Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Процессы океанической субдукции на конвергентных окраинах тихоокеанского типа являются главным механизмом образования новой континентальной коры в основном за счет надсубдукционного магматизма. Но одновременно происходит и разрушение континентальной коры в результате субдукционной эрозии. Разрушение магматических дуг приводит к формированию обломочных осадочных пород - граувакков и турбидитов, по валовому составу практически идентичных магматическим породам «материнских» дуг. В результате субдукционной эрозии магматические дуги могут быть частично или полностью утрачены из геологической летописи. Но обломочные породы (песчаники) остаются на поверхности, позволяя нам определить, природу бывшей магматической дуги - внутриокеаническую или окраинно-континентальную. Целью проекта является реконструкция эродированных палеозойских магматических дуг, образованных на конвергентных окраинах Палеоазиатского океана с использованием критериев, разработанных на современных конвергентных окраинах Тихого океана. По результатам анализа опубликованных материалов по современной Циркум-Пацифике (Сафонова, Ханчук, 2021) и систематизации имеющихся картографических и геологических материалов, включая новые, полученные в ходе полевых работ, определены параметры островодужных магматических комплексов и терригенных толщ западной части Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП): засурьинской серии северо-западного Алтая, Итмурундинской и Тектурмасской зонам центрального Казахстана, Чарской и Жарминской зонам восточного Казахстана. Образование всех комплексов связано с палеозойской эволюцией Палеоазиатского океана. Проведены полевые исследования на аккреционных и офиолитовых комплексах СЗ Алтая и центрального Казахстана с картированием и отбором проб для геохронологических, петрографических и изотопно-геохимических исследований. Ключевые объекты – обломочные породы (песчаники) и магматические породы предположительно надсубдукционного генезиса. На СЗ Алтае проведены работы на объектах засурьинской серии (поздний кембрий – ранний ордовик), состоящей из отложений лиственной, талицкой и марчетинской свит. Также проведены полевые работы на объектах Тектурмасского офиолитового пояса (ТОП) - Тектурмасской, Базарбайской и Нуринской зон. Детальное картирование выделенных ранее участков на СЗ Алтае и восточном Казахстане и полей распространения серпентинитовых меланжей в центральном Казахстане позволило обозначить и изучить обнажения пород предполагаемого надсубдукционного происхождения. Были составлены геологические схемы, показывающие границы между магматическими и осадочными породными ассоциациями (Гурова и др., 2021; Перфилова и др., 2021; Safonova et al., 2021). По результатам полевых работ 1-го года сформирована представительная коллекция магматических и осадочных пород (песчаников). После полевых работ образцы горных пород были подготовлены для последующих петрографических и аналитических исследований. Петрографические исследования для магматических и обломочных осадочных пород (песчаников) проведены для всех объектов. Среди магматических пород преобладают базальтоилы и габброиды, андезиты, дациты, плагиограниты. Песчаники преимущественно мелко-среднезернистые, серые, плохо сортированные. В обломках- вулканические и осадочные породы, полевой шпат, кварц. Матрикс сложен тонкозернистым материалом, по составу схожим с составом обломков. Цемент редок. По классификациям, основанным на составе обломков, песчаники являются граувакками (Шутов, 1967), образованными за счет разрушения расчлененной, переходной и нерасчлененной дуг (Dickinson, 1988), реже за счет рециклированного орогена. Для определения возраста пород, являвшихся источником осадочного материала, а также соотношения разновозрастных комплексов в питающей провинции проведено U-Pb датирование цирконов. Выделены детритовые цирконы из песчаников всех объектов. Получено 1775 U-Pb возрастов