КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 19-77-10048

НазваниеМезопротерозойский магматизм севера и юго-востока Сибирского кратона: геодинамические причины и источники по геохимическим и Sr-Nd-Pb изотопным данным.

РуководительМалышев Сергей Владимирович, Кандидат геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет", г Санкт-Петербург

Срок выполнения при поддержке РНФ 07.2019 - 06.2022 

КонкурсКонкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-201 - Геохимия магматических процессов

Ключевые словаМагматические события, базиты, палеомагнетизм, Мезопротерозой, Сибирский кратон, U-Pb датирование, геодинамика

Код ГРНТИ38.33.21, 38.33.27, 38.19.27


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
В настоящее время возрастает интерес к анализу связи внутриплитного магматизма с крупномасштабными геотектоническими процессами, происходящими на границах литосферных плит. На Сибирском кратоне в мезопротерозое зафиксировано три этапа внутриплитного магматизма. Однако геотектоническая история Сибири в мезопротерозое остается дискуссионным вопросом, и существующие модели вхождения Сибирского кратона в те или иные ассамблеи континентов не объясняют его магматическую активизацию. В настоящем проекте предлагается совместное использование палеомагнитного и изотопно-геохимического методов для поиска связи между этапами мезопротерозойского магматизма и геотектонических процессов, что и определяет актуальность исследования. В результате выполнения проекта будет установлены: (1) возрастные рубежи мезопротерозойского магматизма района исследований; (2) геохимические и Sr-Nd-Pb изотопные характеристики базитовых интрузий, указывающие на обстановки магматизма и тип мантийного источника; (3) палеомагнитные полюсы, уточняющие траекторию кажущейся миграции полюса мезопротерозойского сегмента Сибири. Аналогичные задачи хотя и решались по отдельности для различных регионов или периодов времени на Сибирской платформе, но их увязка для всего региона и одного из наиболее неопределённых временных интервалов истории предлагается впервые. Результаты проекта позволят изучить закономерности как геодинамических процессов, так и произвести реконструкцию положения Сибирского палеоконтинента. Новая информация об условиях плавления мезопротерозойских интрузивов будет иметь прикладное значение для прогнозирования перспектив рудоносности рассматриваемых регионов.

