Геологическая позиция и возраст Щокурьинской свиты на Приполярном Урале

На Приполярном Урале выделяется вулканогенно-терригенно-карбонатная щокурьинская свита. В схеме последнего (четвертого) Уральского межведомственного стратиграфического совещания [18] она расположена выше базальной терригенной маньхобеинской свиты ран-нерифейского возраста и завершает разрез бурзяния. Юр-матинская эратема в этой схеме представлена вулканогенно-осадочной пуйвинской свитой, а каратавская (снизу вверх) — терригенной хобеинской, терригенно-карбонат-ной мороинской и существенно вулканогенной саблегорской свитами (рис. 1). При проведении геологических съемок в 80—90-е годы прошлого столетия и последующих картографических работ, а также различных тематических геологических исследований заключение о стратиграфической позиции свиты, закрепленное решением упомянутого совещания (ее положение между нижележащей маньхобеинской и вышележащей пуйвинской свитами), не подвергалось сомнению, но вопрос о возрасте отложений оставался спорным. Возраст свиты, по представлениям разных исследователей, варьирируется в интервале от раннего протерозоя до среднего рифея.

Статья является попыткой оценки возраста свиты на основе результатов впервые выполненных U-Pb-изотопных датировок цирконов, с учетом ранее полученных структурных, петрологических и минералогических данных.

Стратиграфическая позиция и предполагаемый возраст щокурьинской свиты: современное состояние вопроса

Щокурьинская свита выделена К. А. Львовым [10] в доордовикском разрезе Приполярного Урала. При этом глубокометаморфизованные образования, залегающие в его основании (шатмагинская свита), были отнесены к верхнему протерозою, а все вышележащие стратиграфические подразделения (ошизская, пуйвинская, щокурьинская, хо-беинская и маньинская свиты) — к кембрию. По К. А. Львову, щокурьинская свита представлена существенно карбонатными отложениями, завершающими нижний седиментационный цикл кембрия. В 50—60-е годы прошлого столетия при проведении региональных исследований коллективом Института геологии Коми филиала АН СССР (ныне Института геологии Коми НЦ УрО РАН) под руководством М. В. Фишмана глубокометаморфизованные толщи были объединены в николайшорскую свиту и отнесены к нижнему докембрию, а более молодые стратиграфические подразделения, причисленные К. А. Львовым к кембрию, выведены на рифейский возрастной уровень [19]. При этом названия свит и их стратиграфическая последовательность были сохранены.

В эти же годы на крайнем северо- восточном участке развития щокурьинской свиты по сборам В. С. Шальных были установлены остатки трубчатых водорослей Nelcanella sp. и новый вид Murandavia Magna Vol., сходных по внешнему виду и строению с водорослями мурандавской свиты Мал. Хингана и гонамской свиты Саяно-Муйского района Сибири. На основании этих находок А. Г. Вологдин [2] датировал отложения щокурьинской свиты нижним протерозоем или низами верхнего протерозоя.

Л. Т. Белякова [1] на основе результатов собственных исследований и обобщения материалов крупномасштабных геологических съемок пришла к выводу, что щокурьинская свита подстилает ошизскую свиту (толщу — по Л. Т. Беляковой), а не наращивает пуйвинскую свиту, как считали предыдущие исследователи, и, основываясь на упомянутых выше находках водорослей, отнесла ее к нижнему рифею. Она показала, что в разрезе свиты кроме карбонатных пород существенная роль принадлежит терригенным отложениям, особенно в ее нижней части. Кроме того, Л. Т. Белякова выделила из состава нижележащей николайшорской свиты комплекс преимущественно низкотемпературных слюдистых кристаллических сланцев в качестве базальной маньхобеинской свиты нижнего ри-фея и предложила новую схему стратиграфического расчленения докембрийских толщ Приполярного Урала, сопоставимую со схемой стратиграфии докембрия Башкирского антиклинория на Южном Урале, где известен один из наиболее полных разрезов рифея. Эта схема, уже упомянутая во введении, была принята на Третьем (1977 г.) и затем одобрена на Четвертом (1991 г.) Уральском межведомственном стратиграфическом совещании [18].