цирконов из песчаников засурьинской серии СЗ Алтая, Итмурундинской, Тектурмасской, Чарской и Жарминской зон Казахстана. Полученные U-Pb возрасты показали преимущественно унимодальный характер их распределения, предполагающие их снос с внутриокеанических (островных) дуг. Проанализирован петрохимический и геохимический состав магматических пород и песчаников, определены концентрации породообразующих окислов и редких элементов. Реконструирован состав пород в области сноса песчаников. Проведено сравнение состава песчаников с составом имеющихся в районе магматических пород. Для магматических пород определены типы магматических серий и тектонические обстановки формирования. Во всех локациях доминирующим типом является толеитовая серия. Магматические породы известково-щелочной и бонинитовой серий надсубдукционного происхождения и вулканиты щелочной серии океанических островов/симаунтов представлены в меньшей степени (Гурова и др., 2021). Песчаники по классификациям Петтиджона (Pettijohn et al., 1972) и . Песчаники по классификациям Петтиджона (Pettijohn et al., 1972) и Хирона (Herron et al., 1988) являются граувакками (реже литаренитами) и сланцами соответственно. По соотношению индексов химического выветривания (CIA) и вариабельности состава (ICV) (Nesbitt, Young, 1982; Cox et al., 1995) большинство образцов представляет собой незрелые слабо выветрелые осадки, а по сравнению с PAAS (Taylor, McLennan, 1985) они обогащены фемическими элементами, что подразумевает относительно мафический источник. В целом, песчаники всех объектов по химическому составу напоминают вулканические породы основного и среднего состава надсубдукционного происхождения как в районах исследований в ЦАСП, так и в Циркум-Пацифике (Перфилова и др., 2021; Perfilova et al., 2021; Safonova et al., 2021). Проведен анализ изотопного состава Hf в цирконе и Nd по породе. Анализ изотопов Hf в зернах циркона с возрастом, отвечающим главным пикам, показал преимущественно положительные значения εHft для Итмурундинской, Чарской и Жарминской зон, что предполагает преобладание в области сноса ювенильного материала континентальной коры. Отношения изотопов Sm и Nd свидетельствуют об образовании песчаников за счет разрушения магматических пород, образованных из разных мантийных источников – от ювенильных (преимущественно) до смешанных и, еще реже, рециклированных. В целом, данные по изотопам и Hf в цирконе и изотопам Nd по породе предполагают преобладание в области сноса магматических пород с ювенильными характеристиками. Геодинамические обстановки. Изученные надсубдукционные комплексы включают низко-Ti вулканиты, характеризующиеся минимумами по Nb на мульти-элементных диаграммах, нормированных по примитивной мантии, и положительными значениями εNd(t), что типично для магм, выплавляющихся в надсубдукционных обстановках островных дуг. В аккреционных комплексах диагностированы базальты близкие геохимическим характеристикам к базальтам срединно-океанических хребтов (тип MORB) и базальтам океанических островов/симаунтов типа OIB (Sun, McDonough, 1989). Данные по химическому составу магматических пород представлены в статье в журнале Lithos (Ganbat et al., 2021) и в материалах конференций (Конопелько, 2021; Гурова и др., 2021). По систематикам Бхатиа (Bhatia, 1983; Bhatia, Crook, 1986), Флойда-Левериджа (Floyd, Leveridge, 1987) и Дикинсона (Dickinson, 1985) большая часть изученных граувакковых песчаников образовалась за счет разрушения внутриокеанической (нерасчлененной, энсиматической) или зрелой (переходной) островной дуги. В меньшей степени представлены граувакки и литарениты, образованные при разрушении континентальной магматической дуги кислого состава (энсиалической). Данные по химическому составу песчаников представлены в материалах конференций (Перфилова и др., 2021, Петрозаводск, мат. конф.; Perfilova et al., 2021; IAGR, мат. конф.). Основным выводом исследований 1-го года является широкое распространение граувакковых песчаников во