1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геотектоника
  4. № 5, 2023

Геотектоника, 2023, № 5, стр. 70-95

Природа Пучеж-Катункской импактной структуры (центральная часть Восточно-Европейской платформы): результаты изучения U–Th–Pb изотопной системы зерен детритового циркона из эксплозивных брекчий

С. Ю. Колодяжный 1, Н. Б. Кузнецов 1, Т. В. Романюк 2, *, А. В. Страшко 1, Е. А. Шалаева 1, А. С. Новикова 1, А. С. Дубенский 1, К. Г. Ерофеева 1, В. С. Шешуков 1

1 Геологический институт РАН
119017 Москва, Пыжевский пер., д. 7, Россия

2 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
123242 Москва, Б. Грузинская ул., д. 10, Россия

* E-mail: t.romanyuk@mail.ru

Поступила в редакцию 21.04.2023
После доработки 16.07.2023
Принята к публикации 22.08.2023

Аннотация

Пучеж-Катункский кратер расположен в центральной части Восточно-Европейской платформы, имеет диаметр ~80 км и морфологически выражен центральным поднятием фундамента (Воротиловский выступ) и окаймляющей его кольцевой депрессией, на периферии которой расположена кольцевая терраса. Кратер заполнен различными коптогенными (эксплозивными) образованиями ‒ брекчиями различных типов, телами зювитов и тагамитов. Представлены результаты изучения U‒Th‒Pb изотопной системы зерен детритового циркона из пестроцветных эксплозивных пучежских брекчий северо-западной части кольцевой террасы (три пробы). Средневзвешенное значение трех наиболее молодых U‒Pb датировок детритового циркона из всех изученных проб – 258 ± 7 млн лет, что соответствует поздней перми. Эта датировка принята нами за нижнюю возрастную границу пучежских брекчий. Проведено сопоставление наборов возрастов зерен детритового циркона из изученных нами проб и из (i) кристаллических пород Воротиловского выступа и зювитов кольцевой депрессии и (ii) верхнепермских–нижнетриасовых песчаников опорного разреза Жуков овраг (Московская синеклиза). Отсутствие среди детритового циркона из пучежских брекчий зерен, по параметрам U‒Th‒Pb изотопной системы сопоставимых с параметрами циркона из пород Воротиловского выступа и зювитов, указывает на локальный характер Пучеж-Катункской эксплозии, ударно-термальное воздействие которой не повлияло на детритовый циркон в породах краевой части кольцевой террасы кратера. Высокое сходство наборов возрастов зерен детритового циркона из линзы переотложенных песчаников пучежских брекчий и верхнепермских пород разреза Жуков овраг указывает на то, что пучежские брекчии сформированы преимущественно за счет переработки верхнепермских‒нижнетриасовых толщ, подстилающих эксплозивные образования. Палеоороген Уралид мы рассматриваем в качестве главного источника сноса обломочного материала для отложений центральных областей Восточно-Европейской платформы в стратиграфическом интервале близком к рубежу перми и триаса.

Ключевые слова: Пучеж-Катункский кратер, эксплозивные пучежские брекчии, детритовый циркон, U‒Th‒Pb возраст, пермь, триас, источники сноса обломочного материала, эпипалеозойский Уральский ороген, Владимир-Вятская зона

Список литературы

  1. Валеев Р.Н. Авлакогены Восточно-Европейской платформы. ‒ Под ред. М.Д. Мирзоевой ‒ М.: Недра, 1978. 152 с.

  2. Валеев Р.Н. Тектоника Вятско-Камского междуречья. ‒ Под ред. М.Д. Мирзоевой –М.: Недра, 1968. 117 с. (Тр. ГИ Мин.геол. СССР, г. Казань. Вып. 12).

  3. Варданянц Л.А. Трубка взрыва в центральной части Русской платформы // Изв. АН АрмССР. 1961. Т. 14. № 2. С. 57‒62.

  4. Глубинное строение, эволюция и полезные ископаемые раннедокембрийского фундамента Восточно-Европейской платформы. ‒ Т.2 ‒ Интерпретация материалов по опорному профилю 1-ЕВ, профилям 4В и ТАТСЕЙС. ‒ Под ред. А.Ф. Морозова ‒ М.: ГЕОКАРТ‒ГЕОС, 2010. 400 с.

  5. Глубокое бурение в Пучеж-Катункской импактной структуре. ‒ Ред. В.Л. Масайтис, Л.А. Певзнер – СПб: ВСЕГЕИ, 1999. 392 с.