Ожидаемые результаты
Предполагаемые результаты будут полностью соответствовать мировому уровню исследований в области наук о Земле, т.к. отвечают важным вопросам реконструкции геологической истории нашей планеты. На основе проведенных в ходе реализации проекта палеомагнитных, петрографо-минералогических, геохимических, изотопных и геохронологических исследований будут выделены основные геодинамические эпизоды мезопротерозойской эволюции Сибири. Полученные датировки магматических комплексов станут репером для уточнения траектории кажущейся миграции палеомагнитного полюса, что позволит выполнить палеотектонические реконструкции не только изучаемого региона, но и сопряженных континентальных блоков. Геохимические и изотопные данные для базитов позволят уточнить обстановки плавления и их происхождение в рамках глобальной геодинамической концепции "тектоники литосферных плит". Дополнительным результатом изотопно-геохимических исследований мезопротерозойских магматических провинций будет проверка их связи с пространственно связанными рудными месторождениями. Таким образом, выполнение приведенных выше исследований будет иметь как фундаментальное научное, так и прикладное значение.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В рамках проекта изучаются мезопротерозойские интрузивные комплексы севера и юго-востока Сибири. Основная цель изучения — раскрыть геодинамические причины внутриплитных крупных изверженных провинций (LIP) в совокупности с геотектонической позицией крупных континентальных блоков. Мезопротерозойское время интересно для Сибири, поскольку её относительное положение на земном шаре в то время остается дискуссионным вопросом. В то же время в мезопротерозое в Сибири было две фазы базитового магматизма: Куонамско-Уджинская провинция (1500-1385 млн лет) и Сетте-Дабанская (1000-950 млн лет). Обе провинции имеют относительно слабую изученность, в особенности Sr-Nd-Pb изотопными методами. В данном проекте в текущем отчетном периоде наша группа сфокусировалась на решении трёх вопросов: (а) уточнении возраста Уджинского вулканического комплекса и палеомагнитных исследований для уточнения палеогеографического положения Сибирского кратона в интервале 1500-1385 млн лет, (б) определение источника плавления и геодинамических причин Уджинского магматизма на основе комплексных петрографических, геохимических и Sr-Nd-Pb изотопных исследований, (в) определение источника плавления и геодинамических причин Сетте-Дабанского магматизма на базе петрографических и геохимических исследований. Палеомагнитные исследования были проведены по мезопротерозойским осадочным комплексам Уджинского поднятия и был предварительно ограничен возраст накопления туфопесчаников, одновозрастных Уджинским интрузиям, в интервале 1469-1385 млн лет. В результате палеомагнитных исследований показано, что ~1500 млн лет назад Сибирский кратон практически целиком располагался в приэкваториальных широтах южного полушария. В течение последующих 100 млн лет происходило медленное перемещение (~2° за 10 млн лет) Сибирского кратона к северу. К уджинскому времени (1385 млн лет) кратон практически полностью пересек экватор, а к ~1380 млн лет назад его самая южная часть уже достигла тропической области и находилась вблизи 30°с.ш. При этом кратон все время был ориентирован своей южной (в современных координатах) частью к северу и не испытывал значительных вращений относительно меридиана. Геохимические и Sr-Nd-Pb изотопные исследования Уджинских базитовых интрузий показало, что Уджинский вулканизм происходил во внутриплитных условиях, характерных для начальных стадий континентального рифтогенеза. В то же время геохимические и изотопные характеристики показывают влияние на источник плавления рециклированной коровой компоненты (обогащенного источника). В качестве рабочей гипотезы нами принимается модель долгоживущего обогащенного источника во внутриплитной обстановке - субдуцированная океаническая кора или деламинация нижней континентальной коры. Мезо-неопротерозойский магматизм в Южном Верхоянье (Сетте-Дабан, 1000-950 млн лет) происходил в две фазы. Первая фаза характеризуется большими глубинами и низкой степенью плавления, тогда для второй фазы характерно увеличение степени плавления с уменьшением глубины. Геохимические характеристики указывают на то, что обе фазы магматизма происходили в условиях континентального рифтогенеза, то есть в условиях растяжения и утонения литосферы. В результате работы научной группа подготовлено три статьи в журналах, входящих в базы данных WoS/Scopus, две из которых приняты к печати и одна готова к подаче в журнал.

 

Публикации

1. Малышев С. В., Иванов А. В., Пасенко А. М. Mesoproterozoic magmatism of the Udzha paleo-rift (Northern Siberian Craton) based on gechemical and paleomagnetic data Chapman Conference on Large-scale Volcanism in the Arctic: The Role of the Mantle and Tectonics. Abstracts, - (год публикации - 2019).

2. Пасенко А. М., Малышев С. В. Палеомагнетизм и возрастная корреляция мезопротерозойских пород Уджинского и Оленекского поднятий (северо-восток Сибирской платформы) Физика Земли, - (год публикации - 2020).

3. Пасенко А. М., Савельев А.Д., Малышев С.В. Paleomagnetic data of the Siberian Mesoproterozoic rocks (Udzha Uplift, Northern Siberia) EGU General Assembly 2020, - (год публикации - 2020).

4. Пасенко А.М., Малышев С.В., Дюфрейн С.Э., Шацилло А.В. Палеомагнетизм и источники сноса нижнекембрийских отложений Уджинского поднятия (север Сибирской платформы) Вестник СПбГУ. Науки о Земле, - (год публикации - 2020).

5. Савельев А.Д., Худолей А.К., Малышев С.В. Geochemical features of Meso-Neoproterozoic dolerite sill on the South-East margin of the Siberian Craton EGU General Assembly 2020, - (год публикации - 2020).

6. Шпакович Л.В., Малышев С.В., Саватенков В.М. Pb, Nd, Sr isotopic composition of the Mesoproterozoic mafic intrusions (Udzha paleorift, Northern Siberia) EGU General Assembly 2020, - (год публикации - 2020).


