New data on the late paleozoic conglomerates of Wrangel Island and their geological interpretation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Conglomerates are widespread in the Paleozoic sediments of Wrangel Island and occur at different stratigraphic levels of the sedimentary cover. The conglomerates of the Central tectonic zone of Wrangel Island previously classified as Carboniferous are represented by two types, which differ in the composition of their components. Conglomerates of the first type are complexly constructed, fragments of metamorphic shales and basic volcanic rocks dominate their composition. Rounded quartz fragments, limestone fragments and faunal remains dominate the conglomerates of second type. Their composition is analogous to that of intraformational conglomerates from sections of the Northern tectonic zone. The age of these conglomerates can reliably be established through the analysis of faunal remains, which indicate a Guadalupian–Lopingian (Middle–Late Permian) age. Thus, conglomerates of the first and second types in the Central zone of Wrangel Island are most likely of different ages, while the later (conglomerates of the second type) can be attribute to the Middle–Upper Permian. Two horizons of conglomerates of different ages in the Central zone of Wrangel Island indicate local rearrangements at the beginning of the Pennsylvanian (the Bashkirian age) and Guadalupian–Lopingian. Similar unconformities can also be in coeval sediments of Sverdrup basin.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. I. Tuchkova

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: tuchkova@ginras.ru
Russian Federation, Moscow

T. V. Filimonova

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Email: tuchkova@ginras.ru
Russian Federation, Moscow

T. N. Isakova

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Email: tuchkova@ginras.ru
Russian Federation, Moscow

V. E. Zagoskina-Beloshei

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Email: tuchkova@ginras.ru
Russian Federation, Moscow

S. D. Sokolov

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Email: tuchkova@ginras.ru
Russian Federation, Moscow