При проведении геолого-съемочных работ в 80— 90-е годы прошлого столетия с участием авторов настоящей статьи было подтверждено заключение Л. Т. Беляковой, что щокурьинская свита залегает ниже пуйвинс-кой свиты и ошизской толщи [13, 15]. В вопросе о возможном возрасте свиты нами была поддержана позиция Ю. Р. Беккера [8], который на основании сопоставления уральских докембрийских комплексов с докембрием платформенных областей считал возможным корреляцию сланцево-кварцито-карбонатных отложений (щокурьинской свиты) Приполярного Урала с онежской серией Карелии, принадлежащей к верхам разреза нижнего протерозоя. Нами также было сделано заключение, что выделение так называемой базальной маньхобеинской свиты проблематично, так как она представляет собой нестра-тифицированный комплекс низкотемпературных диафторитов и катаклазитов по высокотемпературным мета-морфитам, аналогичных тем, которыми сложен няртин-ский комплекс [12—14].

При геологическом доизучении масштаба 1 : 200000 [5] и издании листа Q—40, 41 Государственной карты Российской Федерации масштаба 1 : 1000000 [6] возраст отложений щокурьинской и маньхобеинской свит был определен как среднерифейский. Основанием для отнесения щокурьинской свиты к среднему рифею послужили данные Я. Э. Юдовича и его коллег [3], свидетельствующие об аномальной обогащенности пород барием, что по-

Рис. 1. Схема стратиграфии докембрийских образований Приполярного Урала (по [18])

Подразделения стратиграфической шкалы

Стратиграфические подразделения

cd ' <

rd O'

8

C5 H О

Ш ' о м ’ o ■ cu © о :^- В

s

m

s m Ж S в

Л С

ат аб;

гоп 16Г

ай ор

СК CKt

ая 1Я

CBI :ви

ITS та

e u ■•& s Ph

>s Й a m S S & о :£ S s

Мороинская (санаизская) свита

Хобеинская свита Пуйвинская свита Ошизская толща Щокурьинская свита Ианьхобеинскаясвита Няртинский комплекс

S * S К

Fig. 1. Scheme of stratigraphy of Precambrian formations of the Subpolar Urals (according to [18])

зволило сопоставлять ее с авзянской свитой среднего ри-фея в Башкирском антиклинории.

Таким образом, на сегодняшний день вопрос о возрасте щокурьинской свиты остается нерешенным. Как следует из вышеизложенного, возраст свиты, по данным разных авторов, варьируется от раннего протерозоя до среднего рифея. Обоснованием раннерифейского возраста, как было отмечено выше, являются единичные находки протерозойских водорослей. Кроме того, эту точку зрения подтверждает факт залегания рассматриваемых отложений под пуйвинской свитой, возраст которой считается среднерифейским [1, 5, 18] или позднерифейским [6]. Предположение о принадлежности этих образований к дорифеидам основано на схожести геологической позиции и строения сланцево-кварцито-карбонатных толщ (щокурьинской свиты) Приполярного Урала с онежской серией Карелии, принадлежащей к верхам разреза нижнего протерозоя [8]. Это мнение подтверждается результатами структурных исследований, общностью метаморфической эволюции щокурьинской свиты и няртинского комплекса и минералогическими данными, в частности наличием в щокурьинской свите типичных для раннедокембрийских комплексов Урала метаморфогенных цирконов «гранулитового» и «мигматитового» типов1 [15, 16].

Обоснование возраста щокурьинской свиты

Геологические и палеонтологические данные

Наше предположение о том, что щокурьинская свита относится к образованиям нижнего (дорифейского) структурного этажа, основывается на следующих данных [12—16]:

• —    низкий уровень метаморфизма пород обусловлен интенсивным проявлением диафтореза; среди низкотемпературных метаморфитов присутствуют реликты высокотемпературных минеральных парагенезисов;

• —    по степени и характеру пликативной деформации щокурьинская свита аналогична няртинскому комплексу и резко отличается от вышезалегающих относительно слабо деформированных отложений;

• —    по составу, весовым соотношениям и морфологическим особенностям акцессорных минералов метатерри-генные породы щокурьинской свиты сопоставимы с аналогичными породами няртинского комплекса;

• —    в щокурьинской свите, как и в метаморфитах няртинского комплекса и других нижнедокембрийских комплексах Урала, присутствует метаморфогенный циркон «гранулитового» типа.

