ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ ОБРАЗОВАНИЯ ВУЛКАНИЧЕСКИХ И ОСАДОЧНЫХ ПОРОД ИТМУРУНДИНСКОЙ ЗОНЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЗАХСТАНА

В статье приведены новые петрографические и геохимические данные для вулканических и осадочных пород, а также первые результаты U-Pb датирования детритовых цирконов из песчаника Итмурундинской зоны Центрального Казахстана. Вулканические породы представлены афировыми и порфировыми базальтами, андезибазальтами и андезитами. По содержанию породообразующих окислов туфы и песчаник близки к андезитовому составу. Слабосортированный песчаник серо-зеленого цвета с большим содержанием обломков вулканических и осадочных пород классифицирован как граувакка, образованная при разрушении пород нерасчлененной островной дуги. Распределение U-Pb возрастов детритовых цирконов (432–505 млн лет) из песчаника имеет унимодальный характер с главным пиком на 445 млн лет. Это предполагает образование песчаника за счет разрушения и последующего сноса материала с внутриокеанической островной дуги позднеордовикского возраста. На геохимических диаграммах точки составов туфов и песчаника расположены рядом с точками вулканических пород. Все спектры распределения концентраций редкоземельных элементов (РЗЭ), нормированных по хондриту, обогащены легкими компонентами (La_N=38–367, La/Yb_N=4.0–16.9, La/Sm_N=2.1–3.3) и дифференцированы в области тяжелых (Gd/Yb_N=1.4–4.0), но уровень концентраций РЗЭ для базальтоидов и туфов выше, чем для песчаника и андезита. На мультиэлементных диаграммах содержаний редких элементов, нормированных к примитивной мантии, часть вулканитов имеют положительные пики по Nb (Nb/La_pm=0.9–1.6, Nb/Th_pm=0.8–1.6), а андезит и песчаник – отрицательные (Nb/La_pm=0.25–0.31, Nb/Th_pm=0.17). Полученные геохронологические, петрографические и геохимические данные показали, что вулканические и осадочные породы Итмурундинской зоны были образованы во внутриплитных океанических обстановках и надсубдукционных обстановках на конвергентной окраине тихоокеанского типа в ордовикское время.

1. Alexeiev D.V., Ryazantsev A.V., Kröner A., Tretyakov A.A., Xia X., Liu D.Y., 2011. Geochemical Data and Zircon Ages for Rocks in a High-Pressure Belt of Chu-Yili Mountains, Southern Kazakhstan: Implications for the Earliest Stages of Accretion in Kazakhstan and the Tianshan. Journal of Asian Earth Sciences 42 (5), 805–820. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2010.09.004.

2. Бискэ Ю.С. Островные дуги в палеозойской истории Южного Тянь-Шаня // Геотектоника. 1991. № 2. C. 41–46.

3. Black L.P., Kamo S.L., Allen C.M., Davis D.W., Aleinikoff J.N., Valley J.W., Mundil R., Campbell I.H. et al., 2004. Improved 206Pb/238U Microprobe Geochronology by the Monitoring of a Trace-Element-Related Matrix Effect; SHRIMP, ID-TIMS, ELA-ICP-MS and Oxygen Isotope Documentation for a Series of Zircon Standards. Chemical Geology 205 (1–2), 115–140. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2004.01.003.

4. Clift P.D., Vannucchi P., 2004. Controls on Tectonic Accretion versus Erosion in Subduction Zones: Implications for the Origin and Recycling of the Continental Crust. Reviews of Geophysics 42 (2), RG2001. https://doi.org/10.1029/2003RG000127.

5. Coleman R.G., 1977. Ophiolites. Ancient Oceanic Lithosphere? Springer, Berlin, Heidelberg, 229 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-66673-5.

6. Дегтярев К.Е. Тектоническая эволюция раннепалеозойской активной окраины в Казахстане // Труды ГИН РАН. М.: Наука, 1999. Вып. 513. 123 с..

7. Degtyarev K.E., Luchitskaya M.V., Tretyakov A.A., Pilitsyna A.V., Yakubchuk A.S., 2021. Early Paleozoic Suprasubduction Complexes of the North Balkhash Ophiolite Zone (Central Kazakhstan): Geochronology, Geochemistry and Implications for Tectonic Evolution of the Junggar-Balkhash Ocean. Lithos 380–381, 105818. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105818.

8. Degtyarev K.E., Yakubchuk A.S., Luchitskaya M.V., Tretyakov A.A., 2020. Age and Structure of a Fragment of the Early Cambrian Ophiolite Sequence (North Balkhash Zone, Central Kazakhstan). Doklady Earth Sciences 491, 111–116. https://doi.org/10.1134/S1028334X20030034.