  6. Горецкий Г.И. К познанию природы Пучежско-Балахнинских дислокаций (о проявлениях инъективной тектоники на Русской платформе) // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 1962. Т. 37. № 5. С. 80‒110.

  7. Государственная геологическая карта Российской Федерации. ‒ М-б 1 : 1 000 000 (н.с.). ‒ Лист О-38 (39). ‒ Киров. ‒ Объяснительная записка. ‒ Гл. ред. В.П. Кириков ‒ СПб: ВСЕГЕИ, 1999. 331 с.

  8. Кириков И.Г., Кочергина В.А., Хайдарова Д.А. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. ‒ М-б 1 : 200 000. ‒ Изд. 2-е. ‒ Серия Средневолжская. ‒ Лист O-38-XXVI (Пучеж). ‒ Объяснительная записка. ‒ М.: ВСЕГЕИ (Московск. филиал), 2021. 121с.

  9. Колодяжный С.Ю. Долгоживущие структурные ансамбли Восточно-Европейской платформы. ‒ Ст. 1. ‒ Тектоника фундамента // Изв. ВУЗов. Сер. Геология и разведка. 2018. № 2. С. 5‒13.

  10. Колодяжный С.Ю. Структурные парагенезы Владимирско-Вятской зоны дислокаций и положение Пучеж-Катункского кратера (Восточно-Европейская платформа) // Геотектоника. 2014. № 2. С. 23‒41.

  11. Кузнецов Н.Б., Романюк Т.В. Пери-Гондванские блоки в структуре южного и юго-восточного обрамления Восточно-Европейской платформы // Геотектоника. 2021. № 4. С. 3‒40.

  12. Кузнецов Н.Б., Романюк Т.В., Шацилло А.В., Голованова И.В., Данукалов К.Н., Меерт Дж. Возраст детритных цирконов из ашинской серии Южного Урала – подтверждение пространственной сопряженности Уральского края Балтики и Квинслендского края Австралии в Родинии (“Australia Upside Down conception”) // Литосфера. 2012б. № 4. С. 59‒77.

  13. Кузнецов Н.Б., Романюк Т.В., Шацилло А.В., Орлов С.Ю., Голованова И.В., Данукалов К.Н., Ипатьева И.С. Первые результаты массового U/Pb-изотопного датирования (LA-ICP-MS) детритных цирконов из ашинской серии Южного Урала – палеогеографический и палеотектонический аспекты // ДАН. 2012а. Т. 447. № 1. С. 73‒79.

  14. Маракушев А.А., Богатырев О.С., Феногенов А.Н., Панеях Н.А. Формирование Пучеж-Катункской кольцевой структуры на Русской платформе // ДАН. 1993. Т. 328. № 3. С. 361–365.

  15. Маракушев А.А., Панеях Н.А. Формирование алмазоносных взрывных кольцевых структур // Пространство и Время. 2011. № 2 (4). С. 118–124.

  16. Масайтис В.Л., Данилин А.Н., Мащак М.С., Райхлин А.И., Селивановская Т.В., Шаденков Е.М. Геология астроблем. ‒ Под ред. В.Г. Чиркова ‒ Л.: Недра, 1980. 231 с.

  17. Наумов М.В., Ларионов А.Н., Масайтис В. Л., Мащак М.С., Богданова С.В., Пресняков С.Л., Лепехина Е.Н. Изотопное датирование ударно-метаморфизованных пород фундамента центральной части Восточно-Европейской платформы (разрез Воротиловской глубокой скважины) // Региональная геология и металлогения. 2015. № 62. С. 79–90.

  18. Нечитайло С.К., Веселовская М.М., Скворцова Е.Н. Материалы по геологии Городецко-Ковернинской тектонической зоны. ‒ М.: Гостоптехиздат, 1959. 128 с.

  19. 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 // Вестн. МГУ. Сер. 4. Геология. 2020. № 2. С. 18–33.

  20. Песков Е.Г. Пояса взрывных структур (“астроблем”) // Геотектоника. 1992. № 5. С. 20–26.

  21. Пучков В.Н. Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). ‒ Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2010. 280 с.

  22. Пучков В.Н. Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. ‒ Уфа: Даурия, 2000. 146 с.

