докембрийские рифтогенные вулкано

ДОКЕМБРИЙСКИЕ РИФТОГЕННЫЕ ВУЛКАНО-ПЛУТОНИЧЕСКИЕ
АССОЦИАЦИИ КАК ОСНОВА ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПОСТРОЕНИЙ
(НА ПРИМЕРЕ БАШКИРСКОГО МЕГАНТИКЛИНОРИЯ)
С. Г. Ковалев
Институт геологии Уфимского научного центра РАН, Уфа, [email protected]
Вопросы геологического строения, формационной принадлежности и отдельные аспекты формирования разновременных эпиконтинентальных рифтогенных структурно-вещественных комплексов
(вулкано-плутонических ассоциаций), развитых на территории Урала, с различной степенью детальности рассматривались в течение последних 20-30 лет. К настоящему времени установлено, что эти комплексы относительно широко распространены в пределах всего Урала, но наиболее полно и разнообразно (с точки зрения разновременного набора формаций и их сохранности) они представлены на территории западного склона Южного Урала. При этом большинство исследователей склоняются к мысли о том, что рифейско-раннепалеозойский временной этап развития региона не может быть описан в
рамках модели единого, длительно и закономерно развивающегося континентального рифта. В истории его эволюции выделяют: – раннерифейский этап, представленный терригенными грубообломочными отложениями, входящими в состав айской свиты, щелочными вулканогенными породами
Навышского (161560 млн. лет) комплекса и дифференцированными интрузивами диабаз-пикритового
состава Шуйдинского комплекса; – среднерифейский этап, характеризующийся широким распространением грубообломочных терригенных пород в составе машакской свиты, вулканитами контрастной
базальт-риолитовой формации (134830 млн. лет), Бердяушским плутоном гранитов-рапакиви
(134813 млн. лет), Кусинско-Копанским расслоенным интрузивным комплексом и Лапыштинским
комплексом дифференцированных интрузий диабаз-пикритового состава; – вендский этап, терригенные породы которого представлены конгломератами, гравелитами и песчаниками ашинской серии, а
магматические – щелочными вулканитами Аршинского, щелочными габброидами Миселинского и
меланократовыми сиенитами Авашлинского комплексов.
Детальный анализ распространенности вулкано-плутонических ассоциаций, условий их формирования, взаимоотношений с осадочными породами рамы и петрогеохимические особенности, слагающих их пород, позволили воссоздать геодинамические условия развития региона в позднем докембрии. Ниже приводятся обобщенные результаты этих исследований.
Рифтогенное развитие Южного Урала в раннерифейское время устанавливается довольно отчетливо по наличию в его типовом разрезе отложений айской свиты, присутствию вулканитов Навышского комплекса, габбро-диабазов Юшинского комплекса и диабаз-пикритовых интрузий Шуйдинского комплекса. Айская свита, представляющая базальные горизонты раннего рифея на Южном Урале,
слагается пестрым комплексом терригенных, вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород. Ее
типичные разрезы установлены в обрамлении Тараташского антиклинория. В целом, разрез пород айской свиты представлен плохо отсортированными, разно- и грубозернистыми песчаниками, гравелитами и конгломерато-брекчиями в переслаивании с потоками и покровами трахибазальтов, а также
прослоями и пачками туфопесчаников, туффитов и туфобрекчий [Маслов, Крупенин, 1991]. Вулканогенно-осадочная толща Навышского комплекса залегает с глубоким размывом и крупным угловым
несогласием на породах Тараташского комплекса и состоит из 4 горизонтов, сложенных вулканогенными породами. Морфологически магматические породы образуют потоки, покровы, а также дайки и
силлы, сложенные титанавгитовыми субщелочными и щелочными диабазами (метабазальтами). Жерловая субфация представлена штоками гиперстен-роговообманковых и пироксеновых трахибазальтов.
Литологические и фациальные признаки этих пород свидетельствуют о том, что они сформировались
в наземных континентальных условиях, сменяющихся прибрежно-морскими. Существенно однородный щелочной состав вулканитов, резкое преобладание лавовой субфации, модальный оливин и нередко нефелин, а также щелочной полевой шпат, позволяют отнести их к континентальной щелочной
оливин-базальтовой (трахибазальтовой) формации [Алексеев, 1984]. Интрузивные породы раннерифейского возраста представлены меланократовыми габбро и габбро-диабазами Юшинского комплекса,
1
которые широко распространены в пределах региона, образуя два субмеридиональных пояса, нерезко
разобщенных друг от друга: Лапыштинский, тяготеющий к зонам Караташского и Бердяушского
нарушений, и Юшинский, обнаруживающий пространственную связь с Зюраткульским разломом.
Кроме того, в зонах разломов присутствуют дифференцированные тела диабаз-пикритового состава.
Изучение вещественного состава и пространственного размещения терригенных, вулканогенноосадочных и магматических комплексов в пределах Башкирского мегантиклинория, показывает, что
геодинамические процессы на этой территории в раннерифейское время определялись эпиконтинентальным рифтогенезом. Из анализа всей совокупности геологических материалов видно, что в северовосточной части района (в современных координатах) тектоническая эволюция (в режиме растяжения)
дошла до формирования грабенообразных структур, заполнявшихся грубообломочным материалом в
«переслаивании» с щелочными эффузивами и пирокластикой. В юго-западном направлении структура
выклинивалась, превращаясь в систему тектонических нарушений (разломов), трассирующихся дайковыми поясами и дифференцированными интрузиями диабаз-пикритового и пикритового состава. В
южной части территории геодинамическое развитие «остановилось» на стадии разломообразования с
формированием дайковых поясов, трассирующих зоны тектонических нарушений.
