Rhyolites of the Kiliya-Zmeinyi uplift on the Black Sea shelf: geochemical evidence of a non-subduction boundary between the East European Platform and the Scythian Plate

К.Є.  Шнюкова

doi:10.24028/gzh.v43i4.239963

Автор(и)

К.Є. Шнюкова Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Україна

DOI:

https://doi.org/10.24028/gzh.v43i4.239963

Анотація

Вперше вивчена геохімія ріолітів, розкритих на малій глибині свердловиною на Кілійсько-Зміїному піднятті північно-західного шельфу Чорного моря на північний схід від острова Зміїний , в зоні зчленування Східноєвропейської платформи і Скіфської плити. Цю зону багато геологів і геофізиків розглядають як пізньопалеозойську колізійну сутуру, яка утворилася внаслідок субдукції океанічної кори океану, що примикав з півдня до Східноєвропейської платформи, під Скіфську плиту; вона простежена від Добруджі до Каспію і названа Північнокримською. Для перевірки субдукційної природи межі між Східноєвропейською платформою і Скіфською плитою були залучені геохімічні характеристики магматичних порід , які є індикаторами різних геодинамічних режимів. Проведено петрогеохімічне зіставлення ріолітів зі свердловини району Зміїного з відомими поблизу кислими магматичними породами, а саме: 1) пізньопермськими сублужними гранітами і ріолітами Туркоая зони Мечін Північної Добруджі; 2) тріасовими і / або тріас-юрськими трахіріолітами і ріолітами зони Тулча Північної Добруджі і татарбунарського комплексу Переддобруджинського прогину. Додатково для порівняння взяті деякі кислі породи південного околу Скіфської плити (південно-західний Крим на суші і в морі різного віку та генезису. За характером розподілу рідкісноземельних елементів, положенням на дискримінантних геохімічних діаграмах і формою кривих на полікомпонентних спайдер-діаграмах ріоліти Кілійсько-Зміїного підняття виявляють не субдукційні, а внутрішньоплитові геохімічні властивості, найбільш близькі до таких гранітів і ріолітів Туркоая зони Мечін Північної Добруджі. З огляду на те що останні вважають пізньопермськими, можна припустити такий самий вік і для ріолітів зі свердловини району Зміїного. З урахуванням особливостей розрізу, геофізичної інформації та геохімічної близькості магматизму Кілійсько-Зміїне підняття північно-західного шельфу уявляється продовженням в Чорне море структури Північної Добруджі, яке належало до гіпотетичного пізньопалеозойського Евксинського орогену біля його північній межі. Відсутність субдукційних геохімічних рис у досліджених імовірно пізньопермських ріолітах вказує на те, що зона зчленування Східноєвропейської платформи і Скіфської плити в межах українського шельфу не пізньопалеозойська сутура, а, скоріш за все, є насувом Евксинського орогену.

Посилання

Bogayets, A.T., Boichuck, G.V., Gurevich, K.Y., Polukhtovich, B.M., & Stoliar, L.N. (1976). New data on the geological structure of Zmeinyi island. Sovetskaya Geologiya, (6), 119—123 (in Russian).

Velikoslavinskiy, S.D. (2003). Geochemical Classification of Acid Igneous Rocks from Major Geodynamic Environments. Petrologiya, 11(4), 363—380 (in Russian).

State Geological Map of Ukraine in the scale 1 : 200 000, Prychornomorska Series, map sheets L-35-XXIII (Іzmail), L-35-XXIX (Tulcha). Explanatory notes. (2008). Kyiv: State Geological Service, PrychornomorDRGP, Ukr-DGRI, 120 p. (in Ukrainian).

Dobrovolskaya, T.I., & Salman, G.B. (1983). Olistostrome strata in sedimentary formations of the Mountainous Crimea. In Problems of study and tectonic analysis of geological formations (pp. 135—140). Moscow: Nauka (in Russian).

Shcherbakov, I.B. (Ed.). (1988). Catalog of chemical analyses of platform dike and volcanogenic rocks of Ukraine. Кiev: Naukova Dumka, 156p. (in Russian).

Kakaranza, S.D., Kadurin, S.V., Larchenkov, E.P., Kadurin, V.N., Usenko, V.P., & Ishchenko, L.V. (2011). Findings of effusive rocks on the northwestern Black Sea shelf. Geologiya i poleznyye iskopayemyye Mirovogo okeana, (1), 83—92 (in Russian).

Moroz, V.F. (1984). Upper Paleozoic igneous rocks, metasomatites and ore occurrences in the Lower Prut region. Kishinev: Shtiintsa, 100 p. (in Russian).