  23. Романюк Т.В., Кузнецов Н.Б., Рудько С.В., Колесникова А.А., Московский Д.В., Дубенский А.С., Шешуков В.С., Ляпунов С.М. Изотопно-геохимические характеристики каменноугольно-триасового магматизма в Причерноморье по результатам изучения зерен детритового циркона из юрских грубообломочных толщ Горного Крыма // Геодинамика и тектонофизика. 2020. Т. 11. № 3. С. 453–473. https://doi.org/10.5800/GT-2020-11-3-0486

  24. Руженцев С.В. Краевые офиолитовые аллохтоны (тектоническая природа и структурное положение). ‒ М.: Наука, 1976. 283 с. (Тр. ГИН АН СССР. 1976. Вып. 283).

  25. Рязанцев А.В., Белова А.А., Разумовский А.А., Кузнецов Н.Б. Геодинамические обстановки формирования ордовикских и девонских дайковых комплексов офиолитовых разрезов Южного Урала и Мугоджар // Геотектоника. 2012. № 2. С.65‒96.

  26. Рязанцев А.В., Борисенок Д.В., Дубинина С.В., Калинина Е.А., Кузнецов Н.Б., Матвеева Е.А., Аристов В.А. Общая структура Сакмарской зоны Южного Урала в районе Медногорских колчеданных месторождений. ‒ В кн.: Очерки по региональной тектонике Урала, Казахстана и Тянь-Шаня. ‒ Под ред. С.В. Руженцева, К.Е. Дегтярева ‒ М.: Наука, 2005. Т. 1. С. 84‒134.

  27. Рязанцев А.В., Дубинина С.В., Кузнецов Н.Б., Белова А.А. Ордовикские комплексы конвергентной окраины в аллохтонах Южного Урала // Геотектоника. 2008. № 5. С. 49‒78.

  28. Рязанцев А.В., Разумовский А.А., Кузнецов Н.Б., Калинина Е.А., Дубинина С.В., Аристов В.А. Геодинамическая природа серпентинитовых меланжей на Южном Урале // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 2007. Т. 82. Вып. 1. С. 32‒47.

  29. Туманов Р.Р. Новые данные о строении Городецко-Ковернинской тектонической зоны. ‒ Мат-лы по геологии востока Русской платформы. ‒ Казань: КазГУ, 1973. Вып. 5. С. 112‒125.

  30. Фирсов Л.В. О метеоритном происхождении Пучеж-Катункского кратера // Геотектоника. 1965. № 2. С. 106‒118.

  31. Чистякова А.В., Веселовский Р.В., Семенова Д.В., Ковач В.П., Адамская Е.В., Фетисова А.М. Стратиграфическая корреляция пермо-триасовых разрезов Московской синеклизы: первые результаты U–Pb-датирования обломочного циркона // ДАН. Науки о Земле. 2020. Т. 492. № 1. С. 23–28. https://doi.org/10.31857/S2686739720050060

  32. Alvarez L.W., Alvarez W., Asaro F., Michel H.V. Extraterrestrial cause for the Cretaceous‒Tertiary extinction // Science. 1980. Vol. 208. P. 1095–1108.

  33. Andersen T. Correction of common lead in U‒Pb analysis that do not report 204Pb // Chem. Geol. 2002. Vol. 192. P. 59–79.

  34. Bralower T.J., Paull C.K., Leckie R.M. The Cretaceous‒Tertiary boundary cocktail: Chicxulub impact triggers margin collapse and extensive sediment gravity flows // Geology. 1998. Vol. 26. P. 331–334. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1998)026<0331: TCTBCC>2.3.CO;2

  35. Elhlou S., Belousova E.A., Griffin W.L., Pearson N.J., O’Reily S.Y. Trace element and isotopic composition of GJ-red zircon standard by laser ablation // Geochm. Cosmochim. Acta. 2006. V. 70. № 18. P. A158.

  36. Gehrels G. Detrital zircon U‒Pb geochronology: Current methods and new opportunities. ‒ In: Tectonics of Sedimentary Basins: Recent Advances. ‒ Ed. by C. Busby, A. Azor, (Wiley-Blackwell Publ. NY. USA. 2012). P. 47‒62.

  37. Goderis S., Sato H., Ferrière L., Schmitz B., Burney D., Kaskes P., Vellekoop J., Wittmann A., Schulz T., Chernonozhkin S.M., Claeys P., de Graaff S.J., Déhais T., de Winter N.J., Elfman M., Feignon J.-G., Ishikawa A., Koeberl C., Kristiansson P., Neal C.R., Owens J.D., Schmieder M., Sinnesael M., Vanhaecke F., Van Malderen S.J.M., Bralower T.J., Gulick S.P.S., Kring D.A., Lowery C.M., Morgan J.V., Smit J., Whalen M.T., IODP-ICDP Expedition 364 Scientists. Globally distributed iridium layer preserved within the Chicxulub impact structure // Science Advances. 2021. https://doi.org/10.1126/sciadv.abe3647