9. Dickinson W.R., Beard L.S., Brakenridge G.R., Erjavek J.L., Ferguson R.C., Inman K.F., Knepp R.A., Lindberg F.A., Ryberg P.T., 1983. Provenance of North American Phanerozoic Sandstones in Relation to Tectonic Setting. Geological Society of America Bulletin 94 (2), 222–235. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1983)94<222:PONAPS>2.0.CO;2.

10. Dobretsov N.L., Berzin N.A., Buslov M.M., 1995. Opening and Tectonic Evolution of the Paleo-Asian Ocean. International Geology Review 37 (4), 335–360. https://doi.org/10.1080/00206819509465407.

11. Геологическая карта СССР. Серия Прибалхашская. Масштаб 1:200000. Лист L-43-XI. Южно-Казахстанское геологическое управление Мингео СССР, 1960.

12. Griffin W.L., Powell W.J., Pearson N.J., O’Reilly S.Y., 2008. GLITTER: Data Reduction Software for Laser Ablation ICPMS. 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, p. 308–311.

13. Irvine T.N., Baragar W.R.A., 1971. A Guide to the Chemical Classification of the Common Volcanic Rocks. Canadian Journal of Earth Sciences 8 (5), 523–547. https://doi.org/10.1139/e71-055.

14. Isozaki Y., Aoki K., Nakama T., Yanai S., 2010. New Insight into a Subduction-Related Orogen: A Reappraisal of the Geotectonic Framework and Evolution of the Japanese Islands. Gondwana Research 18 (1), 82–105. https://doi.org/10.1016/j.gr.2010.02.015.

15. Isozaki Y., Maruyama S., Fukuoka F., 1990. Accreted Oceanic Materials in Japan. Tectonophysics 181 (1–4), 179–205. https://doi.org/10.1016/0040-1951(90)90016-2.

16. Jensen L.S., 1976. A New Cation Plot for Classifying Subalkalic Volcanic Rocks. Ontario Division Mines Miscellaneous, 22 p.

17. Jochum K.P., Nohl U., 2008. Reference Materials in Geochemistry and Environmental Research and the Georem Database. Chemical Geology 253, 50–53. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2008.04.002.

18. Ханчук А.И., Никитина А.П., Панченко И.В., Бурий Г.И., Кемкин И.В. Палеозойские и мезозойские гайоты Сихотэ-Алиня и Сахалина // Доклады АН СССР. 1989. Т. 307. № 1. С. 186–190.

19. Khubanov V.B., Buyantuev M.D., Tsygankov A.A., 2016. U–Pb Dating of Zircons from PZ3–MZ Igneous Complexes of Transbaikalia by Sector-Field Mass Spectrometry with Laser Sampling: Technique and Comparison with SHRIMP. Russian Geology and Geophysics 57 (1), 190–205. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.01.013.

20. Куренков С.А., Диденко А.Н., Симонов В.А. Геодинамика палеоспрединга. М.: ГЕОС, 2002. 294 с.

21. Kusky T., Windley B., Safonova I., Wakita K., Wakabayashi J., Polat A., Santosh M., 2013. Recognition of Ocean Plate Stratigraphy in Accretionary Orogens through Earth History: A Record of 3.8 Billion Years of Sea Floor Spreading, Subduction, and Accretion. Gondwana Research 24 (2), 501–547. https://doi.org/10.1016/j.gr.2013.01.004.

22. Le Maitre R.W. (Ed.), 2002. Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms. Cambridge University Press, Cambridge, 251 p.

23. Long X., Yuan C., Sun M., Safonova I., Xiao W., Wang Y., 2012. Geochemistry and U-Pb Detrital Zircon Dating of Paleozoic Graywackes in East Junggar, NW China: Insights into Subduction–Accretion Processes in the Southern Central Asian Orogenic Belt. Gondwana Research 21, (2–3) 637–653. https://doi.org/10.1016/j.gr.2011.05.015.

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

25. Macdonald G.A., 1968. Composition and Origin of Hawaiian Lavas. In: R.R. Coats, R.L. Hay, C.A. Anderson (Eds), Studies in Volcanology. Geological Society of America Memoir 116, 477–522. https://doi.org/10.1130/MEM116-p477.

26. Maruyama S., 1997. Pacific-Type Orogeny Revisited: Miyashiro-Type Orogeny Proposed. Island Arc 6 (1), 91–120. https://doi.org/10.1111/j.1440-1738.1997.tb00042.x.

27. Maruyama S., Omori S., Sensu H., Kawai K., Windley B.F., 2011. Pacific-Type Orogens: New Concepts and Variations in Space and Time from Present to Past. Journal of Geography 120 (1), 115–223. https://doi.org/10.5026/jgeography.120.115.

