Стратиграфия. Геологическая корреляция, 2022, T. 30, № 2, стр. 39-59

Следы катастрофических вулканических извержений в московском ярусе (средний пенсильваний, карбон) центральной части Восточно-Европейской платформы

Ю. В. Яшунский 1*, А. С. Алексеев 23, Б. А. Сахаров 1, Б. Б. Шкурский 2, С. А. Новикова 4, И. А. Новиков 5, А. В. Федоров 6, С. В. Гришин 1

1 Геологический институт РАН
Москва, Россия

2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Москва, Россия

3 Палеонтологический институт им. А.А. Борисяка РАН
Москва, Россия

4 Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН
Новосибирск, Россия

5 Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
Москва, Россия

6 Российский государственный геологоразведочный университет им. С. Орджоникидзе
Москва, Россия

* E-mail: yryashunsky@gmail.com

Поступила в редакцию 21.07.2021
После доработки 22.09.2021
Принята к публикации 14.10.2021

Аннотация

На юге Московской синеклизы документированы следы чрезвычайно мощных эксплозивных вулканических извержений, происходивших в московском веке (приблизительно 309 млн лет назад) в соседних с Восточно-Европейской платформой орогенных областях варисцийского возраста. Прослои измененных вулканических пеплов в подольском и мячковском подъярусах московского яруса мощностью 5–15 см прослеживаются на десятки километров. Они сложены известковистыми глинами монтмориллонитового состава и содержат зерна циркона, апатита, ильменита, биотита, калиевого полевого шпата и кварца. Установлены два типа калиевого полевого шпата группы санидина – аутигенный и вулканический. U–Pb SIMS датирование пирокластических цирконов из туфогенного прослоя на границе подольского и мячковского подъярусов показало возраст 308.9 ± 2.3 млн лет, а 40Ar/39Ar датирование вулканического санидина более высокого уровня дало 305.5 ± 2.7 млн лет, что хорошо согласуется с существующими представлениями о возрасте границ ярусов пенсильвания. Анализ позднепалеозойского вулканизма в соседних областях показал, что наиболее вероятный район, где происходили катастрофические эксплозии, принесшие вулканический пепел на юг Московского бассейна, это Северный Кавказ.

Ключевые слова: Московская синеклиза, средний карбон, туфогенные прослои, циркон, U–Pb SIMS датирование, санидин

Список литературы

  1. Алексеев А.С., Горева Н.В. Конодонты пограничного интервала московского и касимовского ярусов (карбон) на Южном Урале // Современная микропалеонтология. Труды XV Всероссийского микропалеонтологического совещания, 12–16 сентября 2012 г., Геленджик. М.: ГИН РАН, Кубанский ун-т, 2012. С. 189–193.

  2. Алексеев А.С., Ларионов А.Н., Горева Н.В., Толмачева Т.Ю. U–Pb SIMS датировка глин московского яруса (ВЕП) // Геохронометрические изотопные системы, методы их изучения, хронология геологических процессов. V Российская конференция по изотопной геохронологии, 4–6 июня 2012 Москва. М.: ИГЕМ РАН, 2012. С. 27–28.

  3. Афанасьева Н.И., Зорина С.О., Гравцев В.А. Пирокластический материал смектитсодержащих глин // Материалы Российского совещания с международным участием. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2012. С. 95–97.

  4. Боруцкий Б.Е. Калиевый санидин // Минералы. Справочник. Т. 5. Вып. I. Каркасные силикаты. Силикаты с разорванными каркасами, полевые шпаты. Ред. Мозгова Н.Н., Соколова М.Н. М.: Наука, 2003. С. 196–226.

  5. Ван А.В., Предтеченская Е.А. Диагностика вулканокластических продуктов в осадочных толщах // Материалы Российского совещания с международным участием. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2012. С. 83–85.

  6. Давыдов В.И., Черных В.В., Чувашов Б.И., Нордтруп К.Дж., Снайдер В.С. Вулканические туфовые прослои в верхнем палеозое Южного Урала и перспективы в создании точно-калиброванной временной шкалы карбона // Стратиграфия и палеогеография карбона Евразии. Сб. научных статей. Ред. Чувашов Б.И., Амон Э.О. Екатеринбург: Ин-т геологии и геохимии им. А.П. Заварицкого РАН, 2002. С. 112–123.

  7. Дегтярев К.Е., Руженцев С.В. Коллизионная структура Южного Урала // Современные проблемы геологии. Ред. Гаврилов Ю.О., Хуторской М.Д. М.: Наука, 2004. С. 316‒332 (Труды ГИН РАН. Вып. 565).

  8. Иванова Е.А., Хворова И.В. Стратиграфия среднего и верхнего карбона западной части Московской синеклизы. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 279 с. (Труды Палеонтол. ин-а АН СССР. Т. 53).