A. S. Dubenskiy

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Email: tuchkova@ginras.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Балашов Ю.А. Геохимия редкоземельных элементов. М.: Наука, 1976. 267 с.
  2. Богословская М.Ф. Среднекаменноугольные аммоноидеи с острова Врангеля // Палеонтол. журн. 1995. № 1. С. 37–48.
  3. Бялобжеский С.Г., Иванов О.Н. Надвиговые структуры острова Врангеля // Мезозойский тектогенез. Материалы VII сессии Научного совета по тектонике Сибири и Дальнего Востока. Магадан, 1971. С. 73–80.
  4. Ватрушкина Е.В. Верхнеюрско-нижнемеловые осадочные отложения Западной Чукотки. М.: ГЕОС, 2021. 170 с. (Труды ГИН РАН. Вып. 625).
  5. Вержбицкий В.Е., Соколов С.Д., Тучкова М.И. Современная структура и этапы тектонической эволюции острова Врангеля (Российская восточная Арктика) // Геотектоника. 2015. № 3. С. 1–32.
  6. Ганелин В.Г. Верхояно-Чукотский рифтогенез и позднепалеозойские экосистемы Северо-Востока Азии // Стратиграфия. Геол. корреляция. 2022. Т. 30. № 5. С. 3–45.
  7. Ганелин В.Г., Матвеев А.В., Кропачева Г.С. Разработать и внедрить зональное деление гжельского яруса верхнего карбона СССР // Отчет за 1986–1989 гг., в 2 кн. Ленинград, 1989.
  8. Зональная стратиграфия фанерозоя России. Научн. ред. Корень Т.Н. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2006. 256 с.
  9. Каменева Г.И. Структура центральной части острова Врангеля // Геология и полезные ископаемые Новосибирских островов и острова Врангеля. Сб. статей. Ленинград: НИИГА, 1975. С. 49–58.
  10. Карандашев В.К., Хвостиков В.А., Носенко С.Ю., Бурмий Ж.П. Использование высокообогащенных стабильных изотопов в массовом анализе образцов горных пород, грунтов, почв и донных отложений методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 7. С. 6–15
  11. Косько М.К., Авдюничев В.В., Ганелин В.Г., Опекунов А.Ю., Опекунова М.Г., Сесил М.П., Ушаков В.И., Хандожко Н.В., Харрисон Дж.К., Шульга Ю.Д. Остров Врангеля: геологическое строение, минерагения, геоэкология. Т. 200. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2003. 137 с.
  12. Леднева Г.В., Исаева Е.П., Соколов С.Д., Базылев Б.А., Болдырева А.И. Циркон из внутриплитных габброидов Западной Чукотки (Анюйский плутонический комплекс) и интерпретация его возраста // Докл. РАН. Науки о Земле. 2022. Т. 505. № 1. С. 46–52.
  13. Лучицкая М.В., Сергеев С.А., Соколов С.Д., Тучкова М.И. Неопротерозойские гранитоиды острова Врангеля // Докл. АН. 2016. Т. 469. № 2. С. 195–198.
  14. Моисеев А.В., Соколов С.Д., Тучкова М.И., Вержбицкий В.Е., Малышев Н.А. Этапы структурной эволюции осадочного чехла о. Врангеля, Восточная Арктика // Геотектоника. 2018. № 5. С. 22–38.
  15. Моисеев А.В., Соколов С.Д., Тучкова М.И., Вержбицкий В.Е. Эдиакарско-среднекембрийский основной вулканизм о. Врангеля: возраст и геодинамические обстановки формирования // Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2019. Т. 64. Вып. 2. С. 267–278.
  16. Объяснительная записка к Государственной геологической карте СССР масштаба 1 : 200000. Серия Анюйско-Чаунская. Лист R-59-XXIII-XXIV. Сост. Саморуков Н.М. Москва, 1984. 94 с.
  17. Парфенов Л.М., Натапов Л.М., Соколов С.Д., Цуканов Н.В. Террейны и аккреционная тектоника Северо-Востока Азии // Геотектоника. 1993. № 1. С. 68–78.
  18. Решения Третьего Межведомственного регионального стратиграфического совещания по докембрию, палеозою и мезозою Северо-Востока России (Санкт-Петербург, 2002). Ред. Корень Т.Н., Котляр Г.В. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2009. 268 с.
  19. Соколов С.Д., Тучкова М.И., Бондаренко Г.Е. Тектоническая модель Южно-Анюйской сутуры и ее роль в формировании структур восточной Арктики // Строение и история развития литосферы. М.: Paulsen, 2010. С. 204–227.
  20. Соколов С.Д., Тучкова М.И., Моисеев А.В., Вержбицкий В.Е., Малышев Н.А., Гущина М.Ю. Тектоническая зональность острова Врангеля (Арктика) // Геотектоника. 2017. № 1. С. 3–18.
  21. Стратиграфический кодекс России. Издание третье, исправленное и дополненное. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2019. 96 с. (МСК России, ВСЕГЕИ).
  22. Тильман С.М., Богданов А.Н., Бялобжеский С.Г., Чехов А.Д. Геология СССР. Т. 26. Острова Советской Арктики, геологическое описание. М.: Недра, 1970. С. 377–404.
  23. Черняк Г.Е., Каменева Г.И. Каменноугольные и пермские отложения острова Врангеля // Докл. АН СССР. 1976. Т. 227. № 4. С. 954–995.
  24. Шутов В.Д. Классификация терригенных пород и граувакк. М.: Наука, 1972. С. 9–24 (Труды ГИН АН СССР. Вып. 238).
  25. Anders E., Grevesse N. Abundance of the elements: meteoritic and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. 1989. V. 53. P. 197–214.
  26. Beauchamp B., Henderson Ch.M., Grasby S.E., Gates L.T., Beatty T.W., Utting J., James N.P. Late Permian sedimentation in the Sverdrup Basin, Canadian Arctic: the Lindström and Black Stripe formations // Bull. Can. Petrol. Geol. 2009. V. 57. № 2. P. 167–191. https://doi.org/10.2113/gscpgbull.57.2.167
  27. Cohen K.M., Finney S.M., Gibbard P.L., Fan J.-X. The ICS International Chronostratigraphic Chart // Episodes. 2013. V. 36. P. 199–204.
  28. Dott R.H. Wacke, graywacke and matrix; what approach to immature sandstone classification? // J. Sedimentary Res. 1964. V. 34. P. 625–632.
  29. Dunham R.J. Classification of carbonate rocks according to depositional texture // Classification of Carbonate Rocks. Ed. Ham W.E. Am. Assoc. Petrol. Geol. Mem. 1962. V. 1. P. 108–121.
  30. Embry A., Beauchamp B. Sverdrup basin, chapter 14 // The Sedimentary Basins of the United States and Canada. Elsevier, 2019. P. 559–592. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63895-3.00014-0
  31. Ledneva G.V., Pease V.L., Sokolov S.D. Permo-Triassic hypabyssal mafic intrusions and associated tholeiitic basalts of the Kolyuchinskaya Bay, Chukotka (NE Russia): links to the Siberian LIP // J. Asian Earth Sci. 2011. V. 40. P. 737–745. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2010.11.007
  32. Ling H.-F., Chen X., Li D., Wang D., Shields-Zhou G.A., Zhu M. Cerium anomaly variations in Ediacaran–earliest Cambrian carbonates from the Yangtze Gorges area, South China: implications for oxygenation of coeval shallow seawater // Precambrian Res. 2013. V. 225. P. 110–127.
  33. Tuchkova M.I., Sokolov S.D., Isakova T.N., Kossovaya O.L., Filimonova T.V., Verzhbitsky V.E., Petrov O.L., Vatrushkina E.V., Moiseev A.V. Carboniferous carbonate rocks of the Chukotka fold belt: tectonostratigraphy, depositional environments and paleogeography // J. Geodynam. 2018. V. 120. P. 77–107. https://doi.org/10.1016/j.jog.2018.05.006
  34. Zhang Kai-Jun, Li Qiu-Huan, Yan Li-Long, Zeng Lu, Lu Lu, Zhang Yu-Xiu, Hui Jie, Jin Xin, Tang Xian-Chun. Geochemistry of limestones deposited in various plate tectonic settings // Earth-Sci. Rev. 2017. V. 167. P. 27–46.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. (a) The position of the study area on the map of Russia (highlighted by the red rectangle); (b) the tectonic scheme of Chukotka, compiled according to the data of (Parfenov et al., 1993; Sokolov et al., 2010; Vatrushkina, 2021), with modifications; the study area is highlighted by the red rectangle; (c) geological map of Wrangel Island with highlighted tectonic zones, the boundaries of the zones according to (Sokolov et al., 2017); geological basis according to (Kos'ko et al., 2003); the polygon on the geological map shows the position of Fig. 3.