всех локациях и их образование преимущественно за счет разрушения внутриокеанических островных дуг, сложенных ювенильными магматическими породами. Отсутствие или ограниченное распространение надсубдукционных комплексов, могущих служить источниками этих песчаников, в пределах участков работ на СЗ Алтае, в Итмурундинской и Чарской зонах центрального и восточного Казахстана соответственно, а также присутствие в серпентинитовых меланжах Итмурундинской и Тектурмасской зон фрагментов пород островодужного происхождения свидетельствуют об эпизодах субдукционной эрозии на активных окраинах Палеоазиатского океана в позднем кембрии-раннем ордовике (СЗ Алтай), среднем ордовике (центральный Казахстан) и позднем девоне (восточный Казахстан). Всего в течение 1-го года работ по проекту опубликовано две статьи в рецензируемых журналах и восемь тезисов в сборниках материалов российских и международных конференций, из них пять в сборниках, цитируемых РИНЦ. Исполнители проекта ездили в командировки для проведения полевых исследований, аналитических исследований и участия в научных конференциях.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
По результатам имеющихся картографических и геологических материалов и новых данных, полученных в ходе полевых работ 2022 года, в лаборатории и за компьютером по терригенным породам (Перфилова и др., 2022; Konopelko et al., 2021; Wang et al., 2022; Hu et al., 2022; Safonova et al., 2022) и магматическим (Гурова и др., 2022; Ханчук и др., 2022) породам были сделаны оценки возраста и состава островных дуг, существовавших на активных окраинах западной части Палео-Азиатского океана (ПАО). История этих островных дуг сохранилась в граувакковых песчаниках Итмурундинского и Тектурмасского аккреционных комплексов (АК) центрального Казахстана (Перфилова и др., 2022; Safonova et al., 2022), Чарского и Жарминского АК восточного Казахстана (Hu et al., 2022) и складчатых поясов Южного Тянь-Шаня (Konopelko et al., 2021; Wang et al., 2022). Образование всех этих комплексов связано с палеозойской эволюцией ПАО. Проведены полевые исследования на аккреционных и офиолитовых комплексах Северного и Южного Тянь-Шаня на территориях Кыргызстана и Узбекистана соответственно с картированием и отбором проб для геохронологических, петрографических и изотопно-геохимических исследований. Ключевые объекты – обломочные породы (песчаники) и магматические породы предположительно надсубдукционного генезиса. На Северном Тянь-Шане проведены работы на позднекембрийско-ордовикских надсубдукционных и преддуговых комплексах южнее г. Бишкек и на надсубдукционных и аккреционных комплексах к северу от оз. Сонкуль. Также проведены полевые работы в горах Султан-Уваис в западной части Узбекистана. Детальное картирование участков на Северном Тянь-Шане и офиолитовых разрезов Султан-Уваис Южного Тянь-Шаня позволило выделить породы надсубдукционного происхождения. Сформирована представительная коллекция магматических и осадочных пород. Образцы горных пород подготовлены для последующих петрографических и аналитических исследований. Петрографические исследования для магматических и обломочных осадочных пород (песчаников) проведены для объектов центрального и восточного Казахстана и складчатых поясов Кызылкум. Среди магматических пород преобладают габбро, долерит, базальт, андезибазальт и андезит. Песчаники преимущественно мелко-среднезернистые, серые, плохо сортированные. В обломках - полевой шпат, вулканические и осадочные породы, кварц. Матрикс сложен тонкозернистым материалом, по составу схожим с составом обломков. Цемент, как правило, отсутствует. По классификациям, основанным на составе обломков, песчаники центрального и восточного Казахстана являются граувакками и полевошпатовыми граувакками по Шутову и литаренитами по Фолку, образованными за счет разрушенимя нерасчлененной и переходной дуг по Дикинсону. Песчаники Кызылкум относятся к кварц-полевошпатовыми грауваккам или полевошпатовым литаренитам, образованными за счет разрушения расчлененной дуги и рециклированного орогена (Шутов, 1967; Folk, 1980; Dickinson, 1988). Опубликованы данные по цирконометрии песчаников центрального (Итмурундинский и Тектурмасский АК) и восточного (Чарский и Жарминский АК) Казахстана и Южного Тянь-Шаня. Получено 463 новых U-Pb возраста цирконов. Характер распределения U-Pb возрастов в основном унимодальный, что предполагает их снос с внутриокеанических дуг (Перфилова и др., 2022; Hu et al., 2022; Safonova et al., 2022; Wang et al., 2022). Часть образцов центрального Казахстана и складчатых поясов Кызылкум показали полимодальные распределения U-Pb возрастов, что предполагает либо их образование в задуговом бассейне (Тектурмасский и Итмурундинский АК; Перфилова и др., 2022; Safonova et al., 2022), либо на активной континентальной окраине (пояса Тамдытау, Букантау и Нуратау Кызылкум; Konopelko et al., 2021). Анализ отношений изотопов Hf в цирконе показал преимущественно положительные значения εHft для Итмурундинского, Чарского и Жарминского АК, что указывает на присутствие смагматических пород ювенильного генезиса в области сноса. Для складчатых поясов Кызылкум получены и отрицательные, и положительные значения εHft, что предполагает их образование при разрушении магматических пород, полученных из мантийных источников со смешанными изотопными характеристиками. Проанализирован петрохимический и геохимический состав магматических пород и песчаников для реконструкции состава пород в области сноса и сравнения его с составом имеющихся в районе магматических пород. Во всех локациях доминирующим типом пород являются толеиты надсубдукционного и океанического происхождения. Часть пород обогащено легкими РЗЭ, Nb и Ti и имеют дифференцированные тяжелые РЗЭ, что делает их схожими с базальтами типа OIB (Гурова и др., 2022). Песчаники являются незрелыми, слабо выветрелые граувакками, реже литаренитами, обогащенными фемическими элементами, что подразумевает относительно мафический источник. Песчаники всех объектов по химическому составу напоминают вулканические породы основного и среднего состава надсубдукционного происхождения (Перфилова и др., 2022; Safonova et al., 2022). Песчаники, сносимые с активных окраин, чаще представлены литаренитам, являются более зрелыми и более выветрелыми, имеют более кислый состав близкий андезитам и дацитам (Konopelko et al., 2021). Проведен анализ изотопного состава Nd по породе, который показал, что песчаники итмурундинской свиты Итмурундинского АК образовались за счет разрушения магматических пород, образованных из ювенильных мантийных источников, а более зрелые песчаники тюретайской свиты и песчаники Кызылкум - из смешанных источников (Safonova et al., 2022; Konopelko et al., 2021). Основным выводом исследований 2-го года является схожесть состава всех граувакковых песчаников с вулканическим породами надсубдукционного происхождения, от базальтов до дацитов, четкая связь между типом дуги в области сноса (внутриокеаническая или континентальная) и характером распределения U-Pb возрастов цирконов и изотопным составом циркона и породы (Перфилова и др., 2022; Hu et al., 2022; Safonova et al., 2022; Konopelko et al., 2021). Ограниченное распространение надсубдукционных комплексов в Итмурундинском АК центрального Казахстана и отсутствие позднекембрийских U-Pb возрастов цирконов в песчаниках и присутствие в серпентинитовых меланже фрагментов пород островодужного происхождения этого возраста свидетельствуют о субдукционной эрозии на раннепалеозойской активной окраине ПАО в позднем кембрии (Safonova et al., 2022). Всего в течение 2-го года работ по проекту опубликовано шесть статей в рецензируемых журналах, из которых четыре – в журналах 1-го квартиля) и десять тезисов в сборниках материалов российских и международных конференций, из них пять в сборниках, цитируемых РИНЦ. Исполнители проекта ездили в командировки для проведения полевых исследований и участия в научных конференциях.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