  38. Gorbatschev R., Bogdanova S. Frontiers in the Baltic shield // Precambrian Research. 1993. Vol. 64. P. 3–21. https://doi.org/10.1016/0301-9268(93)90066-B

  39. Griffin W.L., Powell W.J., Pearson N.J., O’Reilly S.Y. GLITTER: Data reduction software for laser ablation ICP-MS. ‒ In: Laser Ablation ICP-MS in the Earth Sciences: Current Practices and Outstanding Issues. ‒ Ed. by P.J. Sylvester, (Mineral. Assoc. Can. Short Course. 2008. Vol. 40). P. 308–311.

  40. Guynn J., Gehrels G.E. Comparison of detrital zircon age distributions in the K‒S test. ‒ (Univ. of Arizona, Tucson, Arizona Laser Chron. Center, 2010), 16 p.

  41. Harrison T.M., Watson E.B., Aikman A.B. Temperature spectra of zircon crystallization in plutonic rocks // Geology. 2007. Vol. 7. № 35. P.635–638.

  42. Hildebrand A.R., Penfield G.T., Kring D.A., Pilkington M., Zanoguera A.C., Jacobsen S.B., Boynton W.V. Chicxulub Crater: A possible Cretaceous/Tertiary boundary impact crater on the Yucatán Peninsula, Mexico // Geology. 1991. Vol. 19. № 9. P. 867–871. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1991)019<0867: CCAPCT>2.3.CO;2

  43. Holm-Alwmark S., Alwmark C., Ferrie`re L., Lindstrom S., Meier M.M.M., Schersten A., Herrmann M., Masaitis V.L., Mashchak M.S., Naumov M.V., Jourdan F. An Early Jurassic age for the Puchezh-Katunki impact structure (Russia) based on 40Ar/39Ar data and palynology // Meteoritics and Planet. Sci. 2019. Vol. 54. P. 1764–1780.

  44. 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. Community-derived standards for LA-ICP-MS U–(Th–)Pb geochronology – uncertainty propagation, age interpretation and data reporting // Geostand. Geoanalyt. Res. 2016. Vol. 40. № 1. P. 311–332.

  45. Hoskin P.W.O., Schaltegger U. The composition of zircon and igneous and metamorphic petrogenesis // Rev. Mineral. Geochem. 2003. Vol. 53. P. 26‒62.

  46. International chronostratigraphic chart. ‒ Ed. by K.M. Cohen, D.A.T. Harper, P.L. Gibbard, N. Car, (Int. Commis. Stratigraph., February 2022). URL: www.stratigraphy.org (Accessed February 17, 2022).

  47. Jackson S.E., Pearson N.J., Griffin W.L., Belousova E.A. The application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry to in situ U–Pb zircon geochronology // Chem. Geol. 2004. Vol. 211. P. 47–69.

  48. Kaczmarek M.A., Müntener O., Rubatto D. Trace element chemistry and U‒Pb dating of zircons from oceanic gabbros and their relationship with whole rock composition (Lanzo, Italian Alps) // Contrib. Mineral. Petrol. 2008. Vol. 155. № 3. P. 295–312.

  49. Kevin O. Pope, Kevin H. Baines, Adriana C. Ocampo, Boris A. Ivanov. Energy, volatile production, and climatic effects of the Chicxulub Cretaceous/Tertiary impact // J. Geophys. Res. 1997. Vol. 102. № E9. P. 21 645–21 664. https://doi.org/10.1029/97JE01743

  50. Kirkland C.L., Smithies R.H., Taylor R.J.M., Evans N., McDonald B. Zircon Th/U ratios in magmatic environs // Lithos. 2015. Vol. 212–215. P. 397-414. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2014.11.021

  51. Kuznetsov N.B., Meert J.G., Romanyuk T.V. Ages of the detrital zircons (U/Pb, La-ICP-MS) from Latest Neoproterozoic‒Middle Cambrian (?) Asha group and Early Devonian Takaty formation, the south‒western Urals: A testing of an Australia‒Baltica connection within the Rodinia // Precambrian Research. 2014. Vol. 244. P. 288‒305. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2013.09.011

  52. Linnemann U., Ouzegane K., Drareni A., Hofmann M., Becker S., Gartner A., Sagawe A. 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. 2011. Vol. 123. P. 188‒203. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2011.01.010

  53. Ludwig K.R. User’s manual for Isoplot 3.75. A geochronological toolkit for Microsoft Excel. ‒ Berkeley Geochron. Center. Spec. Publ. 2012. № 5. 75 p.

