Восточная часть российской Арктики остается геологически наименее изученной областью Северного Ледовитого океана. Поэтому усилия многих исследователей сфокусированы на проблемах, связанных со строением арктических осадочных бассейнов, в связи с нефтегазоносностью, эволюцией формирования ключевых арктических структур, типом и мощностью земной коры. Последнее неразрывно связано с установлением внешней границы континентального шельфа для российской Арктики и подачей соответствующей заявки в Комиссию ООН [1].

Архипелаг Новосибирские о-ва, включающий три группы - Ляховские (о-ва Большой и Малый Ляховский, Столбовой), Анжу (о-ва Котельный, Бельковский, Фаддеевский, Новая Сибирь), Де-Лонга (о-ва Вилькицкого, Жохова, Беннетта, Жаннетты, Генриетты), будучи единственной доступной для прямых геологических наблюдений частью шельфа, является ключевым для понимания природы и тектонической эволюции всей восточной Арктики. Рассматриваемая структура входит в состав российского арктического шельфа (рис. 1) и, по мнению многих исследователей, представляет собой континентальный террейн с докембрийским фундаментом и палеозойским чехлом, главным образом карбонатным [2–6]. Выводы указанных авторов в основном базируются на геологических данных и единичных возрастных оценках - изотопных, палеонтологических. Так, геологические исследования о. Беннетта показывают, что полого залегающие преимущественно терригенные толщи содержат ископаемую фауну кембрия и ордовика [4, 7]. Вероятно, эти толщи формировались на пассивной окраине континента и докембрийском фундаменте.

При установлении возраста фундамента этого блока важную роль могут играть магматические и осадочно-вулканогенные породы о. Генриетты. Так, для известково-щелочного диоритового порфирита о. Генриетты (коллекция В.А. Виноградова - НИИГА) в Термохронологической лаборатории Хьюстонского университета (США) ⁴⁰Ar-³⁹Ar-методом ступенчатого прогрева получено значение возраста плато 440 (70% выделенного ³⁹Ar), а из долеритов 444 ± 2 млн лет [8]. Sm-Nd-изохрона, построенная по породе в целом и клинопироксену для этих же порфиритов в Университете г. Канзас (США), соответствует возрасту 559 ± 31 млн лет [8], указывая на наличие унаследованной древней компоненты. Эти датировки и структурные построения, базирующиеся на анализе потенциальных полей, легли в основу представлений о каледонском, а возможно, и более древнем возрасте фундамента блока Де-Лонга [4]. Детальные геологические исследования островов могут позволить ответить на ряд тектонических вопросов, в том числе о тектоническом единстве Новосибирского террейна, включая блок Де-Лонга [7], возрасте его фундамента, его принадлежности Сибирскому кратону или Чукотско-Аляскинскому террейну.

В нашей работе представлены новые геологические и геохронологические данные, полученные участниками международной геологической экспедиции 2011 г., в течение которой на большинстве островов архипелага были выполнены маршрутные наблюдения и собрана геологическая коллекция. На сегодня часть образцов проанализирована в Центрах изотопных исследований - ЦИИ ВСЕГЕИ (Санкт-Петербург), СО РАН (Новосибирск). Полученные данные позволяют по-иному решать ряд вопросов региональной геологии.

U–Pb-датировки цирконов из проб с о. Генриетты (ЦИИ ВСЕГЕИ, SIMS SHRIMP) получены для четырех образцов: два из магматических тел (монцодиоритовый порфирит, долерит), два из вмещающих их туфогенно-осадочных пород. Описание основных методических приемов в [9].

По семи идиоморфным призматическим кристаллам акцессорного циркона с осцилляторной зональностью и типичным для пород основного состава Th/U = 1.2 из долерита о. Генриетты (обр. 13-КЕ) получен конкордантный U-Pb-возраст 655 ± 6 млн лет. Около 60% сепарированных цирконов в этой пробе - обломки округлых и призматических зерен различного габитуса. Они интерпретируются как ассимилированные из подстилающих или вмещающих пород. Их датирование указывает на наличие источников сноса неопротерозойского, мезопротерозойского, раннепротерозойского (850, 1100, 1200, 1400, 1600, 2450 млн лет) возрастов (табл. 1; рис. 2а).

Более 50% цирконов, выделенных из долеритовой дайки (обр. ГН2-ПС), - геохимически и морфологически однородная популяция с Th/U > 1. Они имеют конкордантный U/Pb-возраст 637 ± 5 млн лет (рис. 2б). Около 10% от общей популяции цирконов имеют возраст 1000-1100, 1400, 1500, 1650, 2650, 2900 млн лет, что указывает на наличие захваченных цирконов из осадочных пород фундамента.

Состав терригенных пород, вмещающих силлы и дайки, показывает, что область сноса была гетерогенной. Часть обломков (аркозовые песчаники, кварц, калиево-натровые полевые шпаты, гранитоиды, кварциты) - продукты размыва зрелых осадков, а другая часть, тефроидная, представлена вулканогенным, возможно синхронным осаднонакоплению, материалом (лавы, плагиоклазы среднего-основного состава, пироксены).

Исследования цирконов из туфогенно-осадочных пород показали следующие результаты. Свыше 50% цирконов из туфогравелитов (проба Г7-ПС, 65 зерен цирконов) идиоморфны, имеют отчетливую магматическую природу с конкордантным U-Pb-возрастом 653 ± 3 млн лет, указывая на возраст и природу доминантного источника осадков. Наряду с идиоморфными кристаллами в этой пробе присутствуют и окатанные зерна с возрастом 1.0-2.0 млрд лет.

Аналогичная картина наблюдается в туфоконгломератах (проба Н9ПС, 71 зерно циркона), где 62% общего количества цирконов представлены призматическими зональными кристаллами магматического генезиса со средним высоким Th/U = 1.1. Они показывают конкордантный U-Pb-возраст 661 ± 3 млн лет доминантного источника сноса. Окатанные зерна указывают на значительно больший диапазон возрастов источников - 1.0-3.0 млрд лет.

Преобладающие типы цирконов из долеритов, порфиритов, вмещающие вулканогенно-осадочные породы о. Генриетты, имеют магматическую зональность и образуют когерентные возрастные конкордантные кластеры в диапазоне 637-661 млн лет, что позволяет достаточно уверенно говорить о позднедокембрийском возрасте этих магматических пород.

В Аналитическом центре ИГМ СО РАН (Новосибирск) ⁴⁰Ar–³⁹Ar-методом ступенчатого прогрева [10] был проанализирован плагиоклаз из того же образца монцодиоритовых порфиритов о. Генриетты (обр. 13-КЕ), для которого выполнено изотопное U-Pb-датирование цирконов. В его спектре (рис. 3) наблюдается плато с возрастом 491 ± 4.8 млн лет (62.3% выделенного ³⁹Ar). Вместе с тем интегральный возраст составляет 504.5 ± 4.7 млн лет. Учитывая что температура закрытия K-Ar-системы для плагиоклаза не превышает 350°С, формирование породы происходило, вероятнее всего, на границе докембрия и палеозоя или в позднем докембрии, что вполне согласуется с изотопными U-Pb-исследованиями цирконов из этой породы.

На о. Жохова в коренном залегании пока были установлены только кайнозойские (0.6-6.1 млн лет) вулканиты. Однако в развалах, близ вулканических жерловин, мы обнаружили крупные, плохо окатанные и угловатые глыбы красноватых песчаников, конгломератов, гранитоидов, кварцитов и иногда базальтов. Известны также находки крупных глыб окварцованных известняков со среднекаменноугольными окаменелостями [11]. Ксенолиты песчаников и долеритов присутствуют и в кайнозойских лавах.

Для четырех образцов гранитоидов (гранит G-8-VV, гранодиорит G-4-VV, сиенит G-7-VV, граносиенит G-9-VV), одного образца кварцевого песчаника (LA11-008), гальки гранитов из конгломерата (LA11-011-2) был проведен локальный SIMS изотопный U-Pb-анализ акцессорных цирконов. В гранитоидах датированы магматические цирконы с поздненеопротерозойским возрастом их кристаллизации. Все датировки конкордантные и соответствуют интервалу 552-602 млн лет. Диаграммы с конкордиями для двух проб - гранита G-8-VV и гранодиорита G-4-VV показаны на рис. 4. Близкий возраст установлен и для гранитов (647 ± 5 млн лет), представленных гальками в конгломератах. Популяция циркона из кварцевого песчаника на 60% состоит из однородных неизмененных кристаллов с возрастом 547 ± 4, 30% - 1000-1100, единичные зерна - 1400, 1900, 2650, 2900 млн лет.

Таким образом, полученные данные по о. Жохова могут существенно дополнить результаты датирования пород о. Генриетты, но только в том случае, если исследуемые породы не перемещенные. Необходимо учитывать, что в четвертичное время уровень Арктического океана поднимался примерно на 140 м относительно современного уровня [12], и нельзя исключать в этом случае возможность ледового разноса.

Резюмируя новые геологические, геохронологические данные, полученные для магматических, туфогенно-осадочных пород о-вов Де-Лонга авторами данной работы, при использовании всех ранее полученных данных можно констатировать следующее.

Результаты выполненных исследований убедительно показывают, что Новосибирский террейн, включающий о-ва Де-Лонга, имеет докембрийский фундамент. Кроме собственно геологических данных - пологозалегающих раннепалеозойских отложений (кембрийских, ордовикских) пассивной континентальной окраины на о. Беннетта - получен целый ряд геохронологических доказательств. В магматических, туфогенно-осадочных, осадочных породах о-вов Генриетты, Жохова установлены цирконы, образованные при магматической кристаллизации в поздненеопротерозойское время. Более того, в осадочных, туфогенно-осадочных, магматических породах этих островов обнаружены детритовые окатанные зерна цирконов позднепротерозойского и раннепротерозойского возрастов. Новые U-Pb-данные по цирконам не противоречат изотопным датировкам, полученным другими методами - Ar/Ar, Sm/Nd в разных лабораториях в России и за рубежом. Учитывая разные температуры закрытия изотопных систем, полученные результаты дополняют друг друга.

На арктических островах восточного сектора российской Арктики неопротерозойский комплекс пород наиболее уверенно устанавливается в основании мезозоид о. Врангеля [13]. Здесь представлены метаморфизованные вулканиты и вулканокластиты, прорванные дайками, силлами долеритов и небольшими гранитными телами с изотопным возрастом 600-700 млн лет, что, вероятно, позволяет сопоставлять этот докембрийский комплекс с породным комплексом о-вов Генриетты, Жохова.

Таким образом, в составе единого Чукотско-Аляскинского террейна либо в качестве самостоятельного Новосибирского, включающего о-ва Де-Лонга, блока с докембрийским фундаментом, Новосибирский архипелаг входил в состав позднедокембрийской Арктиды [14], что согласуется с последними палеогеодинамическими реконструкциями [15].

Авторы благодарны коллективу сотрудников Федерального института геологии и природных ресурсов Германии (BGR) за финансовую поддержку и участие в полевых наблюдениях, а также капитану дизель-электрохода «Михаил Сомов» Ю.А. Настеко и всей его команде за помощь в выполнении исследований на Новосибирских о-вах.

Работа выполнена в рамках ГК № АМ-03-34/57 (Роснедра) и при поддержке РФФИ, грант № 13-05-00177.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лаверов Н.П., Лобковский Л.И., Кононов М.В. и др. Геодинамическая модель развития Арктического бассейна и примыкающих территорий для мезозоя и кайнозоя и внешняя граница континентального шельфа России // Геотектоника. 2013. № 1. С. 1-32.

2. Natal’in B.A., Amato J.M., Toro J., Wright J.E. Paleozoic rocks of northern Chukotka Peninsula, Russian Far East: Implications for the tectonics of the Arctic region // Tectonics. 1999. V. 18. P. 977-1003.

3. Kuzmichev A.B., Pease V.L. Siberian trap magmatism on the New Siberian Islands: constraints for Arctic Mesozoic plate tectonic reconstructions // J. Geol. Soc. London. 2007. V. 164. P. 959-968.

4. Косько М.К. В кн.: Тектоника Арктики. Складчатый фундамент шельфовых осадочных бассейнов. Л.: НИИГА, 1977. С. 55-85.

5. Drachev S.S., Savostin L.A., Groshev V.G., Bruni I.E. Structure and geology of the continental shelf of the Laptev Sea, Eastern Russian Arctic // Tectonophysics. 1998. V. 298. P. 357-393.

6. Kos’ko M., Korago E. Review of geology of the New Siberian Islands between the Laptev and the East Siberian Seas, North East Russia // Geology, Geophysics and Tectonics of Northeastern Russia: a Tribute to Leonid Parfenov. B.: Stephan Mueller Spec. Publ. Ser., 2009. P. 45-64.

7. Верниковский В.А., Метелкин Д.В., Толмачева Т.Ю. и др. К проблеме палеотектонических реконструкций в Арктике и тектонического единства террейна Новосибирских островов: новые палеомагнитные и палеонтологические данные // Доклады РАН. 2013. Т. 451. № 4. С. 423-429.

8. Каплан А.А., Коупленд П., Бро Э.Г. и др. В сб.: Тезисы Региональной международной конференции. СПб.: ВНИГРИ, 2001. С. 2-6.

9. Larionov A.N., Andreichev V.A., Gee D.G. The Vendian alkaline igneous suite of northern Timan: ion microprobe U-Pb zircon ages of gabbros and syenite // Mem. Geol. Soc. London, 2004. V. 30. P. 69-74.

10. Травин А.В., Юдин Д.С., Владимиров А.Г. и др. Термохронология чернорудской гранулитовой зоны (Ольхонский регион, Западное Прибайкалье) // Геохимия. 2009. Т. 11. C. 1181-1199.

11. Макеев В.М., Давыдов В.И., Устрицкий В.И. Стратиграфия и палеонтология палеозоя Арктики. Л.: ПГО «Севморгеология», 1991. С. 167-170.

12. Möller P., Lubinski D.J., Ingólfsson Ó., et al. Severnaya Zemlya, Arctic Russia: a nucleation area for Kara Sea ice sheets during the Middle to Late Quaternary // Quatern. Sci. Rev. 2006. V. 25. P. 2894-2936.

13. Kos´ko M.K., Cecile M.P., Harrison J.C., et al. Geology of Wrangel Island, between Chukchi and East Siberian seas, northeastern Russia// Geol. Surv. Canada Bull. 1993. V. 461. 101 p.

14. Зоненшайн Л.П., Натапов Л.М. Актуальные проблемы тектоники океанов и континентов. М.: Наука, 1987. С. 31-57.

15. Верниковский В.А., Добрецов Н.Л., Метелкин Д.В. и др. Проблемы тектоники и тектонической эволюции Арктики // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 8. C. 1083-1107.