1. Проведены полевые исследования на аккреционных и надсубдукционных комплексах Забайкальского края и северного Тянь-Шаня (Кыргызстан). Ключевые объекты – обломочные породы (песчаники) и магматические породы предположительно надсубдукционного генезиса. Были систематизированы имеющиеся картографические материалы, образцы и аналитические данные по северному Тянь-Шаню и Агин-Даурского террейну в центральной и западной частях Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП) соответственно. Выделены разрезы характерные для океанической плиты (пиллоу-базальты – кремни - гемипелагиты) и для надсубдукционных обстановок (вулканиты - более крупнозернистые обломочные фации осадков). Сформированы представительные коллекции магматических и осадочных пород для петрографических и аналитических исследований. 2. Сделан обзор всех опубликованных данных по U-Pb возрастам детритовых цирконов, петрографическому, геохимическому и изотопному (Sm-Nd, Lu-Hf) составам, полученных из граувакковых песчаников центрального и восточного Казахстана с целью реконструкции внутриокеанических дуг, некогда существовавших на конвергентной окраине тихоокеанского типа Палеоазиатского океана (ПАО) в палеозойское время. Источниками изученных граувакковых песчаников были ювенильные магматические породы основного до андезитового состава, образованные в обстановке внутриокеанических островных дуг. Песчаники отлагались в преддуговом бассейне и в желобе или, в меньшей степени, в задуговом бассейне. Средне-позднекембрийские дуги были полностью разрушены субдукционной эрозией, тогда как ордовикская и карбоновая дуги сохранились. Как раннепалеозойские, так и позднепалеозойские активные окраины ПАО характеризовались чередованием периодов аккреционного роста и субдукционной эрозии (Safonova, Perfilova, 2023). 3. Изучены песчаники лиственной, талицкой и марчетинской свит Засурьинского аккреционного комплекса (АК) Горного Алтая. Распределение U-Pb возрастов детритовых цирконов из песчаников всех трех свит имеет унимодальный характер, что указывает на их происхождение в обстановке внутриокеанической дуги. Основные пики возрастов приходятся на 488 млн лет (лиственная св.), 491 млн лет (талицкая св.) и 485 млн лет (марчетинская св.). Максимальный возраст осадконакопления составляет примерно 464 млн лет. Источниками песчаников лиственной и талицкой свит были андезиты и дациты. Магматические протолиты песчаников марчетинской свиты имели составы от базальтов до андезитов. Песчаники лиственной и талицкой свит были отложены в задуговом бассейне. Песчаники марчетинской свиты отлагались в преддуговом бассейне (Крутикова и др., 2023; Krutikova et al., 2023). 4. Проанализирован петрохимический и геохимический состав магматических пород Тектурмасского АК центрального Казахстана. Базальты и андезибазальты отнесены к толеитовой серии и представлены высоко-Ti, средне-Ti и низкo-Ti разностями. Для высоко-Ti базальтоидов характерны обогащение в области ЛРЗЭ и дифференциация в области тяжёлых, положительная аномалия по Nb и низкие положительные значения εNd(t), что характерно для базальтов типа OIB. Плоские до обедненных ЛРЗЭ спектры cредне-Ti базальтов, их положительная аномалия по Nb относительно Th, но не La, и самые высокие значения εNd(t) предполагают их образование в обстановках срединно-океанического хребта. Низко-Ti базальтоиды и андезиты имеют пологие до деплетированных РЗЭ спектры, выраженный минимум по Nb и средние положительные значения εNd(t), что предполагает их образование в надсубдукционной обстановке. Схожие геологические данные, возраст и геохимические характеристики соответствующих групп пород обоих поясов говорит о том, что они образовались в пределах одного палеобассейна и были разделены в пространстве последующими тектоническими событиями (Гурова и др., 2022). 