Поскольку щокурьинская свита сложена низкотемпературными диафторитами по высокотемпературным метаморфическим породам, и более того, для нее характерно наличие цирконов «гранулитового» типа, можно предположить, что метаморфизм пород, как и в няртинском комплексе, достигал условий гранулитовой фации. В таких условиях возможность сохранности трубчатых водорослей Nelcanella sp. и Murandavia Magna Vol., которые были обнаружены В. С. Шальных и описаны А. Г. Вологдиным [2], как и любых других органических остатков, весьма сомнительна. В процессе проведения геологичес кой съемки северной части Приполярного Урала и многолетних специализированных геологических исследований на этой территории мы многократно пытались повторить находки ископаемых водорослей в карбонатных породах щокурьинской свиты, но безуспешно. Не увенчались успехом предпринятые в этом направлении усилия и других геологов, например, В. Н. Иванова и его коллег [5]. Учитывая, что выходы щокурьинской свиты в северо-восточном крыле Хобеизской антиклинали находятся в зоне интенсивного развития разрывных нарушений (рис. 2), в ее разрезе могут быть «чужеродные» линзы более молодых отложений. В частности, в непосредственной близости от крупного выхода щокурьинской свиты в истоках рек Хасаварки и Балбанью обнажается широкая полоса слабометаморфизованной карбонатсодержащей мороин-ской свиты, фрагменты которой могут присутствовать в поле распространения щокурьинских мраморов. Заключение А. Г. Вологдина о возрасте карбонатных пород, содержащих остатки трубчатых синезеленых водорослей (ранний протерозой или начало позднего протерозоя), не выглядит бесспорным. Так, в источнике [5] со ссылкой на отчетные материалы О. А. Кондиайна и его соавторов отмечается, что род Murandavia распространен в постран-нерифейских отложениях, а Nelcanella sp. является «сквозной» формой.

Геохронологические данные

Для уточнения возраста щокурьинской свиты и основных возрастных рубежей метаморфического преобразования пород было выполнено изотопно-геохронологическое изучение цирконов из прослоя кварцитов (проба 51), залегающих среди карбонатсодежащих слюдистых кристаллических сланцев на правобережье р. Хасаварки в ее среднем течении (рис. 2). В породе циркон представлен тремя морфотипами. Первый из них составляют детритовые цирконы светло-розового цвета округлой, обычно шаровидной формы размером 50—250 мкм. Поверхность зерен равномерно шероховатая. Второй морфотип представлен цирконами «гранулитового» типа. Кристаллы размером 50—200 мкм также шаровидные, но с обилием граней и гладкой блестящей поверхностью. Цвет зерен темно-розовый. Оптическая зональность отсутствует. Третий преобладающий в пробе морфотип — бесцветные и бледно окрашенные розовые призматические цирконы «мигматитового» типа с хорошо выраженной оптической зональностью. Размер зерен по длинной оси 100—300 мкм.

Изотопные датировки были получены по 50 зернам цирконов. Четыре возрастных определения с высокой степенью дискордантности (D >  10 %) были исключены из рассмотрения. Изотопно-геохронологические данные по оставшимся 46 определениям приведены в таблице, а гистограмма распределения датировок цирконов показана на рис. 3. При этом за время кристаллизации цирконов нами был принят возраст, вычисленный по отношению ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb, так как для целей данной работы наибольший интерес представляют датировки, превышающие 1 млрд лет. Как видно из таблицы, ²⁰⁷РЬ/²⁰⁶РЬ-изотопный возраст детритовых цирконов находится в интервале (2901 ± 30) —

