Этапы каменноугольно-триасового магматизма в Причерноморье по результатам изотопно-геохронологического изучения зерен детритового циркона из юрских грубообломочных толщ Горного Крыма

В статье представлены результаты U-Pb изотопного датирования зерен детритового циркона из толщи юрских грубообломочных пород, залегающих в вершинной части и на западном склоне г. Биюк-Синор (южный борт Байдарской котловины, около села Орлиное). Сопоставление этих датировок с полученными ранее результатами изучения зерен детритового циркона из песчанистых пород, участвующих в строении разрезов верхнеюрских грубообломочных толщ, слагающих склоны г. Спилия около Балаклавской бухты и г. Южная Демерджи около г. Алушты, а также среднеюрских битакских конгломератов около с. Строгановка (пригород г. Симферополя), показало высокую степень сходства осредненных возрастных характеристик основных популяций зерен детритового циркона. Результаты изучения зерен детритового циркона из песчанистых пород юрских грубообломочных толщ в четырех локациях Горного Крыма вместе с аналогичными данными для суммарного набора возрастов зерен детритового циркона из проб песчаников Южного берега Крыма, попадающих в стратиграфический интервал от средней юры до неогена, позволили статистически надежно охарактеризовать каменноугольно-триасовый (360–200 млн лет) интервал магматической активности, проявленной в пределах Причерноморья и ограниченной во времени позднедевонским и раннеюрским относительными магматическими затишьями. Ни в одном из зерен циркона каменноугольно-триасового возраста не выявлены Hf-изотопные характеристики, указывающие на сколько-нибудь значительный вклад корового материала старше мезопротерозоя в протолит материнских пород циркона. В выделяемом каменноугольно-триасовом интервале магматической активности можно обособить три этапа: (I) 360–315 млн лет, (II) 315–270 млн лет и (III) 270–200 млн лет. Этап магматизма I (360–315 млн лет) соотносится с закрытием океана Реик, завершившимся «отрывом и обрушением» субдуцируемого слэба в мантию и сопровождавшимся повсеместно проявленным HT-LP метаморфизмом. Для зерен циркона этого этапа магматизма характерны пиковые значения возраста около 325–340 млн лет и доминирование отрицательных εHf. Этапы магматизма II (315–270 млн лет) и III (270–200 млн лет) соотносятся с функционированием вулканического надсубдукционного пояса Скифско-Понтидской дуги. Для зерен циркона этих этапов магматизма характерен разброс величин εHf от слабоотрицательных до существенно положительных (характерных для деплетированной мантии), что типично для вулканических дуг. Нечеткое разделение II и III этапов магматизма и сильная вариабельность в изученных пробах пиковых значений возраста зерен циркона, которые мы связываем с этими этапами, могут быть обусловлены как изменениями магматической активности в различных сегментах пояса, так и изменениями интенсивности эрозии кристаллических комплексов пояса на последующих этапах эволюции, вызванных тектоническими перестройками внутри океана Палеотетис и его периокеанических структур.

1. Çimen O., 2020. Geochemical Characteristics of the Adakite-Like Dodurga Pluton (Central Pontides, N Turkey): Implications for Middle Triassic Continental Arc Magmatism in Southern Black Sea Region. International Journal of Earth Science 109, 809–829. https://doi.org/10.1007/s00531-020-01831-x.

2. Çimen O., Göncüoğlu M.C., Simonetti A., Sayıt K., 2018. New Zircon U-Pb LA-ICP-MS Ages and Hf Isotope Data from the Central Pontides (Turkey): Geological and Geodynamic Constraints. Journal of Geodynamics 116, 23–36. https://doi.org/10.1016/j.jog.2018.01.004.

3. Фиколина Л.А., Белецкий С.В., Белокрыс О.А., Деренюк Д.Н., Краснорудская С.И., Обшарская Н.Н., Король Б.И., Ивакин М.Н., Шевчук Н.В., Дяченко Л.Н., Аверина В.Н., Пересадько И.Н., Пупышева В.Г., Севастьянова В.П. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:1 000 000. Серия Скифская. Лист L-36 (Симферополь). Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 2019. 979 с.

4. Genc S.C., 2004. A Triassic Large Igneous Province in the Pontides, Northern Turkey: Geochemical Data for Its Tectonic Setting. Journal of Asian Earth Sciences 22 (5), 503–516. https://doi.org/10.1016/S1367-9120(03)00090-7.

5. Genc S.C., Tuysuz O., 2010. Tectonic setting of the Jurassic bimodal magmatism in the Sakarya Zone (Central and Western Pontides), Northern Turkey: A Geochemical and Isotopic Approach. Lithos 118 (1–2), 95–111. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2010.03.017.

6. Georgiev S., von Quadt A., Heinrich C.A., Peytcheva I., Marchev P., 2012. Time Evolution of a Rifted Continental Arc: Integrated ID-TIMS and LAICPMS Study of Magmatic Zircons from the Eastern Srednogorie, Bulgaria. Lithos 154, 53–67. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.06.020.

7. Griffin W.L., Powell W.J., Pearson N.J., O’Reilly S.Y., 2008. GLITTER: Data Reduction Software for Laser Ablation ICP-MS. In: P.J. Sylvester (Ed.), Laser Ablation-ICP-MS in the Earth Sciences: Current Practices and Outstanding Issues. Mineralogical Association of Canada Short Course Series. Vol. 40. Vancouver, 308–311.

8. Guynn J., Gehrels G., 2010. Comparison of Detrital Zircon Age Distribution Using the K-S Test Visualization and Representation of Age-Distribution Data Histograms. Available from: https://sites.google.com/a/laserchron.org/laserchron/home (Last Accessed August – October, 2019).

9. Harrison T.M., Watson E.B., Aikman A.B., 2007. Temperature Spectra of Zircon Crystallization in Plutonic Rocks. Geology 35 (7), 635–638. https://doi.org/10.1130/G23505A.1.

10. Horstwood M.S.A., Kosler J., Gehrels G., Jackson S.E., McLean N.M., Paton Ch., Pearson N.J., Sircombe K., Sylvester P., Vermeesch P., Bowring J.F., Condon D.J., Schoene B., 2016. Community-Derived Standards for LA-ICP-MS U-(Th-)Pb Geochronology – Uncertainty Propagation, Age Interpretation and Data Reporting. Geostandards and Geoanalytical Research 40 (3), 311–332. https://doi.org/10.1111/j.1751-908X.2016.00379.x.

11. Hoskin P.W., Schaltegger U., 2003. The Composition of Zircon and Igneous and Metamorphic Petrogenesis. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 53 (1), 27–62. https://doi.org/10.2113/0530027.

12. Kaczmarek M.A., Müntener O., Rubatto D., 2008. Trace Element Chemistry and U–Pb Dating of Zircons from Oceanic Gabbros and Their Relationship with Whole Rock Composition (Lanzo, Italian Alps). Contributions to Mineralogy and Petrology 155, 295–312. https://doi.org/10.1007/s00410-007-0243-3.

13. Kaygusuz A., Arslan M., Sipahi F., Temizel I., 2016. U–Pb Zircon Chronology and Petrogenesis of Carboniferous Plutons in the Northern Part of the Eastern Pontides, NE Turkey: Constraints for Paleozoic Magmatism and Geodynamic Evolution. Gondwana Research 39, 327–346. https://doi.org/10.1016/j.gr.2016.01.011.

14. Kirkland C.L., Smithies R.H., Taylor R.J.M., Evans N., McDonald B., 2015. Zircon Th/U Ratios in Magmatic Environs. Lithos 212–215, 397–414. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2014.11.021.

15. Kuznetsov N.B., Belousova E.A., Griffin W.L., O’Reilly S.Y., Romanyuk T.V., Rud’ko S.V., 2019. Pre-Mesozoic Crimea as a Continuation of the Dobrogea Platform: Insights from Detrital Zircons in Upper Jurassic Conglomerates, Mountainous Crimea. International Journal of Earth Sciences 108 (7), 2407–2428. https://doi.org/10.1007/s00531-019-01770-2.

16. Linnemann U., Ouzegane K., Drareni A., Hofmann M., Becker S., Gärtner A., Sagawe A., 2011. Sands of West Gondwana: An Archive of Secular Magmatism and Plate Interactions – a Case Study from the Cambro-Ordovician Section of the Tassili Ouan Ahaggar (Algerian Sahara) Using U–Pb-LA-ICP-MS Detrital Zircon Ages. Lithos 123 (1–4), 188–203. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2011.01.010.

17. Ludwig K.R., 2012. User’s Manual for Isoplot 3.75. A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center Special Publication 5, 75 p.

18. Mayringer F., Treloar P.J., Gerdes A., Finger F., Shengella D., 2011. New Age Data from the Dzirula Massif, Georgia: Implications for the Evolution of the Caucasian Variscides. American Journal of Science 311 (5), 404–441. https://doi.org/10.2475/05.2011.02.

19. Meinhold G., Kostopoulos D., Frei D., Himmerkus F., Reischmann T., 2010. U–Pb LA-SF-ICP-MS Zircon Geochronology of the Serbo-Macedonian Massif, Greece: Palaeotectonic Constraints for Gondwana-Derived Terranes in the Eastern Mediterranean. International Journal of Earth Sciences 99 (4), 813–832. https://doi.org/10.1007/s00531-009-0425-5.

20. Милеев В.С., Барабошкин Е.Ю., Розанов С.Б., Рогов М.А. Киммерийская и альпийская тектоника Горного Крыма // Бюллетень МОИП. Отд. геологии. 2006. Т. 81. Вып. 3. С. 22–33.