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В рамках проекта рассмотрен магматизм Сибирской платформы, который приходится на период, называемый "Скучный миллиард" (1.7 - 0.7 млрд лет). Данный период, и, в частности, Мезопротерозойская эра, характеризуется относительным тектоническим и магматическим спокойствием, когда не фиксируется формирование крупных орогенных систем, не формируются сульфидные месторождения, и количество пассивноокраинных отложений ограниченно. В то же время, именно в мезопротерозое происходит распад суперконтинента Нуна (Колумбия) и формируется новый суперконтинент -- Родиния. Сибирь, по имеющимся палеомагнитным данным и палеотектоническим реконструкциям, в том числе по полученным в ходе реализации проекта, оставалась в составе ядра Нуны -- в ассамблее с Лаврентией и Балтикой, которое с минимальными изменениями сохранилось до распада Родинии. Тем не менее, глобальная тектоническая перестройка не может не сопровождаться магматизмом, ассоциирующим с обстановками растяжения или сжатия. В проекте изучались два временных диапазона (1.4 и 1.0 млрд лет), в ходе которых образовалось две крупные магматические провинции -- Уджинская и Сетте-Дабанская. По имеющимся материалам с этих провинций проведены комплексные палеомагнитные и изотопно-геохимические исследования по интрузивным телам основного состава и осадочному разрезу Уджинского палеорифта. Комплексные изотопно-геохимические исследования Уджинской магматической провинции показало, что для нее может быть использована модель формирования мезозойских крупных изверженных провинций, таких как Кару или Феррар. Получено нижнее ограничение на накопление вулканогенно-осадочной толщи, которая фиксирует начало формирования Уджинского палеорифта (1504±39 млн лет). Геохимические характеристики пород Уджинской провинции обусловлены взаимодействием расплавов, образованных при плавлении различного мантийного субстрата: перидотитовой мантии и метасоматических жил, образованных при участии осадочного компонента в ходе субдукционных процессов. На юго-востоке Сибирской платформы выявлена дайка с близким возрастом к интрузивам Уджинского палеорифта и островодужными геохиимическими характеристиками. В совокупности, с учетом проявления основного магматизма на соседних кратонах (Лаврентии и Балтики) вблизи к границе плит, можно заключить, что на территории Нуны (Колумбии) в данное время зарождались рифты, которые привели к образованию крупных изверженных провинций и перестройки Нуны в Родинию. Полученные коллективом исполнителей палеомагнитные и изотопно-геохимические данные по Сетте-Дабанской провинции, позволили установить малоглубинный источник плавления, характерный для поздних стадий континентального рифтогенеза. В то же время изучение Сетте-Дабанской провинции позволило установить гетерогенный состав субконтинентальной литосферы данного региона. В более южных частях региона источник насыщен флюидомобильными несовместимыми элементами, что характерно для малоглубинных зон субдукции. В свою очередь, северная часть региона обогащена коровыми компонентами (осадочными), что объясняется более глубинным субдукционным преобразованием субконтинентальной литосферы. Данные метасоматические изменения мантийного субстрата, который участвовал в плавлении, скорее всего происходили в результате более древней субдукции. Причина Сетте-Дабанского магматизма рассматривается в рамках двух концепций: плюмовой -- при плюм-коровом взаимодействии могут образовываться различные по геохимическим характеристикам базальты, вплоть до типично островодужных, и тектонической -- если в регионе происходило декомпрессионное плавление, вызванное растяжением континентальной литосферы. Последнее косвенно может быть связано с формированием Гренвильского орогена на востоке Лаврентии. Дополнительным научным результатом является полученный возраст Ar-Ar методом для лампрофировых даек Томторского массива. Ценность данного результата заключается в первую очередь в том, что эти дайки являются материалом для получения палеомагнитного полюса Сибири на момент 700 млн лет. В результате исследования было получено приэкваториальное положение Сибири на 700 млн лет. В то же время на Сибирской платформе известны диамиктиты, которые интерпретируются как гляциальные отложения (тиллиты), возрастные ограничения на которые совпадают со временем глобального оледенения "Стерт" (720-700 млн лет). Парадокс наличия гляциальный горизонтов на большинстве континентов и субтропических палеомагнитных данных по данным отложениям был решен при помощи введенной модели "Snow ball", которая подразумевает эпохи тотального оледенения Земли в неопротерозое. В рамках этой дискуссии наши новые данные являются исключительно важными, поскольку фактически они являются одними из первых.

 

Публикации

1. Малышев С. В., Худолей А. К., Иванов А. В., Каменецкий В., Каменцкая М. Implication of Mesoproterozoic (∼1.4 Ga) magmatism within Sette-Daban (Southeast Siberia) EGU General Assembly 2021, - (год публикации - 2021).