  9. Кабанов П.Б. Событийная стратиграфия пограничного интервала среднего и верхнего карбона Подмосковья. Автореф. дисс. … канд. геол.-мин. наук. Москва, 2000. 24 с.

  10. Кабанов П.Б., Алексеев А.С., Баранова Д.В., Горюнова Р.В., Лазарев С.С., Малков В.Г. Изменения ориктоценозов в одной эвстатической циклотеме: домодедовская свита песковских разрезов (карбон, московский ярус) // Палеонтол. журн. 2006. № 4. С. 3–19.

  11. Казимирова Л.Х. Качарская серия (свита) // Стратиграфический словарь СССР. Карбон, пермь. Л.: Недра, 1977. С. 188.

  12. Калужская С.А. Бентонитовые глины кайнозоя Воронежской антеклизы // Бентониты. М.: Наука, 1980. С. 64–73.

  13. Костылева Е.Е. Циркон // Минералы. Справочник. Т. 3. Вып. 1. Силикаты с одиночными и сдвоенными кремнекислородными тетраэдрами. Ред. Бонштедт-Куплетская Э.М., Смолянинова Н.Н. М.: Наука, 1972. С. 98–127.

  14. Лаврищев В.А., Шейков А.А., Андреев В.М., Семенов В.М., Ермаков В.А., Греков И.И., Шельтинг С.К., Шишов В.С., Неводниченко С.П. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 1 000 000 (третье поколение). Серия Скифская. Лист К-37 (Сочи), К-38 (Махачкала), К-39. Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2011. 431 с.

  15. Ломова О.С. Палыгорскиты и сепиолиты как индикаторы геологических обстановок. М.: Наука, 1979. 180 с. (Тр. Геол. ин-та АН СССР. Вып. 336).

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

  17. Махлина М.Х., Алексеев А.С., Горева Н.В., Исакова Т.Н., Друцкой С.Н. Средний карбон Московской синеклизы. Т. 1. Стратиграфия. М.: Палеонтол. ин-т РАН, 2001а. 244 с.

  18. Махлина М.Х., Алексеев А.С., Горева Н.В., Горюнова Р.В., Исакова Т.Н., Коссовая О.Л., Лазарев С.С., Лебедев О.А., Школин А.А. Средний карбон Московской синеклизы (южная часть). Т. 2. Палеонтологическая характеристика. М.: Научный мир, 2001б. 328 с.

  19. Моисеенко К.Б., Малик Н.А. Оценка суммарной массы выбросов вулканического пепла с использованием моделей атмосферного переноса // Вулканология и сейсмология. 2015. № 1. С. 35–55.

  20. Петрографический кодекс России: магматические, метаморфические, метасоматические, импактные образования. 3-е издание, испр. и доп. Ред. Богатиков О.А., Петров О.В., Морозов А.Ф. Отв. ред. Шарпенок Л.В. СПб.: ВСЕГЕИ, 2009. 200 с.

  21. Путеводитель экскурсии по Донбассу и Северному Кавказу. Ред. Погребнов Н.И. VIII Международный конгресс по стратиграфии и геологии карбона. М., 1975. М.: Наука, 1975. 104 с.

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

  23. Ратеев М.А. Закономерности размещения и генезис глинистых минералов в современных и древних морских бассейнах. М.: Наука, 1964. 289 с. (Труды Геол. ин-та АН СССР. Вып. 112).

  24. Сараев С.В., Батурина Т.П., Медведев А.Я., Травин А.В. Каменноугольные отложения в фундаменте юго-запада Западно-Сибирской геосинеклизы (Курганская область) // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 8. С. 1455–1476.

  25. Серавкин И.Б., Косарев А.М., Салихов Д.Н., Знаменский С.Е., Родичева З.И., Рыкус М.В., Сначев В.И. Вулканизм Южного Урала. М.: Наука, 1992. 197 с.

  26. Хворова И.В. История развития средне- и верхнекаменноугольного моря западной части Московской синеклизы. М.: Изд-во АН СССР, 1953. 219 с. (Труды Палеонтол. ин-та АН СССР. Т. 43).

  27. Цеховский Ю.Г. Участие вулканизма и гидротерм в платформенном осадконакоплении пограничной мел-палеогеновой эпохи деструктивного тектогенеза на территории Центральной Евразии. Статья 1. Палеогеография, продукты вулканизма и гидротермальной деятельности // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 2017. Т. 92. Вып. 4. С. 34–48.

  28. Черновьянц М.Г. Тонштейны и их использование при изучении угленосных формаций. М.: Недра, 1992. 145 с.

  29. Яшунский Ю.В., Новиков И.А., Гришин С.В., Шкурский Б.Б., Альбов Д.В., Быстров И.Г. Замещение карбонатного органогенного детрита калиевым полевым шпатом // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 2017. Т. 92. Вып. 2. С. 58–64.