21. Милеев B.C., Барабошкин Е.Ю., Розанов С.Б., Рогов М.А. Тектоника и геодинамическая эволюция Горного Крыма // Бюллетень МОИП. Отд. геологии. 2009. Т. 84. Вып. 3. С. 3–22.

22. Морозова Е.Б., Сергеев С.А., Савельев А.Д. Меловые и юрские интрузии Горного Крыма: первые данные U–Pb (SIMS SHRIMP)-датирования // Доклады АН. 2017. Т. 474. № 1. С. 66‒72. http://dx.doi.org/10.1134/S1028334X17050075.

23. Nance D.R, Linnemann U., 2008. The Rheic Ocean: Origin, Evolution, and Significance. GSA Today 18 (12), 4–12. https://doi.org/10.1130/GSATG24A.1.

24. Никишин А.М., Габдуллин Р.Р., Махатадзе Г.В., Худолей А.К., Рубцова Е.В. Битакские конгломераты как ключ для понимания среднеюрской геологической истории Крыма // Вестник МГУ. Серия 4. Геология. 2016. № 6. С. 20‒27. https://doi.org/10.33623/0579-9406-2016-6-20-27.

25. Nikishin A.M., Okay A., Tuysuz O., Demirer A., Wannier M., Amelin N., Petrov E., 2015a. The Black Sea Basins Structure and History: New Model Based on New Deep Penetration Regional Seismic Data. Part 2: Tectonic History and Paleogeography. Marine and Petroleum Geology 59, 656–670. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2014.08.018.

26. Никишин А.М., Романюк T.В., Московский Д.В., Кузнецов Н.Б., Колесникова A.A., Дубенский А.С., Шешуков В.С., Ляпунов С.М. Верхнетриасовые толщи Горного Крыма: первые результаты U-Pb датирования детритовых цирконов // Вестник МГУ. Серия 4. Геология. 2020. № 2. С. 18–33.

27. Nikishin A.M., Wannier M., Alekseev A.S., Almendinger O.A., Fokin P.A., Gabdullin R.R., Khudoley A.K., Kopaevich L.F., Mityukov A.V., Petrov E.I., Rubsova E.V., 2015b. Mesozoic to Recent Geological History of Southern Crimea and the Eastern Black Sea Region. In: M. Sosson, R.A. Stephenson, S.A. Adamia (Eds), Tectonic Evolution of the Eastern Black Sea and Caucasus. Geological Society of London Special Publications 428 (1), 241–264. https://doi.org/10.1144/SP428.1.

28. Okay A.I., Nikishin A.M., 2015. Tectonic Evolution of the Southern Margin of Laurasia in the Black Sea Region. International Geology Review 57 (5–8), 1051–1076. https://doi.org/10.1080/00206814.2015.1010609.

29. Okay A., Topuz G., 2016. Variscan Orogeny in the Black Sea Region. International Journal of Earth Sciences 106, 569–592. https://doi.org/10.1007/s00531-016-1395-z.

30. Okay A.I., Altiner D., Sunal G., Aygul M., Akdogan R., Altiner S., Simmons M., 2018. Geological Evolution of the Central Pontides. In: M.D. Simmons, G.C. Tari, A.I. Okay (Eds), Petroleum Geology of the Black Sea. Geological Society, London, Special Publications 464 (1), 33–67. https://doi.org/10.1144/SP464.3.

31. Peytcheva I., Tacheva E., von Quadt A., Nedialkov R., 2018. U-Pb Zircon and Titanite Ages and Sr-Nd-Hf Isotope Constraints on the Timing and Evolution of the Petrohan-Mezdreya Pluton (Western Balkan Mts, Bulgaria). Geologica Balcanica 47 (2), 25–46.

32. Popov D.V., Brovchenk V.D., Nekrylov N.A., Plechov P.Yu., Spikings R.A., Tyutyunnik O.A., Krigman L.V., Anosova M.O., Kostitsyn Y.A., Soloviev A.V., 2019. Removing a Mask of Alteration: Geochemistry and Age of the Karadag Volcanic Sequence in SE Crimea. Lithos 324–325, 371–384. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2018.11.024.

33. Promyslova M.Y., Demina L.I., Bychkov A.Y., Gushchin A.I., Koronovsky N.V., Tsarev V.V., 2016. Ophiolitic Association of the Cape Fiolent Area, Southwestern Crimea. Geotectonics 50, 21–34. http://dx.doi.org/10.1134/S0016852116010040.

34. Rolland Y., Hässig M., Bosch D., Meijers M.J.M., Sosson M., Bruguier O., Adamia Sh., Sadradze N., 2016. A Review of the Plate Convergence History of the East Anatolia-Transcaucasus Region during the Variscan: Insights from the Georgian Basement and Its Connection to the Eastern Pontides. Journal of Geodynamics 96, 131–145. http://dx.doi.org/10.1016/j.jog.2016.03.003.