Download (989KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Schematic structure of sections of the Northern, Central and Southern tectonic zones of Wrangel Island, based on materials (Sokolov et al., 2017), with modifications, the “upper” stratum is highlighted with a gray background. 1 - argillites, siltstones; 2 - sandstones; 3 - conglomerates, gravelites; 4 - limestones, dolomites; 5 - evaporites; 6 - cherts; 7 - metagranites; 8 - metabasalts; 9 - Wrangel complex; 10-13 - contacts between strata: 10 - tectonic; 11 - stratigraphic; 12 - stratigraphic with erosion; 13 - unconformity; 14 - sampling location and their number; 15 - fauna finds of 2014; 16 – types of conglomerates.

Download (436KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Photographs of outcrops and rock types of the Northern (a–g) and Central (d–l) tectonic zones of Wrangel Island. (a) – general view of the outcrop of Permian rocks in the coastal cliffs of the Lemmingovaya River, view from north to south; (b) – interlayer of calcareous sandstone with horizontal bedding in the upper part of the interlayer and a rounded body of a quartzite-like sand dyke in the same outcrop; (c) – interlayer of intraformational conglomerate with flattened fragments, right side of the Lemmingovaya River; (d) – fragment of sandstone with gradational bedding, upper reaches of the Neizvestnaya River; (d) – panorama of outcrops of Middle Carboniferous limestones in the left side of the middle reaches of the Neizvestnaya River, contact lines are underlined with a black line; (e) – outcrops of basal conglomerates in the river basin. Unknown, overlain by carbonates of the “upper” stratum; (g–k) – first type of basaltic conglomerates: (g) – with fragments of basalts of different sizes, the abundance of volcanic material gives the rock a green color; (z) – with fragments of ignimbrites, shales and limestones; (i) – polymictic basal conglomerate; (k) – oligomictic basal conglomerate, a rounded fragment of vein quartz is clearly visible; (l) – quartz gravel – “quartzite”, practically devoid of cement and containing rounded grains of quartz.

Download (373KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Detailed map of the Central Tectonic Zone with the location of sample collection, compiled based on materials (Kos'ko et al., 2003), with a simplification, the location of the map fragment is shown in Fig. 1. 1 - Precambrian formations; 2 - Paleozoic deposits, including Silurian-Devonian, Devonian and Devonian-Lower Carboniferous; 3 - Lower Carboniferous deposits; 4 - Lower-Upper Carboniferous deposits; 5 - Permian deposits; 6 - Triassic deposits; 7 - Upper Proterozoic and Cambrian granitoids; 8 - faults; 9 - boundaries of tectonic zones; 10 – location of fauna find points in Permian deposits: a – according to (Ganelin et al., 1989; Kos'ko et al., 2003), b – according to (Chernyak, Kameneva, 1976), c – collections of the authors of this work; 11 – sample numbers and their location on the geological map: samples from Carboniferous rocks are shown in black, from Middle-Upper Permian rocks in red, from Middle Carboniferous-Permian rocks in blue.