2. Малышев С.В., Шпакович Л.В., Саватенков В.М. ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ Pb, Nd, Sr УДЖИНСКИХ ДАЕК, СЕВЕРНАЯ СИБИРЬ Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): Материалы совещания. Вып. 18., - (год публикации - 2020).

3. Пасенко А.М., Иванов А.В., Малышев С.В., Травин А.В. Geochronological and paleomagnetic studies of small carbonatite intrusions of the Udzha uplift (Tomtor massif, northeast of the Siberian platform) EGU General Assembly 2021, - (год публикации - 2021).

4. Савельев А. Д., Худолей А. К., Малышев С. В. Variations in the geochemical composition of dolerites of the Sette-Daban event EGU General Assembly 2021, - (год публикации - 2021).

5. Савельев А.Д., Малышев С.В., Саватенков В.М. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МАГМАТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ПОЗДНЕГО МЕЗОПРОТЕРОЗОЯ – НЕОПРОТЕРОЗОЯ ЮГО-ВОСТОКА СИБИРИ Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): Материалы совещания. Вып. 18., - (год публикации - 2020).

6. Савельев А.Д., Малышев С.В., Саватенков В.М., Игнатов Д.Д., Кузькина А.Д. Meso-Neoproterozoic Mafic Sills along the South-Eastern Margin of the Siberian Craton, SE yakutia: Petrogenesis, Tectonic and Geochemical features Minerals, Minerals 2020, 10, 805 (год публикации - 2020).

7. Савельев А.Д., Пазухина А.А., Пасенко А.М Палеомагнетизм Сетте-Дабанского мезо-неопротерозойского магматического комплекса юго-восточной окраины Сибирской платформы Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле, - (год публикации - 2021).


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В рамках выполнения проекта были изучены две магматические области – Уджинская и Сетте-Дабанская. Они располагаются в северной и юго-восточных частях Сибирского кратона, соответственно. Интерес к изучению этих магматических провинций обсуловлен тем, что их активность приходилась на время перестройки суперконтинентов – Нуны (Колумбия)и Родинии. В середине мезопротерозоя в соответствии с палеореконструкциями, Сибирь была в составе суперконтинента Нуна. Уджинская магматическая провинция приурочена к одноименному палеорифту, возраст которого по результатам исследований оценивается в 1459 – 1386 млн лет. Изученные геохимические и изотопные характеристики показывают, что источником плавления была субконтинентальня литосфера с незначительной добавкой эклогитовой компоненты. Эклогит в составе источника в обстановках базитового магматизма указывает на реликты субдукционных слебов в древних коллизионных обстановках. Таким образом, Уджинский палеорифт появился в зоне древней коллизии в результате растяжения континентальной коры, а условия плавления для уджинских базальтов были относительно малоглубинные обстановки. В это же время наблюдаются обстановки растяжения на юго-восточной окраине Сибирского кратона, где в рамках реализации проекта получен возраст U-Pb методом по апатиту для долеритовой дайки в 1419 млн лет. Наличие этой дайки и Уджинского палеорифта свидетельствует о начавшемся распаде суперконтинента Нуна. Магматизм Сетте-Дабанской провинции имеет возраст 1000-975 млн лет, что подтверждено данным проектом. В ходе выполнения проекта получен возраст U-Pb методом для двух субширотных даек в ядре Горностахской антиклинали – 972 млн лет. Во-первых, эта датировка немного омолаживает Сетте-Дабанскую провинцию, во-вторых, расширяет её распространение на севере приблизительно на 100 км. В свою очередь, если принимать во внимание датировку силла на реке Сахара – 1005 млн лет, то время активности магматизма в регионе оказывается немногим более 30 млн лет. Это противоречит сходству Сетте-Дабанской провинции с фанерозойскими трапповыми провинциями (Кару, Деккан, Сибирские траппы), поскольку обычно извержения в подобных провинциях происходят менее, чем за 1 млн лет. С учетом геохимических и изотопных характеристики интрузий Сетте-Дабана и длительного времени магматизма, сделан вывод, что данный магматизм является декомпрессионным в результате рифтинга. Кроме того, в ходе работ в районе р. Уджа, были выявлены карбонатитовые дайки, принадлежащие щелочному массиву Томтор. Дайки оказались пригодные для палеомагнитных исследований, а их возраст был определен 40Ar/39Ar в 709 млн лет. Полученное палеомагнитное направление указывает на приэкваториальное положение Сибири в неопротерозое. С учетом того, что на южном и юго-западном обрамлении Сибирской платформы диагностируются ледниковые отложения, полученный проектом полюс доказывает гипотезу «Земля снежок». Для тестирования данной версии авторами были изучены все палеомагнитные полюса в интервале 760-700 млн лет по литературе, и было обнаружено, что положение палеомагнитного полюса нестабильно и очень вариативно. Это заключение дает повод полагать, что аномальное поведение магнитного поля возможно затрагивало и криогений.