28. Miyashiro A., 1973. The Troodos Ophiolitic Complex Was Probably Formed in an Island Arc. Earth and Planetary Science Letters 19 (2), 218–224. https://doi.org/10.1016/0012-821X(73)90118-0.

29. Miyashiro A., 1975. Volcanic Rock Series and Tectonic Setting. Annual Review of Earth and Planetary Sciences 3, 251–269. https://doi.org/10.1146/annurev.ea.03.050175.001343.

30. Mullen E.D., 1983. MnO/TiO2/P2O5: A Minor Element Discriminant for Basaltic Rocks of Oceanic Environments and Its Implications for Petrogenesis. Earth and Planetary Science Letters 62 (1), 53–62. https://doi.org/10.1016/0012-821X(83)90070-5.

31. Никитин И.Ф. Ордовикские кремнистые и кремнисто-базальтовые комплексы Казахстана // Геология и геофизика. 2002. Т. 43. С. 512–527.

32. Новикова М.З., Герасимова Н.А., Дубинина С.В. Конодонты из вулканогенно-кремнистого комплекса Северного Прибалхашья // Доклады АН СССР. 1983. Т. 271. С. 1449–1451.

33. Orihashi Y., Hirata T., 2003. Rapid Quantitative Analysis of Y and REE Abundances in XRF Glass Bead for Selected GSJ Reference Rock Standards Using Nd-YAG 266 nm UV Laser Ablation ICP-MS. Geochemical Journal 37 (3), 401–412. https://doi.org/10.2343/geochemj.37.401.

34. Паталаха Е.И., Белый В.А. Офиолиты Итмурунды-Казыкской зоны // Офиолиты Казахстана / Ред. А.А. Абдулин, Е.И. Паталаха. Алма-Ата: Наука, 1981. С. 7–102.

35. Pearce J.A., Peate D.W., 1995. Tectonic Implications of the Composition of Volcanic Arc Magmas. Annual Reviews in Earth and Planetary Sciences 23, 251–285. https://doi.org/10.1146/annurev.ea.23.050195.001343.

36. Pettijohn F.J., Potter P.E., Siever R., 1987. Sand and Sandstone. Springer, New York, 553 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-1066-5.

37. Regelous M., Hofmann A.W., Abouchami W., Galer S.J.G., 2003. Geochemistry of Lavas from the Emperor Seamounts, and the Geochemical Evolution of Hawaiian Magmatism from 85 to 42 Ma. Journal of Petrology 44 (1), 113–140. https://doi.org/10.1093/petrology/44.1.113.

38. Safonova I., 2009. Intraplate Magmatism and Oceanic Plate Stratigraphy of the Paleo-Asian and Paleo-Pacific Oceans from 600 to 140 Ma. Ore Geology Reviews 35 (2), 137–154. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2008.09.002.

39. Safonova I., Kojima S., Nakae S., Romer R., Seltmann R., Sano H., Onoue T., 2015. Oceanic Island Basalts in Accretionary Complexes of SW Japan: Tectonic and Petrogenetic Implications. Journal of Asian Earth Sciences 113 (1), 508–523. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2014.09.015.

40. Safonova I., Maruyama S., Kojima S., Komiya T., Krivonogov S., Koshida K., 2016. Recognizing OIB and MORB in Accretionary Complexes: A New Approach Based on Ocean Plate Stratigraphy, Petrology, and Geochemistry. Gondwana Research 33, 92–114. https://doi.org/10.1016/j.gr.2015.06.013.

41. Safonova I.Yu, Perfilova A.A., Obut O.T., Savinsky I.A., Cherny R.I., Petrenko N.A., Gurova A.V., Kotler P.D. et al., 2019. Itmurundy Accretionary Complex (Northern Balkhash): Geological Structure, Stratigraphy and Tectonic Origin. Russian Journal of Pacific Geology 13, 283–296. https://doi.org/10.1134/S1819714019030072.

42. Safonova I., Santosh M., 2014. Accretionary Complexes in the Asia-Pacific Region: Tracing Archives of Ocean Plate Stratigraphy and Tracking Mantle Plumes. Gondwana Research 25 (1), 126–158. https://doi.org/10.1016/j.gr.2012.10.008.

43. Safonova I.Yu., Savinsky I.A., Perfilova A.A., Gurova A.V., Maruyama S., Tsujimori T., 2020. Itmurundy Accretionary Complex (Northern Balkhash): Geological Structure, Stratigraphy and Tectonic Origin. Gondwana Research 79, 49–69. https://doi.org/10.1016/j.gr.2019.09.004.