Рис. 2. Схема геологического строения северной части Приполярного Урала: 1 — няртинский гнейсомигматитовый комплекс (PR 1 ); 2 — маньхобеинская свита (PR 1 ); 3 — щокурьинская свита (PR 1 ); 4 — пуйвинская свита (RF 2 ?); 5 — верхнерифейские отложения (RF 3 ) нерасчлененные; 6 — палеозойские отложения (C₃—O) нерасчлененные; 7 — граниты; 8 — разломы; 9 — границы стратиграфических, интрузивных и метаморфических подразделений; 10 — границы стратиграфических несогласий; черный кружок — место отбора пробы 51

Fig. 2. Scheme of the geological structure of the northern part of the Subpolar Urals: 1 — Nyartin gneiss-migmatite complex (PR 1 ); 2 — Manhobeyu suite (RF 1 ?); 3 — Shschokurya suite (RF 1 ?); 4 — the Puyva suite (RF 2 ); 5 — Upper Riphean deposits (RF₃) undivided; 6 — Paleozoic deposits (C 3 —O) undivided; 7 — granites; 8 — faults; 9 — boundaries of stratigraphic, intrusive and metamorphic divisions; 10 — boundaries of stratigraphic disagreements; Black mugs — sampling site 51

Рис. 3. Гистограмма распределения и график плотности вероятности ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb возрастов цирконов из кварцита щокурьинской свиты (проба 51). На гистограмме показаны цирконы: детритовые — точками, «гранулитовые» — серым тоном, «мигматитовые» — без цветовой и штриховой нагрузки

Fig. 3. The histogram of distribution and the graph of the probability density of the ²⁰⁷Pb / ²⁰⁶Pb ages of zircons from the quartzite of the Shschokurya suite (sample 51). The histogram shows zircons: detritus — with dots, «granulite» — with a gray tone, «migmatite» — without color and stroke load

Результаты U-Pb (LA-ICP-MS)-датиpoвания цирконов из кварцита щокурьинской свиты (проба 51)Results of U-Pb (LA-ICP-MS)-dating of zircons from quartzite of Shchokurya suite (sample 51)