  30. Яшунский Ю.В., Новикова С.А., Голубев В.К., Новиков И.А., Киселев А.А., Гришин С.В. Аутигенный санидин как минеральный индикатор гравитационно-рассольного катагенеза в отложениях карбона южного крыла Московской синеклизы // Литология и полезн. ископаемые. 2020. № 3. С. 227–242.

  31. Aretz M., Herbig H.G., Wang X.D. The Carboniferous Period // Geologic Time Scale 2020. Eds. Gradstein F.M., Ogg J.G., Schmitz M.D., Ogg G.M. Amsterdam, Oxford, Cambridge: Elsevier, 2020. V. 2. P. 811‒874.

  32. Awdankiewicz M. Volcanism in a late Variscan intramontane trough: Carboniferous and Permian volcanic centres of the Intra-Sudetic Basin, SW Poland // Gelogia Sudetica. 1998. V. 32. P. 12‒47.

  33. Baranova D.V., Kabanov P.B., Alekseev A.S. Fusulinids (Foraminifera), Lithofacies and Biofacies of the Upper Moscovian (Carboniferous) of the Southern Moscow Basin and Oka-Tsna Swell // Paleontol. J. 2014. V. 48. № 7. P. 701–849.

  34. Bond D.P.G., Wignall P.B. Large igneous provinces and mass extinctions: an update // Geol. Soc. Am. Spec. Pap. 2014. V. 505. P. 1–27.

  35. Bryan S.E., Peate I.U., Peate D.W., Self S., Jerram D.A., Mawby M.R., Marsh J.S., Miller J.A. The largest volcanic eruptions on Earth // Earth-Sci. Rev. 2010. V. 102. P. 207–229.

  36. Burgess S.D., Bowring S.A. High-precision geochronology confirms voluminous magmatism before, during, and after Earths most severe extinction // Sci. Advances. 2015. V. 1. № 7. P. 1–14.

  37. Burgess S.D., Muirhead J.D., Bowring S.A. Initial phase of Siberian Traps sills as the trigger of the end-Permian mass extinction // Nature Communications. 2017. V. 8. P. 164.

  38. Courtillot V. Evolutionary Catastrophes: The Science of Mass Extinctions. N.Y.: Cambridge Univ. Press, 1999. 173 p.

  39. Davydov V.I. Shift in the paradigm for GSSP boundary definition // Gondwana Res. 2020. V. 86. P. 266–286.

  40. Davydov V.I., Crowley J.L., Schmitz M.D., Poletaev V.I. High-precision U–Pb zircon age calibration of the global Carboniferous time scale and Milankovitch band cyclicity in the Donets Basin, eastern Ukraine // Geochem. Geophys. Geosyst. 2010. V. 11. № 1. P. 1–22.

  41. Davydov V.I., Arefiev M.P., Golubev V.K., Karasev E.V., Naumcheva M.A., Schmitz M.D., Silantiev V.V., Zharinova V.V. Radioisotopic and biostratigraphic constraints on the classical Middle-Upper Permian succession and tetrapod fauna of the Moscow syneclise, Russia // Geology. 2020. V. 48. P. 742–747.

  42. Elkins L.T., Grove T.L. Ternary feldspar experiments and thermodynamic models // Am. Mineral. 1990. V. 75. P. 544–559.

  43. Fohrer B., Nemyrovska T.I., Samankassou E., Ueno K. The Pennsylvanian (Moscovian) Izvarino section, Donets Basin, Ukraine: a multidisciplinary study on microfacies, biostratigraphy (conodonts, foraminifers, and ostracodes), and paleoecology // Paleontol. Soc. Mem. 69. Suppl. to J. Paleontol. 2007. V. 81. № 5. 85 p.

  44. Goreva N.V., Isakova T.N., Alekseev A.S., Kabanov P.B., Kossovaya O.L. Domodedovo section. Neostratotype of Moscovian stage and Myachkovian substage // Type and reference carboniferous sections in the south part of the Moscow basin. Field trip guidebook of International Field Meeting of the I.U.G.S. Subcommission on Carboniferous Stratigraphy “The historical type sections. Proposed and potential GSSP of the carboniferous in Russia”. M., 2009. P. 65–90.

  45. Gradstein F.M., Ogg J.G., Schmitz M.D., Ogg G.M. Geologic Time Scale 2020. Amsterdam, Oxford, Cambridge: Elsevier, 2020. V. 1‒2. 1357 p.

  46. Hoffmann U., Breitkreuz C., Breiter K., Sergeev S., Stanek K., Tichomirowa M. Carboniferous–Permian volcanic evolution in Central Europe – U/Pb ages of volcanic rocks in Saxony (Germany) and northern Bohemia (Czech Republic) // Int. J. Earth. Sci. 2013. V. 102. P. 73–99.