  54. Palfi J. Did the Puchezh-Katunki impact trigger an extinction? ‒ In: Cratering in Marine Environments and on Ice. ‒ Ed. by H. Dypvik, M. Burchell, P. Claeys, (Springe, Berlin‒NY. 2004), pp. 135–148. https://doi.org/10.1007/978-3-662-06423-8_8

  55. Rubatto D. Zircon: The metamorphic mineral // Rev. Mineral. Geochemi. 2017. Vol. 83. № 1. P. 261–295. https://doi.org/10.2138/rmg.2017.83.09

  56. Schulte P., Alegret L., Arenillas I., Jjosé A. Arz, Barton P.J., Bown P.R., Bralower T.J., Christeson G.L., Claeys P., Willumsen P.S. The Chicxulub asteroid impact and mass extinction at the Cretaceouse Paleogene boundary // Science. 2010. Vol. 327. P. 1214–1218.

  57. Skublov S.G., Berezin A.V., Berezhnaya N.G. General relations in the trace-element composition of zircons from eclogites with implications for the age of eclogites in the Belomorian mobile belt // Petrology. 2012. Vol. 20. № 5. P. 427‒449.

  58. Sláma J., Košler J., Condon D.J., Crowley J.L., Gerdes A., Hanchar J.M., Horstwood M.S.A., Morris G.A., Nasdala L., Norberg N., Schaltegger U., Schoene B., Tubrett M.N., Whitehouse M.J. Plešovice zircon – A new natural reference material for U–Pb and Hf isotopic microanalysis // Chem. Geol. 2008. Vol. 249. P. 1–35.

  59. Vermeesch P. Isoplot-R: A free and open toolbox for geochronology // Geosci. Frontiers. 2018. Vol. 9. P. 1479–1493. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2018.04.001

  60. Wanless V.D., Perfit M.R., Ridley W.I., and et al. Volatile abundances and oxygen isotopes in basaltic to dacitic lavas on mid-ocean ridges: the role of assimilation at spreading centers // Chem. Geol. 2011. Vol. 287. P. 54‒65.

  61. Wiedenbeck M., Allen P., Corfu F., Griffin W.L., Meier M., Oberli F., Vonquadt A., Roddick J.C., Speigel W. Three natural zircon standards for U–Th–Pb, Lu–Hf, trace-element and REE analyses // Geostand. Newsletters. 1995. Vol. 19. P. 1–23.

  62. Wiedenbeck M., Hanchar J.M., Peck W.H., Sylvester P., Valley J., Whitehouse M., Kronz A., Morishita Y., Nasdala L., Fiebig J., Franchi I., Girard J.P., Greenwood R.C., Hinton R., Kita N., Mason P.R.D., Norman M., Ogasawara M., Piccoli R., Rhede D., Satoh H., Schulz-Dobrick B., Skar O., Spicuzza M.J., Terada K., Tindle A., Togashi S., Vennemann T., Xie Q., Zheng Y.F. Further characterization of the 91500 zircon crystal // Geostand. Geoanalyt. Res. 2004. Vol. 28. P. 9–39.

  63. Yuan H.-L., Gao S., Dai M.-N., Zong C.-L., Gunther D., Fontaine G.H., Liu X.-M., Diwu C.-R. Simultaneous determinations of U–Pb age, Hf isotopes and trace element compositions of zircon by excimer laser-ablation quadrupole and multiple-collector ICP-MS // Chem. Geol. 2008. Vol. 247. P. 100–118.

  64. ComPbCorr, http://gemoc.mq.edu.au/comPbcorrect/ practical.htm (Accessed April, 2023).

  65. Isoplot/Ex, https://www.bgc.org/isoplot (Accessed April, 2023).

  66. IsoplotR/Ex, https://www.ucl.ac.uk/~ucfbpve/isoplotr/ home/ (Accessed April, 2023).

  67. K‒S Test (2010) (Excel-Based Tools), https://drive. google. com/file/d/0B9ezu34P5h8eLWpNYldGMWp3dEU/ view?resourcekey=0-Z-cda1AkFcarwiwDf-JLfQ (Accessed April, 2023).

Дополнительные материалы

скачать ESM.xlsx
Приложение 1.
Table S1. Results of U–Th-Pb isotopic (LA-ICP-MS) dating of detrital zircon grains from the Puchezh explosive breccias of the Puchezh-Katunksky crater

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геотектоника

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал