PROVENANCES AND SEDIMENTATION SETTINGS OF THE VENDIAN TERRIGENIC ROCKS OF THE SOUTHERN PART OF NEPA-BOTUOBA ANTECLISE (SIBERIAN PLATFORM)

This paper presents the results of petrographic, lithogeochemical, and U-Pb geochronological studies of detrital zircons in deep core sediments from the Vendian terrigenous sequences of the Nepa and Tira formations in the interior of the Siberian Platform. The section of the Nepa formation is characterized by a terrigenous sediment, the Tira Formation is composed mainly of carbonate rocks. The terrigenous rocks of the Nepa formation are composed of ill-sorted and poorly rounded clasts. Towards the higher part of the section of the Tira formation, there is observed an increase in the degree of sorting and roundness of detrital grains. It has been established that clastic rocks of the lower Nepа subformation are the products derived from rocks of mixed (acidic, basic) composition. The terrigenous rocks of the upper Nepa Subformation and the Tira formation accumulated mainly due to acid decomposition of rocks. The U-Pb (LA-ICP-MS) geochronological studies of detrital zircons from terrigenous rocks of the Nepa and Tira formations led to the conclusion that the sedimentary basin of these formations was contributred to by both the Archean-Early Proterozoic rocks in the basement of the Siberian Platform and the adjacent areas of the Central Asian foldbelt. It is assumed that the sediments of the lower Nepa subformation deposited in the residual basin, formed by joining of terrains and island arcs in the Paleoasian Ocean to the southern margin of the Siberian Platform during the Vendian accretionary-collisional events. This was followed by a transformation into a peripheral sedimentary basin and an occurrence of a transgression of the sea, which favored the accumulation of terrigenous-carbonate rocks of the Tira formation

LITHOLOGICAL AND FACIAL FEATURES, COMPOSITION, AND SEDIMENTATION CONDITIONS OF TERRIGENOUS-CARBONATE ROCKS OF THE MOTY GROUP (SHAMAN CLIFF, IRKUTSK REGION)

We have studied terrigenous-carbonate rocks in the area near the Sayan mountains in the Irkutsk Region (Russia), specifically at the Shaman Cliff, being the stratotype area of rocks that belong to the Moty group. The cliff’s lower part is composed of sandstones, which fragments gradually decrease in size upward the cross-section. The middle and upper parts are composed of sandy dolomites and dolomites, respectively. In terms of material characteristics, the terrigenous rocks correspond to arkoses. According to the genetic typification, the arkoses are composed of destructed primary igneous rocks. The terrigenous-carbonate rocks contain a carbonate component that gradually increases in the upper part of the cross-section. In the Shaman Cliff cross-section, we distinguish 32 lithological units and eight lithologicalgenetic types of deposits. Paleogeodynamic conditions are reconstructed for the formation of the sedimentation basin. Our study of the Shaman formation reveals specific features of the lithological facies, which suggest that these rocks accumulated in a coastal environment affected by tides. In the study area, clastic materials were mainly removed from an orogen that formed due to the Vendian accretion-collision events in the southern folded frame of the Siberian platform. Dolomites composing the upper part of the cliff are attributed to the Irkutsk formation of the Moty group. Their lithological features give evidence of shallow-marine conditions of their formation, without any supply of clastic material, which contributed to mass dispersal of the Cambrian biota described in [Marusin et al., 2021]. It is our first initiative to draw a boundary between the Shaman and Irkutsk formations of the Moty Group along the base of the carbonate eluvial breccia unit that marks the stratigraphic break. In the cross-section, this boundary represents the border between the Upper Vendian and Lower Cambrian.Our conclusions are generally consistent with the ideas of most researchers about the Late Vendian evolution of the southern margin of the Siberian platform. The results of our study can be used in further investigation of this area and provide a basis for correlating the studied strata with the same-age reference cross-sections of other regions in Siberia

EARLY STAGE OF THE CENTRAL ASIAN OROGENIC BELT BUILDING: EVIDENCES FROM THE SOUTHERN SIBERIAN CRATON

The origin of the Central-Asian Orogenic Belt (CAOB), especially of its northern segment nearby the southern margin of the Siberian craton (SC) is directly related to development and closure of the Paleo-Asian Ocean (PAO). Signatures of early stages of the PAO evolution are recorded in the Late Precambrian sedimentary successions of the Sayan-Baikal-Patom Belt (SBPB) on the southern edge of SC. These successions are spread over 2000 km and can be traced along this edge from north-west (Sayan area) to south-east (Baikal area) and further to north-east (Patom area). Here we present the synthesis of all available and reliable LA-ICP-MS U-Pb geochronological studies of detrital zircons from these sedimentary successions.The origin of the Central-Asian Orogenic Belt (CAOB), especially of its northern segment nearby the southern margin of the Siberian craton (SC) is directly related to development and closure of the Paleo-Asian Ocean (PAO). Signatures of early stages of the PAO evolution are recorded in the Late Precambrian sedimentary successions of the Sayan-Baikal-Patom Belt (SBPB) on the southern edge of SC. These successions are spread over 2000 km and can be traced along this edge from north-west (Sayan area) to south-east (Baikal area) and further to north-east (Patom area). Here we present the synthesis of all available and reliable LA-ICP-MS U-Pb geochronological studies of detrital zircons from these sedimentary successions

ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВА И УСЛОВИЯ СЕДИМЕНТАЦИИ ВЕНДСКИХ ТЕРРИГЕННЫХ ПОРОД ЮГА НЕПСКО-БОТУОБИНСКОЙ АНТЕКЛИЗЫ (СИБИРСКАЯ ПЛАТФОРМА)

This paper presents the results of petrographic, lithogeochemical, and U-Pb geochronological studies of detrital zircons in deep core sediments from the Vendian terrigenous sequences of the Nepa and Tira formations in the interior of the Siberian Platform. The section of the Nepa formation is characterized by a terrigenous sediment, the Tira Formation is composed mainly of carbonate rocks. The terrigenous rocks of the Nepa formation are composed of ill-sorted and poorly rounded clasts. Towards the higher part of the section of the Tira formation, there is observed an increase in the degree of sorting and roundness of detrital grains. It has been established that clastic rocks of the lower Nepа subformation are the products derived from rocks of mixed (acidic, basic) composition. The terrigenous rocks of the upper Nepa Subformation and the Tira formation accumulated mainly due to acid decomposition of rocks. The U-Pb (LA-ICP-MS) geochronological studies of detrital zircons from terrigenous rocks of the Nepa and Tira formations led to the conclusion that the sedimentary basin of these formations was contributred to by both the Archean-Early Proterozoic rocks in the basement of the Siberian Platform and the adjacent areas of the Central Asian foldbelt. It is assumed that the sediments of the lower Nepa subformation deposited in the residual basin, formed by joining of terrains and island arcs in the Paleoasian Ocean to the southern margin of the Siberian Platform during the Vendian accretionary-collisional events. This was followed by a transformation into a peripheral sedimentary basin and an occurrence of a transgression of the sea, which favored the accumulation of terrigenous-carbonate rocks of the Tira formation.В работе представлены результаты петрографических, литогеохимических и U-Pb геохронологических исследований детритовых цирконов из вендских терригенных толщ непской и тирской свит внутренних районов Сибирской платформы, изученных по керну глубоких скважин. Разрез непской свиты характеризуется терригенным составом, тирская свита сложена преимущественно карбонатными породами. Для терригенных пород непской свиты характерна низкая степень сортировки и окатанности обломочного материала. Снизу вверх по разрезу тирской свиты наблюдается повышение степени сортировки и окатанности обломочных зерен. Установлено, что источником обломочного материала для отложений нижненепской подсвиты являлись породы смешанного (кислого и основного) состава. Терригенные породы верхненепской подсвиты и тирской свиты накапливались преимущественно за счет разрушения кислых пород. U-Pb (LA-ICP-MS) геохронологические исследования детритовых цирконов из терригенных пород непской и тирской свит позволили сделать вывод о том, что в качестве основных поставщиков обломочного материала в бассейн седиментации этих толщ выступали как архейско-раннепротерозойские породы фундамента Сибирской платформы, так и прилегающие области Центрально-Азиатского складчатого пояса. Предполагается, что седиментация нижненепской подсвиты происходила в остаточном бассейне, образованном в результате причленения террейнов и островных дуг, существовавших в акватории Палеоазиатского океана, к южной окраине Сибирской платформы в ходе реализации вендских аккреционно-коллизионных событий. Затем произошла трансформация в периферийный осадочный бассейн, имела место трансгрессия моря, что способствовало накоплению терригенно-карбонатных пород тирской свиты

ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И РЕКОНСТРУКЦИЯ ИСТОЧНИКОВ СНОСА ПОЗДНЕДОКЕМБРИЙСКИХ ТЕРРИГЕННЫХ ПОРОД ОСЕЛКОВОЙ СЕРИИ (БИРЮСИНСКОЕ ПРИСАЯНЬЕ)

We present results from petrographic and lithogeochemical studies of the Late Precambrian terrigenous rocks (sandstones, gravelites, and aleuritic sandstones) from the Oselkovaya series of Prisayanie. The studies were conducted to reconstruct the primary composition of the rocks in the source area. It has been found that the rocks in the lower part of the cross-section of this series (Marninskaya suite, and the lower part of the Udinskaya suites) are represented by more coarse-grained terrigenous rocks (gravelites, and sandstones) as compared to the upper part of the cross-section (the upper part of the Udinskaya suite, and the Aisinskaya suite) with sandstones and aleuritic sandstones. Gravelites and sandstones from the lower part of the Oselkovaya series show indicators of epigenetic changes that are less intensively expressed in the rocks from the upper part of the cross-section. The upper and lower parts of the Oselkovaya series are significantly different in terms of lithogeochemistry. The lower rocks show quite low contents of Na2O and ratios K2O/Na2O ranging between 10 and 75. In the terrigenous sediments of the upper part, values of K2O/Na2O do not exceed 1–2. Sandstones and gravelites in the lower part of the Oselkovaya series are characterized by reduced concentrations of radioactive, rare-earth, and highly charged elements, as well as lower concentrations of Ni and Co relative to concentrations of these elements in sandstones and aleuritic sandstones of the Oselkovaya series. The petrographic and lithogeochemical characteristics of the terrigenous sediments of the lower and upper parts of the Oselkovaya series suggest different sources of the denudation of these rocks into the sedimentation basin. It is suggested that acid rocks were the denudation source of the terrigenous rocks in the lower part of the series, and the sandstones and aleuritic sandstones in the upper part of the series were sourced from rocks of a mixed (acid–base) composition. The composition of the rocks in the source area was reconstructed, and the published ages of detrital zircons from the sandstones of the upper and lower parts of the Oselkovaya series were taken into account. The reconstruction suggests that the lower part of the Oselkovaya series resulted from the destruction of the basement rocks in the Siberian craton. The upper part of the Oselkovaya series seems to have formed in the basin, wherein the denudation took place from the orogen formed as a result of the accretion of micro-continents and island arcs of the Paleo-Asian Ocean to the south-western margin of the Siberian craton.В работе представлены результаты петрографических и литогеохимических исследований позднедокембрийских терригенных пород (песчаников, гравелитов и алевропесчаников) оселковой серии Присаянья с целью реконструкции первичного состава пород в области источника сноса обломочного материала. В результате проведенных исследований было установлено, что породы нижней части разреза серии (марнинская и нижняя часть удинской свиты) характеризуются более грубозернистым составом обломочных пород (гравелиты и песчаники) относительно пород верхней части разреза серии (верхняя часть удинской и айсинская свита), которые представлены песчаниками и алевропесчаниками. В гравелитах и песчаниках нижней части оселковой серии диагностируются признаки эпигенетических преобразований, которые менее интенсивно выражены в породах верхней части разреза. Для верхней и нижней части оселковой серии отмечаются существенные литогеохимические отличия. Породы низов серии обнаруживают весьма низкие содержания Na2O, значение K2O/Na2O в них изменяется от 10 до 75. Для терригенных отложений верхней части серии величины K2O/Na2O не превышают 1–2. Песчаники и гравелиты нижней части оселковой серии характеризуются пониженными концентрациями радиоактивных, редкоземельных, высокозарядных элементов, а также Ni и Co относительно концентраций этих элементов в песчаниках и алевропесчаниках верхней части оселковой серии. Совокупность петрографических и литогеохимических характеристик терригенных отложений нижней и верхней части оселковой серии свидетельствует о различных источниках сноса в бассейн седиментации этих пород. Для терригенных пород нижней части серии в качестве основного источника сноса были приняты породы кислого состава, а для песчаников и алевропесчаников верхней части серии предполагается, что источник сноса мог иметь смешанный (кислый – основной) состав. Проведенная реконструкция состава пород в области источников сноса с учетом опубликованных ранее данных о возрасте детритовых цирконов из песчаников верхней и нижней части оселковой серии позволяет предположить, что низы оселковой серии образовались за счет разрушения пород фундамента Сибирского кратона. Верхняя часть оселковой серии могла быть образована в бассейне, снос в который осуществлялся с орогена, сформировавшегося в результате аккреции микроконтинентов и островных дуг Палеоазиатского океана к юго-западной окраине Сибирского кратона