44. Sano H., Kanmera K., 1988. Paleogeographic Reconstruction of Accreted Oceanic Rocks, Akiyoshi, Southwest Japan. Geology 16 (7), 600–602. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1988)016<0600:PROAOR>2.3.CO;2.

45. Sano H., Kojima S., 2000. Carboniferous to Jurassic Oceanic Rocks of Mino-Tamba-Ashio Terrane, Southwest Japan. The Memoirs of the Geological Society of Japan 55, 123–144.

46. Scholl D.W., von Huene R., 2007. Crustal Recycling at Modern Subduction Zones Applied to the Past – Issues of Growth and Preservation of Continental Basement Crust, Mantle Geochemistry, and Supercontinent Reconstruction. Geological Society of America Memoirs 200, 9–32. https://doi.org/10.1130/2007.1200(02).

47. Шутов В.Д. Классификация песчаников // Литология и полезные ископаемые. 1967. № 5. С. 86–102.

48. Slama J., Kosler J., Condon D.J., Crowley J.L., Gerdes A., Hanchar J.M., Horstwood M.S.A., Morris G.A. et al., 2008. Plešovice Zircon – a New Natural Reference Material for U–Pb and Hf Isotopic Microanalysis. Chemical Geology 249 (1–2), 1–35. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2007.11.005.

49. Степанец В.Г. Геология и геодинамика офиолитов Центрального Казахстана. Караганда: Изд-во КарТУ, 2015. 362 с.

50. Stern R.J., Scholl D.W., 2010. Yin and Yang of Continental Crust Creation and Destruction by Plate Tectonic Processes. International Geology Review 52 (1), 1–31. https://doi.org/10.1080/00206810903332322.

51. Sun S.-S., McDonough W.F., 1989. Chemical and Isotopic Systematics of Oceanic Basalts: Implications for Mantle Composition and Processes. In: A.D. Saunders, M.J. Norry (Eds), Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society of London Special Publications 42, 313–345. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19.

52. Taylor S.R., McLennan S.M., 1985. The Continental Crust: Its Composition and Evolution. Blackwell, Oxford, 379 p.

53. Wakita K., 2012. Mappable Features of Mélanges Derived from Ocean Plate Stratigraphy in the Jurassic Accretionary Complexes of Mino and Chichibu Terranes, Southwest Japan. Tectonophysics 568–569, 74–85. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2011.10.019.

54. Wakita K., Metcalfe I., 2005. Ocean Plate Stratigraphy in East and Southeast Asia. Journal of Asian Earth Sciences 24 (60), 670–702. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2004.04.004.

55. Winchester J.A., Floyd P.A., 1977. Geochemical Discrimination of Different Magma Series and Their Differentiation Products Using Immobile Elements. Chemical Geology 20, 325–343. https://doi.org/10.1016/0009-2541(77)90057-2.

56. Windley B.F., Alexeiev D., Xiao W., Kröner A., Badarch G., 2007. Tectonic Models for Accretion of the Central Asian Orogenic Belt. Journal of the Geological Society of London 164 (1), 31–47. http://dx.doi.org/10.1144/0016-76492006-022.

57. Woodhead J., Eggins S., Gamble J., 1993. High Field Strength and Transition Element Systematics in Island Arc and Back-Arc Basin Basalts: Evidence for Multi-Phase Melt Extraction and a Depleted Mantle Wedge. Earth and Planetary Science Letters 114 (4), 491–504. https://doi.org/10.1016/0012-821X(93)90078-N.

58. Xiao W.J., Huang B., Han C., Sun S., Li. J., 2010. A Review of the Western Part of the Altaids: A Key to Understanding the Architecture of Accretionary Orogens. Gondwana Research 18 (2–3), 253–273. https://doi.org/10.1016/j.gr.2010.01.007.

59. Yan Q., Castillo P., Shi X., Wang L., Liao L., Ren J., 2015. Geochemistry and Petrogenesis of Volcanic Rocks from the Continent-Ocean Transition Zone in Northern South China Sea and Their Tectonic Implications. Lithos 218–219, 117–126. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2014.12.023.

60. Yarmolyuk V.V., Kovach V.P., Kozakov I.K., Kozlovsky A.M., Kotov A.B., Rytsk E.Y., 2012. Mechanisms of Continental Crust Formation in the Central Asian Foldbelt. Geotectonics 46, 251–272. https://doi.org/10.1134/S001685211204005X.

61. Zhylkaidarov A.M., 1998. Conodonts form Ordovician of Central Kazakhstan. Acta Paleontologica Polonica 43 (1), 53–68.

62. Zonenshain L.P., Kuzmin M.I., Natapov L.M., 1990. Geology of the USSR: A Plate Tectonic Synthesis. Geodynamic Monograph Series. American Geophysical Union, 242 p.