом по биотиту из четырех образцов, свидетельствуют об альбском времени син-деформационного метаморфизма Алярмаутского поднятия, с абсолютными значениями от 108.9 до 103.2 млн. лет и о совместном остывании гранитоидов и пород рамы ниже 300^оС в этот интервал.

Генетическая связь внедрения гранитоидов и структурного парагенеза D₂ представляется логичной по нескольким причинам: 1) плоскостная текстура S₂, имеющая обычно пологое падение от гранитного ядра, наблюдается только в обрамлении Алярмаутских гранитоидов и пропадает на удалении около 25 км от контакта; 2) синдеформационные биотит и мусковит, формирующие сланцеватость S₂, наблюдаются только в центральной части поднятия, при удалении от гранитов сменяясь хлоритом. Наличие сигмоидальных синдеформационных порфиробластов биотита в слабометаморфизованных алевролитах верхнего триаса доказывает одновременность деформаций и <регионально-контактового> метаморфизма; 3) возраст синдеформационного биотита из протомилонитов (108.9±1.4 млн. лет) близок к возрасту кристаллизации гранитов Люпвеемского плутона (112±1.7 млн. лет); 4) деформированная лейкогранитная дайка с возрастом 112.6±2.2 млн. лет.

Таким образом, на основании оценки возраста недеформированных гранитоидов, секущих палеозойско-мезозойский складчатый комплекс, установлено время завершения коллизии Евразии и Северо-Американской плиты, частью которой принято рассматривать Чукотский микроконтинент. Новые данные, полученные с использованием современных геохронологических методов, не только подтверждают представления сторонников доаптского времени коллизии Северо-Азиатского континента и Чукотского микроконтинента (Natal'in et al., 1999, Соколов и др., 2001, Бондаренко, 2004), но и определяют ее завершение рубежом 117.5 млн. лет. Тектонический этап постколлизионного регионального растяжения, повлекший внедрение люпвеемских гранитоидов и формирование структурного парагенеза D₂, происходил в интервале от ~117 до ~105млн. лет.