ЛИТОЛОГО-ФАЦИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ, ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И УСЛОВИЯ СЕДИМЕНТАЦИИ ТЕРРИГЕННО-КАРБОНАТНЫХ ПОРОД МОТСКОЙ СЕРИИ («ШАМАНСКИЙ УТЕС», ИРКУТСКОЕ ПРИСАЯНЬЕ)

We have studied terrigenous-carbonate rocks in the area near the Sayan mountains in the Irkutsk Region (Russia), specifically at the Shaman Cliff, being the stratotype area of rocks that belong to the Moty group. The cliff’s lower part is composed of sandstones, which fragments gradually decrease in size upward the cross-section. The middle and upper parts are composed of sandy dolomites and dolomites, respectively. In terms of material characteristics, the terrigenous rocks correspond to arkoses. According to the genetic typification, the arkoses are composed of destructed primary igneous rocks. The terrigenous-carbonate rocks contain a carbonate component that gradually increases in the upper part of the cross-section. In the Shaman Cliff cross-section, we distinguish 32 lithological units and eight lithologicalgenetic types of deposits. Paleogeodynamic conditions are reconstructed for the formation of the sedimentation basin. Our study of the Shaman formation reveals specific features of the lithological facies, which suggest that these rocks accumulated in a coastal environment affected by tides. In the study area, clastic materials were mainly removed from an orogen that formed due to the Vendian accretion-collision events in the southern folded frame of the Siberian platform. Dolomites composing the upper part of the cliff are attributed to the Irkutsk formation of the Moty group. Their lithological features give evidence of shallow-marine conditions of their formation, without any supply of clastic material, which contributed to mass dispersal of the Cambrian biota described in [Marusin et al., 2021]. It is our first initiative to draw a boundary between the Shaman and Irkutsk formations of the Moty Group along the base of the carbonate eluvial breccia unit that marks the stratigraphic break. In the cross-section, this boundary represents the border between the Upper Vendian and Lower Cambrian.Our conclusions are generally consistent with the ideas of most researchers about the Late Vendian evolution of the southern margin of the Siberian platform. The results of our study can be used in further investigation of this area and provide a basis for correlating the studied strata with the same-age reference cross-sections of other regions in Siberia.В работе представлены результаты изучения вещественных (литохимических) и фациальных характеристик терригенно-карбонатных пород мотской серии, изученных в их стратотипической местности (разрез «Шаманский утес»). Показано, что породы, слагающие нижнюю часть разреза «Шаманский утес», представлены песчаниками, размер обломков которых постепенно уменьшается вверх по разрезу. Средняя часть разреза сложена песчанистыми доломитами. Завершают разрез доломиты. По своим вещественным характеристикам терригенные породы соответствуют аркозам. Генетическая типизация, выполненная с применением петрохимических модулей, свидетельствует о том, что эти аркозы сложены продуктами разрушения первично-магматических пород. Выявлено постепенное увеличение карбонатной составляющей в вещественном составе терригенно-карбонатных пород верхних частей разреза. В разрезе «Шаманский утес» выделено 32 литологические пачки и восемь литолого-генетических типов отложений. Реконструированы палеогеодинамические условия формирования бассейна седиментации. Литолого-фациальные особенности пород шаманской свиты свидетельствуют о том, что они накапливались в условиях приливно-отливного побережья. Основной снос обломочного материала происходил с орогена, возникшего в результате вендских аккреционно-коллизионных событий, проявленных в южном складчатом обрамлении Сибирской платформы. Доломиты, слагающие верхние части изученного разреза, отнесены к иркутской свите мотской серии. Литолого-фациальные особенности этих доломитов свидетельствуют о мелководно-морских условиях их образования, без поступления обломочного материала, что способствовало массовому расселению кембрийской биоты, охарактеризованной в работе [Marusin et al., 2021]. Авторами впервые предложено провести границу между шаманской и иркутской свитами мотской серии по подошве реперной пачки, представленной карбонатной элювиальной брекчией, которая фиксирует стратиграфический перерыв, и определить ее как границу верхнего венда и нижнего кембрия в изученном разрезе.В целом, сформулированные в настоящей работе выводы не противоречат представлениям большинства исследователей о поздневендской эволюции южной окраины Сибирской платформы и закладывают основу для дальнейших исследований в данном районе с последующей корреляцией изученных толщ с одновозрастными опорными разрезами других регионов Сибири