Номер зерна Grain number	Изотопные отношения ± % (1о) Isotope ratios ± % По)		Rho	Возраст ± 1а, млн лет Age ± 1а, Му		D, %	Th/U
	2*>pb/2^u	2UVPb/2j:,U		2обрЬ/2^и	2О'РЬ/2О6РЬ
1	0.5972 ± 0.9	17.2343 ± 1.5	0.60	3019 ±22	2901 ±27	-2.34	0.28
2	0.5603 ± 1.1	15.1282 ±2.3	0.47	2868±25	2792±38	-1.56	0.15
3	0.5439 ± 1.1	14.3316 ±2.3	0.47	2800±25	2752 ±39	-0.99	0.10
4	0.5252 ± 1.2	13.6145 ±2.5	0.47	2721 ±26	2725 ±41	0.08	0.84
5	0.5447 ± 1.2	14.0509 ±2.7	0.45	2803±28	2717 ±44	-1.78	0.42
6	0.4954 ± 1.1	12.5864 ±2.3	0.48	2594± 24	2692±39	2.13	0.05
7	0.5067 ± 1.0	12.7579 ± 1.8	0.56	2642±22	2677 ±31	0.74	0.94
8	0.4931 ±0.9	12.0733 ± 1.6	0.58	2584 ±20	2631 ± 29	1.01	0.83
9	0.5177 ± 1.0	12.6571 ±1.9	0.52	2689±22	2628 ±33	-1.30	0.75
10	0.4814 ± 1.2	11.4390 ±2.5	0.46	2533±24	2581 ±42	1.04	0.48
11	0.4780 ± 1.1	11.2396 ±2.2	0.48	2519 ± 22	2563 ±37	0.98	0.04
12	0.5027 ± 1.1	11.5699 ±2.2	0.49	2626±23	2527±37	-2.11	0.06
13	0.5602 ± 1.0	12.8817 ±2.1	0.49	2868±24	2525 ±36	-6.85	0.35
14	0.4843 ± 0.9	9.7324 ± 1.7	0.55	2546± 20	2297 ±31	-5.35	0.07
15	0.3949 ± 1.1	7.5958 ±2.3	0.47	2145 ±20	2221 ±40	1.82	0.26
16	0.4069 ± 1.1	7.5372 ±2.5	0.45	2201 ±21	2156 ±44	-1.06	0.31
17	0.4113 ±0.9	6.7471 ± 1.6	0.58	2221 ± 17	1941 ±30	-6.41	0.25
18	0.3974 ±0.8	6.4764 ± 1.6	0.57	2157 ± 17	1929 ±31	-5.30	0.47
19	0.3547 ± 1.0	5.7564 ± 1.9	0.53	1958±17	1921 ±36	-0.91	0.34
20	0.3567 ± 1.0	5.6898 ± 1.7	0.56	1967±16	1891 ±33	-1.87	2.05
21	0.3258 ± 1.1	5.1535 ±2.3	0.47	1817± 18	1877 ±43	1.55	0.05
22	0.3562 ± 0.9	5.6132 ± 1.6	0.58	1964 ±16	1869 ±31	-2.35	0.25
23	0.3619 ± 1.2	5.6732 ±2.6	0.44	1991 ±20	1860 ±47	-3.21	0.19
24	0.3053 ± 1.2	4.7760 ±2.6	0.45	1718±18	1856 ±47	3.67	0.50
25	0.4101 ±1.2	7.0541 ±2.6	0.45	2216 ±22	2026 ±46	-4.39	1.03
26	0.3553 ± 1.0	5.7322 ± 1.9	0.52	1960± 17	1911 ±36	-1.21	0.44
27	0.3670 ± 1.0	5.7362 ± 2.0	0.51	2015±18	1854±37	-3.89	0.48
28	0.3286 ± 1.1	5.0922 ± 2.5	0.45	1831±18	1839 ±45	0.19	0.30
29	0.33976 ± 1.0	5.1235 ± 1.9	0.52	1886±16	1789 ±37	-2.41	0.35
30	0.3524 ± 1.0	5.2496 ± 1.7	0.55	1946± 16	1767 ±33	-4.38	1.11
31	0.2663 ±0.9	3.9598 ± 1.6	0.58	1522±12	1764 ±31	6.84	0.19
32	0.2765 ± 1.0	4.0813 ±2.0	0.51	1574± 14	1750 ±37	4.88	0.05
33	0.2083 ± 1.0	2.3423 ± 1.9	0.52	1220±11	1234 ±38	0.43	0.43
34	0.1792 ± 1.0	1.9437 ±2.2	0.47	1063± 10	1164 ±45	3.18	0.35
35	0.2053 ± 1.0	2.2218 ±2.1	0.49	1204 ± И	1159 ±43	-1.31	0.37
36	0.0795 ± 1.2	0.7011 ±3.3	0.37	493 ±6	740 ± 70	9.37	0.72
37	0.1178 ± 1.1	1.0335 ±2.6	0.43	718 ± 8	729 ± 56	0.38	0.89
38	0.0749 ± 1.1	0.6299 ± 2.9	0.40	466 ±5	639 ± 62	6.55	0.24
39	0.0805 ± 1.2	0.6706 ±3.2	0.37	499 ±6	617 ±69	4.37	0.98
40	0.0818 ±0.9	0.6558 ±2.0	0.48	507 ±5	535 ±46	1.03	0.95
41	0.0792 ± 1.2	0.6221 ±2.9	0.41	491 ±6	491 ±64	0.00	0.60
42	0.0800 ± 1.0	0.6240 ± 2.2	0.44	496 ±5	476 ±51	-0.73	0.93
43	0.0845 ± 1.0	0.6578 ±2.1	0.48	523 ±5	469 ± 48	-1.85	1.42
44	0.0841 ± 1.0	0.6448 ±2.1	0.47	521 ±5	437 ±49	-2.92	0.56
45	0.0622 ± 1.5	0.4714 ±4.8	0.31	389 ±6	410±106	0.74	0.77

Примечание. Мофотипы цирконов: детритовые (1—15), «гранулитовые» (15—24), «мигматитовые» (25—45).