5. Микропалеонтологические исследования были проведены для 11 образцов ленточных кремней и слоистых кремнистых аргиллитов Южного Тянь-Шаня. Ассоциация радиолярий представлена преимущественно сферическими формами из семейств Inaniguttidae Nazarov et Ormiston, 1984, Entactiniidae Riedel, 1967, и Secuicollactidae Nazarov et Ormiston, 1984. Хорошая степень сохранности скелетов радиолярий позволяет предполагать, что седиментация кремнистых толщ происходила на относительно небольших глубинах (не более 500 м) на ранней стадии эволюции Туркестанского палеоокеана, существовавшего с начала ордовика до раннего карбона (Обут и др., 2023). 6. Проведено U-Pb датирование детритовых цирконов из граувакковых песчаников аккреционных комплексов Южного Тянь-Шаня (Алайский хребет) Кыргызстана и Уланбаторского АК Северной Монголии. Для Алайского хребта получено 255 датировок из 7 образцов песчаников: 1) Участок Джилису, возраст главного пика – 433-420 млн лет (ранний девон), возраст начала осадконакопления (MDA, maximum deposition age) – 401±4 млн лет; 2) участок Чиль-Майрам: возраст главного пика – 677-653, MDA 580±7 млн лет; 3) участок Пульгон (пульгонская свита): возраст главного пика – 716-646, MDA 619±10 млн лет. Все популяции возрастов цирконов – полимодальные, т.е. включают и средне- и раннепротерозойские возрасты. Получена 201 датировка для детритовых цирконов из граувакковых песчаников Уланбаторского АК: 1) участок Их-Орцог (свита Горки), возраст главного пика – 360-340, MDA – 324±5 млн лет; 2) участок Эмгии (свита Алтанвоо): возраст главного пика – 345-330, MDA 318±5 млн лет. Все популяции возрастов цирконов – унимодальные. 7. Анализ изотопного состава Nd по породе показал, что все песчаники Засурьинского АК Горного Алтая (лиственная, талицкая и марчетинская свиты) имеют положительные значения εNd(t), т.е. образовались при разрушении ювенильных магматических пород, вероятно внутриокеанической дуги. Образцы риолита и андезита Тектурмасского АК. характеризуются положительными значениями εNd(t)= 10.9 и 4.8 с модельными возрастами TDM2 259 до 700 млн лет, т.е. также образованы в обстановке внутриокеанической дуги. Образцы песчаников Алайского хребта характеризуются разными значениями отношений изотопов в системе Sm-Nd. Для образца с участка Араван получено положительное значение εNd(t) = +7.2 и модельный возраст TDM2 = 571 млн лет. Песчаник с участков Джайлису имеет отрицательное значение εNd(t)= -6.8 и модельный возраст TDM2 1681 млн лет. Образцы габбро, тоналита и диорита имеют в основном положительные значения εNd(t)= +5.0, +6.8 и +2.3 с модельными возрастами TDM2 826, 1355, 679 и 1053 млн лет (Гурова и др., 2023; Крутикова и др., 2023). 8. Основным выводом исследований 3-го года является вывод об образовании большинства изученных граувакковых песчаников из аккреционных комплексов Горного Алтая (Засурьинской АК), центрального Казахстана (Итмурундинский и Тектурмасский АК), восточного Казахстана (Жарминская зона и Чарская зона), Алайского хребта Южного Тянь-Шаня (Араванский АК), северной Монголии (Уланбаторский АК) за счет разрушения магматических пород с ювенильными характеристиками их мантийного источника, образованных в обстановка внутриокеанических дуг. Отложение песчаников происходил в большинстве случаев в преддуговых бассейнах и глубоководных желобах, реже в задуговых бассейнах. Изучение граувакковых песчаников с помощью широкого спектра полевых, аналитических и лабораторных методов позволили обосновать эпизоды субдукционной эрозии, которая происходила на активных окраинах Палеоазиатского океана в раннепалеозойское время (Safonova, Perfilova, 2023; Krutikova et al., 2023). 9. В течение 3-го года работ по проекту опубликовано шесть статей в рецензируемых журналах, из которых одна – в журнале 1-го квартиля, и десять тезисов в сборниках материалов российских и международных конференций, из них восемь в сборниках, цитируемых в РИНЦ. Исполнители проекта ездили в командировки для проведения полевых исследований и участия в научных конференциях. вэб-сайт: http://lepom.nsu.ru/new_pages/RNF21_main_rus.php