  47. Huff W.D. K-bentonites: A review // Am. Mineral. 2016. V. 101. P. 43–70.

  48. Ishii E., Furusawa A. Detection and correlation of tephra-derived smectite-rich shear zones by analyzing glass melt inclusions in mineral grains // Engineering Geology. 2017. V. 228. P. 158–166.

  49. Kabanov P. The Upper Moscovian and basal Kasimovian (Pennsylvanian) of Central European Russia: facies, subaerial exposures and depositional model // Facies. 2003. V. 49. P. 243‒270.

  50. Keller G., Bhowmick P.K., Upadhyay H., Dave A., Reddy A.N., Jaiprakash B.C., Adatte T. Deccan volcanism linked to the Cretaceous‒Tertiary boundary mass extinction: new evidence from ONGC wells in the Krishna-Godavari Basin // J. Geol. Soc. India. 2011. V. 78. P. 399–428.

  51. Khodjanyazova R.R., Davydov V.I., Montañez I.P., Schmitz M.D. Climate and eustasy-driven cyclicity in Pennsylvanian fusulinid assemblages, Donets Basin (Ukraine) // Palaeogeogr. Palaeocimatol. Palaeoecol. 2014. V. 396. P. 41‒61.

  52. Kroll H., Ribbe P.H. Determining (Al, Si) distribution and strain in alkali feldspars using lattice parameters and diffraction-peak positions: a review // Am. Mineral. 1987. V. 72. № 5/6. P. 491–506.

  53. Lowe D.J. Tephrochronology and its application: a review // Quaternary Geochronology. 2011. V. 6. P. 107–153.

  54. Ludwig K.R. SQUID 1.00. A User’s Manual // Berkeley Geochronology Center Spec. Publ. 2000. № 2. P. 1–17.

  55. Ludwig K.R. ISOPLOT 3.00. A User’s Manual // Berkeley Geochronology Center Spec. Publ. 2003. № 4. P. 1–70.

  56. Merino-Tome O., Gutierrez-Alonso G., Villa E., Fernandez-Suarez J., Llaneza J.M., Hofmann M. LA-ICP-MS U–Pb dating of Carboniferous ash layers in the Cantabrian Zone (N Spain): stratigraphic implications // J. Geol. Soc. London. 2017. V. 174. № 5. P. 836–849.

  57. Nlkishin A.M., Ziegler P.A., Stephenson R.A., Cloetingh S.A.P.L., Fume A.V., Fokin P.A., Ershov A.V., Bolotov S.N., Korotaev M.V., Alekseev A.S., Gorbachev V.I., Shipilov E.V., Lankreijer A., Bembinova E.Yu., Shalimov I.V. Late Precambrian to Triassic history of the East-European craton: dynamics of sedimentary basin evolution // Tectonophysics. 1996. V. 268. № 1–4. P. 23–63.

  58. Rose W.I., Durant A.J. Fine ash content of explosive eruptions // J. Volcanology and Geothermal Res. 2009. V. 186. № 1–2. P. 32–39.

  59. Schmitz M.D., Davydov V.I. Quantitative radiometric and biostratigraphic calibration of the Pennsylvanian–Early Permian (Cisuralian) time scale and pan-Euramerican chronostratigraphic correlation // Geol. Soc. Am. Bull. 2012. V. 124. № 3/4. P. 549‒577.

  60. Sprain C.J., Renne P.R., Vanderkluysen L., Pande K., Self S., Mittal T. The eruptive tempo of Deccan volcanism in relation to the Cretaceous–Paleogene boundary // Science. 2019. V. 363. № 6429. P. 866–870.

  61. Thorarinsson S. Tephra studies and tephrochronology: a historical review with special reference to Iceland // Tephra Studies. Eds. S. Self, R.S.J. Sparks. NATO Advanced Study Institutes Series C – Mathematical and Physical Sciences. V. 75. Dordrecht: D. Reidel, 1981. P. 1‒12.

  62. Ulrych J., Pešek J., Štěpánková-Svobodova J., Bosák P., Lloyd F.E., von Seckendorff V., Lang M., Novák J.K. Permo-Carboniferous volcanism in late Variscan continental basins of the Bohemian Massif (Czech Republic): geochemical characteristic // Chemie der Erde. 2006. V. 66. № 1. P. 37‒56.

  63. Wenn S., Nekvasil H. SOLVCALC: an interactive graphics program package for calculating the ternary feldspar solvus and for two-feldspar geothermometry // Comp. Geosci. 1994. V. 20. P. 1025–1040.

  64. Williams J.S. U–Th–Pb geochronology by ion microprobe. Application of microanalytical techniques to understanding mineralizing processes // Rev. Econ. Geol. 1998. V. 7. P. 1–35.

Дополнительные материалы отсутствуют.