Результаты

1) Процессы океанической субдукции на конвергентных окраинах тихоокеанского типа являются главным механизмом образования новой континентальной коры в основном за счет надсубдукционного магматизма. Но одновременно происходит и разрушение континентальной коры в результате субдукционной эрозии. Разрушение магматических дуг приводит к формированию обломочных осадочных пород - граувакков и турбидитов, по валовому составу практически идентичных магматическим породам «материнских» дуг. В результате субдукционной эрозии магматические дуги могут быть частично или полностью утрачены из геологической летописи. Но обломочные породы (песчаники) остаются на поверхности, позволяя нам определить, природу бывшей магматической дуги - внутриокеаническую или окраинно-континентальную. Целью проекта является реконструкция эродированных палеозойских магматических дуг, образованных на конвергентных окраинах Палеоазиатского океана с использованием критериев, разработанных на современных конвергентных окраинах Тихого океана. По результатам анализа опубликованных материалов по современной Циркум-Пацифике (Сафонова, Ханчук, 2021) и систематизации имеющихся картографических и геологических материалов, включая новые, полученные в ходе полевых работ, определены параметры островодужных магматических комплексов и терригенных толщ западной части Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП): засурьинской серии северо-западного Алтая, Итмурундинской и Тектурмасской зонам центрального Казахстана, Чарской и Жарминской зонам восточного Казахстана. Образование всех комплексов связано с палеозойской эволюцией Палеоазиатского океана.

2) Проведены полевые исследования на аккреционных и офиолитовых комплексах СЗ Алтая и центрального Казахстана с картированием и отбором проб для геохронологических, петрографических и изотопно-геохимических исследований. Ключевые объекты – обломочные породы (песчаники) и магматические породы предположительно надсубдукционного генезиса. На СЗ Алтае проведены работы на объектах засурьинской серии (поздний кембрий – ранний ордовик), состоящей из отложений лиственной, талицкой и марчетинской свит. Также проведены полевые работы на объектах Тектурмасского офиолитового пояса (ТОП) - Тектурмасской, Базарбайской и Нуринской зон. Были составлены геологические схемы, показывающие границы между магматическими и осадочными породными ассоциациями (Гурова и др., 2021; Перфилова и др., 2021; Safonova et al., 2021). По результатам полевых работ 1-го года сформирована представительная коллекция магматических и осадочных пород (песчаников). После полевых работ образцы горных пород были подготовлены для последующих петрографических и аналитических исследований.

3) Петрографические исследования для магматических и обломочных осадочных пород (песчаников) проведены для всех объектов. Среди магматических пород преобладают базальтоилы и габброиды, андезиты, дациты, плагиограниты. Песчаники преимущественно мелко-среднезернистые, серые, плохо сортированные. В обломках - вулканические и осадочные породы, полевой шпат, кварц. Матрикс сложен тонкозернистым материалом, по составу схожим с составом обломков. Цемент редок. По классификациям, основанным на составе обломков, песчаники являются граувакками (Шутов, 1967), образованными за счет разрушения расчлененной, переходной и нерасчлененной дуг (Dickinson, 1988), реже за счет рециклированного орогена.

4) Для определения возраста пород, являвшихся источником осадочного материала, а также соотношения разновозрастных комплексов в питающей провинции проведено U-Pb датирование цирконов. Выделены детритовые цирконы из песчаников всех объектов. Получено 1775 U-Pb возрастов детритовых цирконов из песчаников засурьинской серии СЗ Алтая, Итмурундинской, Тектурмасской, Чарской и Жарминской зон Казахстана (Перфилова и др., 2021). Полученные U-Pb возрасты показали преимущественно унимодальный характер их распределения.