METATERRIGENIOUS ROCKS OF THE OLKHON TERRANE OF THE CENTRAL ASIAN OROGENIC BELT: U-Pb ZIRCON AGE, GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS, AND FORMATION MODELS OF SEDIMENTARY PROTOLITHS

The paper presents a petrographic, geochemical, and Sm-Nd isotopic data on the gneisses from different tectonic zones of the Olkhon terrane of the Central Asian Orogenic Belt, as well as the composition of garnets and the age of zircons in these metaterrigenous rocks. The garnet-biotite gneisses of the Anga-Sakhurta zone, as well as the garnet-bearing and garnet-free gneisses (granulites) of the Chernorud zone may result from metamorphism of immature terrigenous rocks of polymictic or greywacke compositions similar in geochemical characteristics to rocks of continental arcs. At the same time, the gneisses of these zones show both similarities and some differences in geochemical and isotopic characteristics, including variations in ɛNd(T) values from –0.2 to –9.0, which may indicate different proportions of one or another source in their protoliths. The age of most detrital zircons in the gneisses of the Chernorud and Anga-Sakhurta zones corresponds to 530–1000 Ma, and the youngest detrital zircons have an age of 522–537 Ma. The geochemical and geochronological data on the gneisses of the Chernorud and Anga-Sakhyurta zones suggests that the protoliths of these gneisses could be formed from the same sources of predominantly Neoproterozoic age. We assumed that gneiss protoliths could initially be sediments of the continental slope of Neoproterozoic composite terrane assembled to the Siberian Platform at 600‒610 Ma. The transport of clastic material being gneiss protoliths from this composite terrane, took place towards the Paleo-Asian Ocean. The youngest zircons with an age of about 530 Ma could be generated from igneous complexes intruding the Neoproterozoic composite superterrane. The garnet-biotite gneisses of the Krestovskaya zone are similar in chemical composition to immature graywacke sandstones, The ɛNd(T) value in these gneisses is –3.7. Detrital zircons in the gneisses of the Krestovskaya zone form age peaks at 780–820 and 498–515 Ma. Based on geochemical and geochronological data we assume that these gneisses could be formed in an intracontinental basin formed at the orogenic stage during accretionary-collisional events at the amalgamation the Orso block and the Birkhin island arc into the Krestovskaya zone.All terrigenous rocks being gneiss protoliths were metamorphosed at 460–510 Ma under granulite or amphibolite facies associated with accretionary and collisional events, which led to the formation of the Early Paleozoic Olkhon composite terrane

U-Pb (LA-ICP-MS) возраст детритовых цирконов и источники вещества терригенных отложений ипситской свиты карагасской серии (саянский сегмент Саяно-Байкало-Патомского пояса)