35. Романюк Т.В., Кузнецов Н.Б., Белоусова Е.А., Горожанин В.М., Горожанина Е.Н. Палеотектонические и палеогеографические обстановки накопления нижнерифейской айской свиты Башкирского поднятия (Южный Урал) на основе изучения детритовых цирконов методом «TerraneChrone®» // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 1. С. 1–37. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-1-0335.

36. Rud’ko S.V., 2018. Upper Jurassic Rock Depositional Settings in the Baidar Valley and Evolution of the Crimean Carbonate Platform. Lithology and Mineral Resources 53, 307–323. http://dx.doi.org/10.1134/S0024490218040065.

37. Rud’ko S.V., Kuznetsov N.B., Belousova E.A., Romanyuk T.V., 2018. Structure and the Age of Conglomerates of Mount Southern Demerdzhi Based on the First U/Pb-Dating of Detrital Zircons (Upper Jurassic, Crimean Mountains). Doklady Earth Sciences 483, 1423–1426. http://dx.doi.org/10.1134/S1028334X18110223.

38. Rud’ko S.V., Kuznetsov N.B., Belousova E.A., Romanyuk T.V., 2019. Age, Hf-Isotope Systemantic of Detritial Zircons and the Source of Conglomerates of the Southern Demerdzhi Mountain, Mountaineous Crimea. Geotectonics 53, 569–587. https://doi.org/10.1134/S0016852119050042.

39. Rud’ko S.V., Pokrovsky B.G., Kuznetsov A.B., 2017. Sr Chemostratigraphy, δ13C, and δ18O of Rocks in the Crimean Carbonate Platform (Late Jurassic, Northern Peri-Tethys). Lithology and Mineral Resources 52, 479–497. http://dx.doi.org/10.1134/S0024490217060086.

40. Savu H., 2012. The North Dobrogea Granite Province: Petrology and Origin of Its Rocks. Bucharest, Romanian Journal of Geology 56 (1–2), 3–15.

41. Sayit K., Goncuoglu M.C., Furman T., 2010. Petrological Reconstruction of Triassic Seamounts. Oceanic Islands within the Palaeotethys: Geochemical Implications from the Karakaya Subduction/Accretion Complex, Northern Turkey. Lithos 119 (3–4), 501–511. http://dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2010.08.004.

42. Soloviev A.V., Rogov M.A., 2010. First Fission-Track Dating of Zircons from Mesozoic Complexes of the Crimea. Stratigraphy and Geological Correlation 18, 298–306. https://doi.org/10.1134/S0869593810030068.

43. Спиридонов Э.М., Федоров Т.О., Ряховский В.М. Магматические образования Горного Крыма. Статья 1 // Бюллетень МОИП. Отделение геологии. 1990. Т. 65. Вып. 4. С. 119–133.

44. Sunal G., Satir M., Natal’in B., Toraman E., 2008. Paleotectonic Position of the Strandja Massif and Surrounding Continental Blocks Based on Zircon Pb-Pb Age Studies. International Geology Review 50 (6), 519–545. http://dx.doi.org/10.2747/0020-6814.50.6.519.

45. Teipel U., Eichhorn R., Loth G., Rohrmuller J., Holl R., Kennedy A., 2004. U–Pb SHRIMP and Nd Isotopic Data from the Western Bohemian Massif (Bayerischer Wald, Germany): Implications for Upper Vendian and Lower Ordovician Magmatism. International Journal of Earth Sciences 93, 782–801. https://doi.org/10.1007/s00531-004-0419-2.

46. Tikhomirov P.L., Chalot-Prat F., Nazarevich B.P., 2004. Triassic Volcanism in the Eastern Fore-Caucasus: Evolution and Geodynamic Interpretation. Tectonophysics 381 (1–4), 119–142. http://dx.doi.org/10.1016/j.tecto.2003.10.014.

47. Ustaomer P.A., Ustaomer T., Robertson A.H.F., 2012. Ion Probe U–Pb Dating of the Central Sakarya Basement: A Peri-Gondwana Terrane Intruded by Late Lower Carboniferous Subduction/Collision Related Granitic Rocks. Turkish Journal of Earth Sciences 21, 905–932. http://dx.doi.org/10.3906/yer-1103-1.

48. Wanless V.D., Perfit M.R., Ridley W.I., Wallace P.J., Grimes C.B., Klein E.M., 2011. Volatile Abundances and Oxygen Isotopes in Basaltic to Dacitic Lavas on Mid-Ocean Ridges: The Role of Assimilation at Spreading Centers. Chemical Geology 287 (1–2), 54–65. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2011.05.017.