5) Проанализирован петрохимический и геохимический состав магматических пород и песчаников, определены концентрации породообразующих окислов и редких элементов. Во всех локациях доминирующим типом магматических пород является толеитовая серия. Магматические породы известково-щелочной и бонинитовой серий надсубдукционного происхождения и вулканиты щелочной серии океанических островов/симаунтов представлены в меньшей степени (Гурова и др., 2021).
Песчаники по классификациям Петтиджона (Pettijohn et al., 1972) и Хирона (Herron et al., 1988) являются граувакками (реже литаренитами) и сланцами соответственно. По соотношению индексов химического выветривания (CIA) и вариабельности состава (ICV) (Nesbitt, Young, 1982; Cox et al., 1995) большинство образцов представляет собой незрелые слабо выветрелые осадки, а по сравнению с PAAS (Taylor, McLennan, 1985) они обогащены фемическими элементами, что подразумевает относительно мафический источник. В целом, песчаники всех объектов по химическому составу напоминают вулканические породы основного и среднего состава надсубдукционного происхождения как в районах исследований в ЦАСП, так и в Циркум-Пацифике (Перфилова и др., 2021; Perfilova et al., 2021; Safonova et al., 2021).

6) Проведен анализ изотопного состава Hf в цирконе и Nd по породе. Анализ изотопов Hf в зернах циркона с возрастом, отвечающим главным пикам, показал преимущественно положительные значения εHft для Итмурундинской, Чарской и Жарминской зон, что предполагает преобладание в области сноса ювенильного материала континентальной коры. Отношения изотопов Sm и Nd свидетельствуют об образовании песчаников за счет разрушения магматических пород, образованных из разных мантийных источников – от ювенильных (преимущественно) до смешанных и, еще реже, рециклированных. В целом, данные по изотопам и Hf в цирконе и изотопам Nd по породе предполагают преобладание в области сноса магматических пород с ювенильными характеристиками.

7) Геодинамические обстановки. Изученные надсубдукционные комплексы включают низко-Ti вулканиты, характеризующиеся минимумами по Nb на мульти-элементных диаграммах, нормированных по примитивной мантии, и положительными значениями εNd(t), что типично для магм, выплавляющихся в надсубдукционных обстановках островных дуг. В аккреционных комплексах диагностированы базальты близкие геохимическим характеристикам к базальтам срединно-океанических хребтов (тип MORB) и базальтам океанических островов/симаунтов типа OIB (Sun, McDonough, 1989). Данные по химическому составу магматических пород представлены в статье в журнале Lithos (Ganbat et al., 2021) и в материалах конференций (Конопелько, 2021; Гурова и др., 2021).

По систематикам Бхатиа (Bhatia, 1983; Bhatia, Crook, 1986), Флойда-Левериджа (Floyd, Leveridge, 1987) и Дикинсона (Dickinson, 1985) большая часть изученных граувакковых песчаников образовалась за счет разрушения внутриокеанической (энсиматической) или зрелой (переходной) островной дуги. В меньшей степени представлены песчаники, образованные при разрушении континентальной магматической дуги кислого состава (энсиалической). Данные по химическому составу песчаников представлены в материалах конференций (Перфилова и др., 2021, Петрозаводск, мат. конф.; Perfilova et al., 2021; IAGR, мат. конф.).

8) Основным выводом исследований 1-го года является широкое распространение граувакковых песчаников во всех локациях и их образование преимущественно за счет разрушения внутриокеанических дух, сложенных ювенильными магматическими породами. Отсутствие или ограниченное распространение надсубдукционных комплексов, могущих служить источниками этих песчаников, в пределах участков работ на СЗ Алтае, в Итмурундинской и Чарской зонах центрального и восточного Казахстана соответственно, а также присутствие в серпентинитовых меланжах Итмурундинской и Тектурмасской зон фрагментов пород островодужного происхождения свидетельствуют об эпизодах субдукционной эрозии на активных окраинах Палеоазиатского океана в позднем кембрии-раннем ордовике (СЗ Алтай), среднем ордовике (центральный Казахстан) и позднем девоне (восточный Казахстан).