The petrographic, lithogeochemical and U-Pb (LA-ICP-MS) geochronological studies were carried out to investigate the terrigenous rocks sampled from the lower part of the Ipsit suite of the Karagass series (Sayan segment of the Sayan-Baikal-Patom belt). These rocks include sandstones, aleurite sandstones and aleurolites, and their mineral compositions are close to that of arkose. Most of the studied rock samples show petrographic features typical of the epigenetic changes at the stage of catagenesis: regeneration of quartz clastic grains, pelitization of potassium-feldspar clastic grains, occurrence of clay-hydromica aggregate, sericitization of plagioclase, chloritization of biotite, and silicification of dolomite pieces, and occurrence of authigenous tourmaline. The above was confirmed by the analysis of the concentrations of petrogenic elements in the studied rocks from the lower part of the Ipsit suite. The analysis results show that the concentrations of K2O are elevated, while the concentrations of Na2O are relatively very low, which may be due to the redistribution of these elements during epigenetic transformations. According to the classification by genetic types on the basis of the system of petrochemical modules, the rocks of the lower part of the Ipsa suite are of the petrogenic nature. The acidic igneous rocks are dominant in the source area, as evidenced by the presence of granitoid and quartzite fragments in the clastogenic component, as well as the set of accessory minerals typical of the igneous rocks of the acidic composition, and the distribution pattern of rare and trace elements. According to the U-Pb (LA-ICP-MS) dating of detrital zircons from the aleurite sandstone sampled from the lower part of the Ipsit suite, the zircons are exclusively of the Archean-Early Proterozoic ages. Such ages correlate with the age of the granitoids of the Sayan complex and the felsic volcanites from the Maltsev layer of the Elash series (Biryusa block). Furthermore, the detrital-zircon age spectra of the aleurite sandstone of the lower part of the Ipsit suite are identical to the detrital-zircon age spectra of the terrigenous rocks from the underlying strata of the Shangulezh and Tagul suites of the Karagass series. This study suggests that sedimentation of the Ipsit suite of the Karagass series took place due to the influx of detrital material from the southern part of the Siberian craton into the sedimentation basin, and the acidic igneous rocks of the Biryusa block were one of the main sources of detrital material.В статье приводятся результаты петрографических, литогеохимических и U-Pb (LA-ICP-MS) геохронологических исследований, проведенных для терригенных пород нижней части ипситской свиты карагасской серии (саянский сегмент Саяно-Байкало-Патомского пояса). В ходе исследований было установлено, что породы нижней части ипситской свиты карагасской серии представлены песчаниками, алевропесчаниками и алевролитами, которые по своему минеральному составу близки аркозам. Для большинства исследованных пород обнаруживаются характерные петрографические признаки эпигенетических преобразований на стадии катагенеза, выраженные регенерацией обломочных зерен кварца, пелитизацией обломочных зерен калиевых полевых шпатов с образованием глинисто-гидрослюдистого агрегата, серицитизацией плагиоклаза, а также хлоритизацией биотита, окварцеванием обломков доломита и образованием аутигенного турмалина. Проведенный анализ концентраций петрогенных элементов в породах нижней части ипситской свиты подтверждает этот вывод. В частности, обнаруживаются повышенные концентрации K2O относительно весьма низких Na2O, по-видимому, связанные с перераспределением этих элементов в процессе эпигенетических преобразований. Генетическая типизация, выполненная с использованием системы петрохимических модулей, свидетельствует о петрогенной природе пород нижней части ипситской свиты. Присутствие обломков гранитоидов и кварцитов в кластогенной составляющей, а также набор акцессорных минералов, типичных для магматических пород кислого состава, наряду с характером распределения редких и рассеянных элементов, свидетельствуют о преобладании кислых магматических пород в области сноса. U-Pb (LA-ICP-MS) исследование детритовых цирконов из алевропесчаника нижней части ипситской свиты показало, что цирконы имеют исключительно архейско-раннепротерозойские значения возраста, которые совпадают с возрастом гранитоидов саянского комплекса и кислых вулканитов мальцевской толщи елашской серии Бирюсинского блока. Кроме того, возрастные спектры, полученные по детритовым цирконам из алевропесчаника нижней части ипситской свиты, идентичны возрастным спектрам по детритовым цирконам из терригенных пород нижележащих толщ шангулежской и тагульской свит карагасской серии. На основании проведенного исследования был сделан вывод о том, что осадконакопление ипситской свиты карагасской серии происходило, по-видимому, за счет поступления в бассейн седиментации обломочного материала с южной части Сибирского кратона, при этом одним из основных источников обломочного материала являлись кислые магматические породы Бирюсинского блока