Nikishin, A.M., Ziegler, P.A., Panov, D.I., Bolotov, S.N. & Fokin, P.A. (2005). Late Paleozoic, Mesozoic and Cenozoic tectonic history and geodynamics of southern Eastern Europe. In 400 Million Years of Geological History of the Southern Part of Eastern Europe (pp. 39—163). Moscow: Geokart, GEOS (in Russian).

Pavlyuk, M.I. (2014). Geodynamic evolution and oil-and-gas-bearing potential of the Azov-Black Sea and of the Barents Sea pericontinental shelves. Lviv, 365 p. (in Ukrainian).

Plakhotny, L.G., & Bondarenko, V.G. (1972). Platform structures and magmatism of the lower part of the Plain Crimea cover. In Platform structures of the Ukrainian shield framing and their metalliferousity. Кiev: Naukova Dumka, 294 p. (in Russian).

Radzivil, V.Ya., & Radzivill, A.Ya. (2006). Structural position of magmatic formations at the northwestern shelf of the Black Sea and adjacent regions. Geologichnyi Zhurnal, (2-3), 68—79 (in Russian).

Romanyuk, T.V., Kuznetsov, N.B., Rud’ko, S.V., Kolesnikova, A.A., Moskovsky, D.V., Dubensky, A.S., Sheshukov, V.S., & Lyapunov, S.M. (2020). Stages of Carboniferous-Triassic magmatism in the Black Sea region based on isotope-geochronological study of detrital zircons from Jurassic coarse clastic strata of the Mountainous Crimea. Geodynamics & Tectonophy-sics, 11(3), 453—473. https://doi.org/10.5800/GT-2020-11-3-0486 (in Russian).

Semka, V.A., Panchenko, D.E., Semka, L.V. (1984). Petrochemical features of the volcanics of the Western Black Sea region. Geokhimiya i rudoobrazovaniye, (12), 26—32 (in Russian).

Sollogub, V.B. (1986). Lithosphere of Ukraine. Кiev: Naukova Dumka, 184 p. (in Russian).

Chebanenko, I.I. (Ed.). (1988). Tectonics of the Northern Black Sea Region. Кiev: Naukova Dumka, 164 p. (in Russian).

Kruglov, S.S., & Tsypko, A.K. (Eds.). (1988). Tectonics of Ukraine. Moscow: Nedra, 254 p. (in Russian).

Kruglov, S.S., & Gurskyi, D.S. (Eds.). (2007). Tectonic map of Ukraine 1 : 1 000 000. Kyiv: UkrDGRI (in Ukrainian).

Farfuliak, L.V. (2015). The nature of inclined seismic boundary in the Earth crust of the Scythian plate along the DOBRE-5 profile. Geofizicheskiy Zhurnal, 37(6), 64—85. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v37i6.2015.111172 (in Russian).

Khain, V.E. (1984). Regional geotectonics. Alpine Mediterranean belt. Moscow: Nedra, 344 p. (in Russian).

Shniukova, K.Ye. (2016). Magmatism in the junction zone of the Western Black Sea, Mountainous Crimea and Scythian plate. Кiev: Naukova Dumka, 235 p. (in Russian).

Shniukova, K.Ye. (2019). Subduction-related magmatism of the Southern Crimea: off-shore and onshore. Geologiya i poleznyye iskopayemyye Mirovogo okeana, 15(3), 3—24 (in Russian). https://doi.org/10.15407/gpimo2019.03.003.

Shcherbak, N.P., Bartnitskiy, E.N., & Lugovaya, I.P. (1981). Isotope geology of Ukraine. Кiev: Naukova Dumka, 248 p. (in Russian).

Yudin, V.V. (2008). Geodynamics of the Black Sea-Caspian Region. Kiev: UkrDGRI, 117 p. (in Russian).

Yudin, V.V. (2003). Magmatism of the Crimean-Black Sea region from the standpoint of actualistic geodynamics. Mineral’ni resursy Ukrayiny, (3), 18—21 (in Russian).

Balica, C., Balintoni, I., & Seghedi, A. (2011). Late-Neoproterozoic Cadomian granites and End-Paleozoic Variscan granites in North Dob-rogea, Romania. Abstracts of the 3rd International Symposium on the Geology of the Black Sea Region, Bucharest, Romania, 1—10 October, 2011. Supplement to GEO-ECO-MARINA (Vol. 17, pp. 23—24).

Georgiev, G. (2012). Geology and hydrocarbon systems in the Western Black Sea. Turkish Journal of Earth Sciences, 21, 723—754. https://doi.org/10.3906/yer-1102-4.

Grădinaru, E. (2000). Introduction to the Triassic geology of North Dobrogea Orogene — An overview of the Triassic System in the Tulcea Unit and the ammonoid biostratigraphy. Workshop on the Lower-Middle Triassic (Olenekian-Anisian) boundary, 7—10 June 2000, Tulcea, Romania, Conference and Field Trip. Field Trip Section, Bucharest (pp. 5—18).

Gorton, M., & Schandl, E. (2000). From continents to island arcs: a geochemical index of tectonic setting for arc-related and within-plate felsic to intermediate volcanic rocks. The Canadian Mineralogist, 38(5), 1065—1073. https://doi.org/10.2113/gscanmin.38.5.1065.

Kuznetsov, N.B., Belousova, E.A., Griffin, W.L., O’Reilly, S.Y., Romanyuk, T.V., & Rud’ko, S.V. (2019). Pre-Mesozoic Crimea as a Continuation of the Dobrogea Platform: Insights from Detrital Zircons in Upper Jurassic Conglomerates, Mountainous Crimea. International Jo-urnal of Earth Sciences, 108(7), 2407—2428. https://doi.org/10.1007/s00531-019-01770-2.

Njaga, V.I. & Moroz, V.F. (1987). Die jungpalaozoischen Rotsedimente im Sudteil des Gebietes zwischen Dnestr und Prut. Zeitschrift für angewandte Geologie, 33, 238—242.

Nikishin, A., Okay, A., Tuysuz, O., Demirer, A., Amelin, N., & Petrov, E. (2015a). The Black Sea basins structure and history: New model based on new deep penetration regional seismic data. Part 1: Basins structure and fill. Marine and petroleum Geology, 59, 638—655. http://dx.doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2014.08.017.

Nikishin, A.M., Wannier, M., Alekseev, A.S., Almendinger, O.A., Fokin, P.A., Gabdullin, R.R., Khudoley, A.K., Kopaevich, L.F., Mityukov, A.V., Petrov, E.I., & Rubsova, E.V. (2015b). Mesozoic to Recent Geological History of Southern Crimea and the Eastern Black Sea Region. In: M. Sosson, R.A. Stephenson, S.A. Adamia (Eds), Tectonic Evolution of the Eastern Black Sea and Caucasus (Vol. 428, pp. 241—264). Geol. Soc. London Spec. Publ. https://doi.org/10.1144/SP428.

Nikishin, A.M., Ziegler, P.A., Bolotov, S.N., & Fokin, P.A. (2011). Late Palaeozoic to Cenozoic Evolution of the Black Sea-Southern Eastern Europe Region: A View from the Russian Platform. Turkish Journal of Earth Sciences, 20, 571—634. https://doi.org/10.3906/yer-1005-22.

Okay, A., & Nikishin, A. (2015). Tectonic evolution of the southern margin of Laurasia in the Black Sea region. International Geology Review, 57(5-8), 1051—1076. https://doi.org/10.1080/00206814.2015.1010609.

Pearce, J.A., Harris, N.B.W., & Tindle, A.G. (1984). Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks. Journal of Petrology, 25(4), 956—983. https://doi.org/10.1093/petrology/25.4.956.

Saintot, A., Stephenson, R.A., Stovba, S., Brunet, M.-F., Yegorova, T., & Starostenko, V. (2006). The evolution of the southern margin of Eastern Europe (Eastern European and Scythian platforms) from the latest Precambrian-Early Palaeozoic to the Early Cretaceous. In: European Lithosphere Dynamics (Vol. 32, pp. 481—505). Geol. Soc. London, Memoirs. https://doi.org/10.1144/GSL.MEM.2006.032.01.30.

Seghedi, A. (2012). Palaeozoic formations from Dobrogea and Pre-Dobrogea — An Overview. Turkish Journal of Earth Sciences, 21, 669—721. https://doi.org/10.3906/yer-1101-20.

Seghedi, A., Stephenson, R.A., Neaga, V., Dimitriu, R., Ioane, D. & Stovba, S. (2003). The Scythian Platform North of Dobrogea (Romania, Moldova and Ukraine). Geophysical Research Abstracts, 5, 14118.

Seghedi, I., Szakбcs, A., Udrescu, C., Grabari, G., Stoian, M., Tănăsescu, A., & Vlad, C. (1992). Major and trace element geochemistry of rhyolites from Northern Dobrogea. Petrogenetic implications. Romanian Journal of Petrology, 75, 17—38.

Starostenko, V.I., Janik, T., Yegorova, T., Farfuli-ak, L., Czuba, W., Środa, P., Thybo, H., Artemieva, I., Sosson, M., Volfman, Yu., Kolomiyets, K., Lysynchuk, D., Omelchenko, V., Gryn, D., Guterch, A., Komminaho, K., Legostaeva, O., Tiira, T., & Tolkunov, A. (2015). Seismic model of the crust and upper mantle in the Scythian Platform: the DOBRE-5 profile across the northwestern Black Sea and the Crimean Peninsula. Geophysical Journal International, 201, 406—428. https://doi:10.1093/gji/ggv018.