 

Публикации

1. - Якутский базальт помог датировать распад древнего суперконтинента ТАСС Наука, - (год публикации - ).

2. А.М. Пасенко, С.В. Малышев, А.В. Иванов, Д.Р. Ситкина ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ ЛАМПРОФИРОВ ТОМТОРСКОГО ЩЕЛОЧНОГО МАССИВА (СЕВЕР СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ) Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): Материалы совещания. Вып. 19. – Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2021. – 264 с., Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту) 2021. Выпуск 19. С. 186–187 (год публикации - 2021).

3. Малышев С.В., Иванов А.В., Саватенков В.М., Лебедева О., Каменецкий В.С., Каменецкая М., Пасенко А.М., Ситкина Д.Р. Mafic dykes in the Northern and South-Eastern Siberian Craton with age of ca 1.4 Ga: remnants of Large Igneous Province and possible marker for Nuna break up? Goldschmidt 2021 Abstract, https://goldschmidtabstracts.info/abstracts/abstractView?doi=10.7185/gold2021.7299 (год публикации - 2021).

4. Малышев С.В., Иванов А.В., Худолей А.К., Марфин А.Е., Каменецкий В.С., Каменецкая М.Б, Лебедева О.Ю. Global implication of mesoproterozoic (~ 1.4 Ga) magmatism within the Sette-Daban Range (Southeast Siberia) Scientific Reports, Sci Rep 11, 20484 (2021) (год публикации - 2021).

5. Малышев С.В., Пасенко А.М., Иванов А.В., Травин А.В., Ситкина Д.Р., Пазухина А.А. One small paleomagnetic pole for Tomtor massif (Northern Siberia), one giant leap for paleogeographic reconstruction for Siberia in early-Cryogenian Scientific Reports, Sci Rep 2022 (год публикации - 2022).

6. Малышев С.В., Пасенко А.М., Худолей А.К., Иванов А.В., Прияткина Н.С., Пазухина А.А., Марфин А.Е., Дюфрейн С.Э. Каков возраст Уджинского палеорифта?: U-Pb возраст обломочных цирконов терригенных пород Уджинского бассейна Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле, - (год публикации - 2022).

7. Пасенко А.М., Малышев С.В., Пазухина А.А. НОВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПАЛЕОМАГНИТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДОКЕМБРИЙСКИХ ПОРОД УДЖИНСКОГО ПОДНЯТИЯ (АНАБАРО- ОЛЕНЕКСКОЕ МЕЖДУРЕЧЬЕ) Строение литосферы и геодинамика: Материалы ХХIX Всероссийской молодежной конференции (г. Иркутск, 11–16 мая 2021 г.). – Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2021. – 306 с., Строение литосферы и геодинамика: Материалы ХХIX Всероссийской молодежной конференции стр 205-207 (год публикации - 2021).

8. Пасенко А.М., Малышев С.В., Ситкина Д.Р. РЕЗУЛЬТАТЫ ПАЛЕОМАГНИТНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЛАМПРОФИРОВ ТОМТОРСКОГО ЩЕЛОЧНОГО МАССИВА (СЕВЕР СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ) Научная конференция молодых ученых и аспирантов ИФЗ РАН: Тезисы докладов и программа конференции. Москва, ИФЗ РАН, 27-29 октября 2021 г. М.: ИФЗ РАН, 2021 – 77 c., Научная конференция молодых ученых и аспирантов ИФЗ РАН: Тезисы докладов и программа конференции. с 55 (год публикации - 2021).

9. Савельев А.Д., Пасенко А.М., Пазухина А.А. Refinement of paleomagnetic data for Meso-Neoproterozoic rocks of the southeast of the Siberian platform Goldschmidt 2021 Abstract, http://doi.org/10.7185/gold2021.7916 (год публикации - 2021).


Возможность практического использования результатов
не указано