МЕТАТЕРРИГЕННЫЕ ПОРОДЫ ОЛЬХОНСКОГО ТЕРРЕЙНА ЦЕНТРАЛЬНО-АЗИАТСКОГО СКЛАДЧАТОГО ПОЯСА: U-Pb ВОЗРАСТ ЦИРКОНОВ, ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ ОСАДОЧНЫХ ПРОТОЛИТОВ

The paper presents a petrographic, geochemical, and Sm-Nd isotopic data on the gneisses from different tectonic zones of the Olkhon terrane of the Central Asian Orogenic Belt, as well as the composition of garnets and the age of zircons in these metaterrigenous rocks. The garnet-biotite gneisses of the Anga-Sakhurta zone, as well as the garnet-bearing and garnet-free gneisses (granulites) of the Chernorud zone may result from metamorphism of immature terrigenous rocks of polymictic or greywacke compositions similar in geochemical characteristics to rocks of continental arcs. At the same time, the gneisses of these zones show both similarities and some differences in geochemical and isotopic characteristics, including variations in ɛNd(T) values from –0.2 to –9.0, which may indicate different proportions of one or another source in their protoliths. The age of most detrital zircons in the gneisses of the Chernorud and Anga-Sakhurta zones corresponds to 530–1000 Ma, and the youngest detrital zircons have an age of 522–537 Ma. The geochemical and geochronological data on the gneisses of the Chernorud and Anga-Sakhyurta zones suggests that the protoliths of these gneisses could be formed from the same sources of predominantly Neoproterozoic age. We assumed that gneiss protoliths could initially be sediments of the continental slope of Neoproterozoic composite terrane assembled to the Siberian Platform at 600‒610 Ma. The transport of clastic material being gneiss protoliths from this composite terrane, took place towards the Paleo-Asian Ocean. The youngest zircons with an age of about 530 Ma could be generated from igneous complexes intruding the Neoproterozoic composite superterrane. The garnet-biotite gneisses of the Krestovskaya zone are similar in chemical composition to immature graywacke sandstones, The ɛNd(T) value in these gneisses is –3.7. Detrital zircons in the gneisses of the Krestovskaya zone form age peaks at 780–820 and 498–515 Ma. Based on geochemical and geochronological data we assume that these gneisses could be formed in an intracontinental basin formed at the orogenic stage during accretionary-collisional events at the amalgamation the Orso block and the Birkhin island arc into the Krestovskaya zone.All terrigenous rocks being gneiss protoliths were metamorphosed at 460–510 Ma under granulite or amphibolite facies associated with accretionary and collisional events, which led to the formation of the Early Paleozoic Olkhon composite terrane.Проведено петрографическое, геохимическое и Sm-Nd изотопно-геохимическое изучение гнейсов из разных тектонических зон Ольхонского террейна Центрально-Азиатского складчатого пояса, а также анализ составов гранатов и возраста цирконов в этих метатерригенных породах. Установлено, что гранат-биотитовые гнейсы зоны Анга-Сахюрты, так же как гранатсодержащие и безгранатовые гнейсы (гранулиты) Чернорудской зоны, в неметаморфизованном состоянии представляли собой незрелые терригенные породы полимиктового или грауваккового состава, близкие по геохимическим характеристикам породам континентальных дуг. В то же время проанализированные гнейсы этих зон обнаруживают как сходства, так и некоторые отличия геохимических и изотопных характеристик, в том числе вариации значений ɛNd(T) от –0.2 до –9.0, что может свидетельствовать о различных пропорциях того или иного источника в их субстрате. Возраст большинства зерен детритовых цирконов в гнейсах Чернорудской зоны и зоны Анга-Сахюрты соответствует временному интервалу 530–1000 млн лет, а самые молодые зерна детритового циркона имеют возраст в диапазоне 522–537 млн лет. Совокупность геохимических и геохронологических данных по гнейсам Чернорудской зоны и зоны Анга-Сахюрты дает основание считать, что протолиты этих гнейсов могли быть образованы в результате разрушения одних и тех же источников преимущественно неопротерозойского возраста. Предполагается, что субстраты гнейсов первоначально могли являться осадками континентального склона композитного неопротерозойского сооружения, присоединенного к Сибирской платформе на рубеже 600‒610 млн лет. Снос обломочного материала с этого композитного супертеррейна, обеспечившего накопление терригенного субстрата изученных гнейсов, осуществлялся в сторону Палеоазиатского океана. Самые молодые цирконы с возрастом около 530 млн лет могли поступать в бассейн седиментации из магматических комплексов, прорывающих неопротерозойское композитное сооружение. Гранат-биотитовые гнейсы Крестовской зоны по химическому составу близки незрелым граувакковым песчаникам. Значение ɛNd(T) в этих гнейсах составляет –3.7. Детритовые цирконы в гнейсах Крестовской зоны образуют возрастные пики на отметках 780‒820 и 498‒515 млн лет. Комбинация геохимических и геохронологических данных позволила сделать вывод, что субстраты этих гнейсов могли быть образованы во внутриконтинентальном бассейне, сформированном на орогенном этапе в ходе аккреционно-коллизионных событий при сочленении блока Орсо и Бирхинской островодужной системы в единую Крестовскую зону.В процессе формирования раннепалеозойского Ольхонского террейна все терригенные породы, являющиеся протолитами гнейсов, на временном интервале 460–510 млн лет в условиях гранулитовой или амфиболитовой фации испытали метаморфизм, связанный с аккреционными и коллизионными событиями, которые и привели к возникновению единого композитного Ольхонского террейна