Download (446KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Composition of gravelites and sandstones of the “upper” sequence of the Central tectonic zone of Wrangel Island. (a) – classification diagram QFL (Q – quartz, F – feldspars, L – rock fragments), composition fields are given according to (Dott, 1964), numbers in circles designate gravelites from conglomerates: 1 – gravelites of the first type: (i) – with basaltic fragments, (ii) – polymictic, (iii) – oligomictic; 2 – gravelites from conglomerates of the second type; (b) – daughter diagram of the composition of gravelites and sandstones from Carboniferous and Permian sections of the Central and Northern tectonic zones of Wrangel Island; legend: 1–3 – Central zone: 1 – Carboniferous gravelites; 2 – gravelites presumably Permian; 3 – sandstones; 4, 5 – Northern zone: 4 – gravelstones; 5 – sandstones; (c) – types of rock fragments in gravelstones of the Central and Northern tectonic zones, the columns show quantitative data on the counted fragments.

Download (955KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Photographs of thin sections of the first and second types of conglomerates of the Central and Northern tectonic zones. (a–d) – gravelites from the Central tectonic zone: (a–c) – gravelstone from the first type of conglomerate: (a) – gravelstone from conglomerates, with basalt fragments and rare grains of unrounded quartz, with analyzer; (b) – gravelstone from polymictic conglomerates, with fragments of basalt, tuff and limestone, without analyzer; (c) – oligomictic conglomerates, with large unrounded fragments of quartz cemented by dolomite, with analyzer; (d, d) – gravelstone from the second type of conglomerates, with fragments of shale, limestone and faunal remains, with rare grains of quartz: (d) – with analyzer, (d) – without analyzer; (e) – intraformational gravelstone from the Northern Tectonic Zone, with fragments of fauna, limestones and shales, Upper Permian, mouth of the Lemmingovaya River, with an analyzer. Designations in the photo: lim – limestone, basalt – basalt, sh – shales, tuff – tuff, quartz – quartz.

Download (928KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Composition of argillites based on X-ray diffractometry results.

Download (338KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Photographs and micrographs of limestones from the Central and Northern tectonic zones. (a, b) – fragments of limestones of the “upper” layer of the Central tectonic zone in ruins, limestones contain numerous and diverse faunal remains and their fragments (Neizvestnaya River, middle course); (c) – algal limestone with rare faunal remains (Neizvestnaya River, middle course); (g–i) – thin sections of limestones from the Central tectonic zone: (g, d) – organogenic-detrital limestone with fragments of bryozoans, crinoids, corals, etc., cemented with sparite, single detrital grains of quartz and mica may be present; (e) – dolomite limestone with siliceous substance in pores, single fragments of fauna and terrigenous components are also noted; (g) – poorly sorted conglogravelite with a sparite matrix, the fragments contain limestone, flints, quartzite, granite, quartz and feldspar; (z) – dolomite limestone with siliceous substance in the pore space; (i) – organogenic-detrital limestone with fragments of limestone and faunal remains, single detrital grains of quartz are found; (k–m) – thin sections of limestones from the Northern Tectonic Zone, mouth of the Lemmingovaya River: (k, l) – organogenic-detrital limestone with a large number of various faunal remains and single detrital grains of quartz and feldspar, microlenses of siliceous substance may be present; (m) – organogenic and organogenic-detrital “Kolymiev” limestone.

Download (955KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Geochemical and petrographic characteristics of Wrangel Island limestones. (a) – distribution of chondrite-normalized REE (Anders, Grevesse, 1989), legend: 1–4 – Central tectonic zone: 1 – carbonate rocks of the “lower” and “upper” strata of the Krasny Flag River; 2 – Middle Carboniferous limestones of the Neizvestnaya River; 3 – Middle Carboniferous-Permian limestones of the Neizvestnaya River; 4 – presumably Permian limestones of the Neizvestnaya River; 5 – limestones from the Northern tectonic zone, Lemmingovaya River; 6 – limestones with positive Ce-anomaly, Neizvestnaya River; (b) – Sr/Ba–Sr/Rb ratio diagram (Zhang et al., 2017), for legend see Fig. 5.

Download (650KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Correlation of Carboniferous and Permian deposits in the regions of the Eastern Arctic. 1 – conglomerates; 2 – sandstones; 3 – mudstones and shales; 4 – siliceous mudstones and shales; 5 – flints; 6 – limestones; 7 – evaporites; 8 – pyrite; 9 – manganese concretions; 10 – levels of faunal finds (a – according to literature data, b – new finds by the authors of the article); 11 – angular unconformity; 12 – tectonic contact.

Download (970KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».