Note. Zircon mofotypes: detritus (1—15), «granulite» (15—24), «migmatite» (25—45).

(2221 ± 40) млн лет. Основная возрастная популяция цирконов этого морфотипа (2792—2525 млн лет) включает двенадцать датировок. По цирконам «гранулитового» типа максимальное значение 207РЬ/206РЬ-возраста (2156 ± 44 млн лет) в пределах погрешности совпадает с изохронным возрастом «гранулитовых» цирконов из гнейсов няртинс-кого комплекса (2127 ± 31 млн лет). Более низкие цифры, полученные для цирконов «гранулитового» типа (1941 — 1856 млн лет), обусловлены, по-видимому, нарушением изотопных систем и «омоложением» возрастных определений при повторном метаморфизме и гранитизации, время проявления которых фиксируется датировками цирконов «мигматитового» типа: 2026—1750, 1234—1159 и 740— 410 млн лет.

Приведенные геохронологические данные указывают на раннепротерозойский возраст наиболее ранних эпизодов в истории метаморфизма щокурьинской свиты (не менее 2.1 млрд лет назад). Этот рубеж может быть принят за время завершения формирования терригенно-карбо-натного субстрата свиты, а нижний возрастной рубеж, скорее всего, следует ограничить минимальным возрастом основной популяции терригенных цирконов (около 2.5 млрд лет), так как более молодые датировки этих цирконов ((2297 ± 31) и (2221 ± 40) млн лет) могут быть следствием их «омоложения» в связи с частичным нарушением изотопных систем в цирконах в условиях полиметаморфизма.

Заключение

Таким образом, результаты изотопно-геохронологических исследований детритовых и метаморфогенных цирконов из кварцитов щокурьинской свиты, с учетом ранее проведенного сравнительного анализа структурных, петрографических и минералогических особенностей докембрийских образований Приполярного Урала, позволяют сделать заключение о том, что рассматриваемая свита относится к нижнепротерозойским стратонам и сформировалась в интервале около 2.5—2.1 млрд лет назад. Этим подтверждается возможность корреляции щокурьинской свиты с онежской серией Карелии, принадлежащей к верхам разреза нижнего протерозоя [8]. По недавно полученным данным, возраст базитов из субвулканических даек, залегающих в разрезе онежской серии, определенный U-Pb-изохронным методом по цирконам, равен (2150 ± 60) и (2180 ± 60) млн лет [7]. Приведенные датировки вполне вписываются в предполагаемый нами интервал формирования щокурьинской свиты. Провинциальной особенностью щокурьинской свиты, отличающей ее от онежской серии, является кальцитовый состав мраморов. Для онежской серии, как, впрочем, и для многих других докембрийских стратонов, содержащих карбонатные толщи, более характерны доломиты. На эту аномальную особенность щокурьинской свиты впервые обратил внимание Я. Э. Юдович и объяснил ее формированием пород в условиях сухого климата и ослабленного континентального выветривания [3]. Несомненно, этот факт необходимо учитывать в дальнейшем при проведении региональных палеоклиматических и палеогеодинамических реконструкций.

Новое представление о геологической позиции и возрасте щокурьинской свиты заставляет нас обратиться к схемам стратиграфии, разработанным в середине прошлого века [11, 19], где в качестве базального стратиграфического подразделения верхнедокембрийского разреза Приполярного Урала предлагалась ошизкая свита (в современном понимании ошизская толща пуйвин-ской свиты) средне- или позднерифейского возраста. Уточнение в эти схемы вносит предлагаемое нами изменение стратиграфической позиции щокурьинской свиты, включение ее наряду с няртинским комплексом и маньхобеинской свитой (точнее, диафторитов по высокотемпературным метаморфитам) в состав дорифейско-го структурного этажа.

Исследования проведены в рамках НИР ИГ Коми НЦ УрО РАН ГР № AAAA-A17-117121270035-0 и при финансовой поддержке Программы фундаментальных исследований РАН № 18-5-5-19.