THE COMPOSITION AND RECONSTRUCTION OF THE SOURCE AREA FOR THE LATE PRECAMBRIAN TERRIGENOUS ROCKS OF THE OSELKOVAYA SERIES (BIRYUSA PRISAYANIE)

We present results from petrographic and lithogeochemical studies of the Late Precambrian terrigenous rocks (sandstones, gravelites, and aleuritic sandstones) from the Oselkovaya series of Prisayanie. The studies were conducted to reconstruct the primary composition of the rocks in the source area. It has been found that the rocks in the lower part of the cross-section of this series (Marninskaya suite, and the lower part of the Udinskaya suites) are represented by more coarse-grained terrigenous rocks (gravelites, and sandstones) as compared to the upper part of the cross-section (the upper part of the Udinskaya suite, and the Aisinskaya suite) with sandstones and aleuritic sandstones. Gravelites and sandstones from the lower part of the Oselkovaya series show indicators of epigenetic changes that are less intensively expressed in the rocks from the upper part of the cross-section. The upper and lower parts of the Oselkovaya series are significantly different in terms of lithogeochemistry. The lower rocks show quite low contents of Na2O and ratios K2O/Na2O ranging between 10 and 75. In the terrigenous sediments of the upper part, values of K2O/Na2O do not exceed 1–2. Sandstones and gravelites in the lower part of the Oselkovaya series are characterized by reduced concentrations of radioactive, rare-earth, and highly charged elements, as well as lower concentrations of Ni and Co relative to concentrations of these elements in sandstones and aleuritic sandstones of the Oselkovaya series. The petrographic and lithogeochemical characteristics of the terrigenous sediments of the lower and upper parts of the Oselkovaya series suggest different sources of the denudation of these rocks into the sedimentation basin. It is suggested that acid rocks were the denudation source of the terrigenous rocks in the lower part of the series, and the sandstones and aleuritic sandstones in the upper part of the series were sourced from rocks of a mixed (acid–base) composition. The composition of the rocks in the source area was reconstructed, and the published ages of detrital zircons from the sandstones of the upper and lower parts of the Oselkovaya series were taken into account. The reconstruction suggests that the lower part of the Oselkovaya series resulted from the destruction of the basement rocks in the Siberian craton. The upper part of the Oselkovaya series seems to have formed in the basin, wherein the denudation took place from the orogen formed as a result of the accretion of micro-continents and island arcs of the Paleo-Asian Ocean to the south-western margin of the Siberian craton