Среднерифейский этап являлся временем наибольшего (исходя из современных представлений)
развития процессов эпиконтинентального рифтогенеза в докембрийской истории развития Южного
Урала. К настоящему времени на территории региона выделяются структурно-вещественные комплексы осадочных и магматических (вулкано-плутонических) пород, позволяющих с достаточной степенью надежности восстановить палеогеодинамические обстановки развития территории. Внутреннее
строение отдельных комплексов характеризуется наличием стратифицированных толщ, которые представлены переслаиванием осадочных (полимиктовые конгломераты – от валунных до мелкогалечных,
гравелиты, песчаники, алевролиты, углеродисто-глинистые сланцы и очень редко прослои карбонатных пород), вулканогенно-осадочных (туфопесчаники, туфобрекчии, туфы основного и кислого составов) и вулкано-плутонических (диабазы и пикриты в составе дифференцированных интрузивных тел,
метабазальты, диабазы, дациты и риолиты) пород. Считается, что обобщенный разрез этого комплекса, с угловым несогласием и размывом залегающий на породах юшинской свиты (R1), начинается с
базальных конгломератов и наращивается толщами, представляющими собой переслаивание пачек
терригенного материала различной размерности с потоками (покровами) метабазальтов, силлами метадиабазов и жерловыми фациями вулканитов основного и кислого составов. Эффузивные(?) разновидности магматических пород кислого состава, как правило, приурочены к верхним частям разрезов.
Причем, мощности отдельных горизонтов очень изменчивы и часто наблюдается выпадение из разрезов отдельных толщ, представленных как вулканитами, так и осадочными отложениями. Перекрываются породы Машакского и Шатакского комплексов песчаниками и кварцитопесчаниками зигальгинской свиты, хотя в отдельных случаях наблюдается непосредственное налегание зигальгинских пород
на более древние раннерифейские толщи юшинской и бакальской свит. Кроме того, в пределах региона широко распространены многочисленные разнофациальные магматические породы (Кургасский,
Яндыкский, Повольненский габбро-диабазовые и Лапыштинский пикрит-диабазовый комплексы),
представленные телами разнообразной формы габбрового, диабазового, диабаз-пикритового и пикритового состава. Дайковые серии этих пород приурочены, как правило, к региональным тектоническим
нарушениям.
Обобщенный анализ геологических материалов, приведенных выше, позволяет говорить о том,
что в «среднерифейское время» развитие территории западного склона Южного Урала, также как и в
раннерифейское, определялось эпиконтинентальным рифтогенезом. Эволюция палеорифтогенной
структуры характеризовалась своеобразной динамикой, а именно, максимальные растягивающие усилия сосредотачиваются в ее центральной части, где формируется серия грабенообразных структур,
которые заполняются грубо- (ввиду сформировавшегося расчлененного рельефа) и тонкозернистым
терригенным материалом. При таком развитии событий в этой области должно наблюдаться (и наблюдается) максимальное развитие вулканизма при большом разнообразии продуктов его деятельности
(интрузии, эффузивные и пирокластические фации), так как процесс раздвижения характеризуется
хрупким раскалыванием верхних горизонтов коры с образованием проницаемых зон тектонической
разгрузки, по которым происходит внедрение магматического расплава с опережающей флюидной
2
проработкой субстрата. Процессы дифференциации в подкоровом очаге и, возможно, контаминации в
его верхней части, приводят к образованию магм, различающихся как по основности (базальты, риолиты), так и по геохимическим характеристикам. В этом случае, при «далеко зашедшем» раздвиге», но
без полного разрыва сплошности континентальной коры, формирующиеся магматические породы будут обладать «промежуточными» (между типично океаническими и континентальными разновидностями) геохимическими характеристиками, что и наблюдается при анализе данных по машакским и
шатакским базальтам [Ковалев, 2004]. В северной части палеоструктуры процессы рифтогенеза и, как
следствие этого, формирующиеся структурно-вещественные комплексы пород должны несколько отличатся от описанных выше ввиду своеобразных динамических процессов развития. Формирование
узкого палеорифтового грабена, заполняющегося относительно тонкозернистым терригенным материалом, характеризуется и специфической эволюцией подкорового очага. Относительно слабая проницаемость верхних горизонтов коры приводит к тому, что в подкоровом магматическом очаге, генезис
которого обусловлен частичным плавлением мантийного субстрата ввиду декомпрессионной разгрузки при снятии давления, процессы дифференциации в субвулканических и гипабиссальных условиях
протекают с «большей полнотой» с образованием вулкано-плутонической ассоциации, породы которой отличаются большой пестротой геохимических характеристик из-за эволюции в условиях «полузакрытой» системы. При этих условиях тепломассоперенос, осуществляемый флюидной фазой, а также процессы внутрикамерной дифференциации в магматическом очаге приводят к формированию
крупного расслоенного плутонического тела (Кусинско-Копанский комплекс). Кроме того, здесь же
следует отметить, что наблюдаемые в настоящее время различия в степени метаморфизма пород, слагающих Кусинско-Копанский комплекс (северные «тела» превращены в амфиболиты, в то время как в
Копанском и Маткальском массивах степень метаморфизма соответствует зеленокаменной либо низам
амфиболитовой), также может быть обусловлена «геометрией» раскрытия палеорифтогенной структуры (т.е. динамическими аспектами ее развития). Так как клинообразное в плане ее строение, при изменении геодинамического режима (с растяжения на сжатие) в процессе «захлопывания» должно привести к тому, что более северные (в современных координатах) массивы подверглись большему давлению и как следствие этого оказались метаморфизованными в большей степени. Более того, анализ
геологических материалов по северному замыканию среднерифейской палеоструктуры позволяет
предполагать, что в этой области произошло расщепление палеорифтогенной структуры, при котором
Тараташский тектонический блок обособился в виде террейна, а ослабленные тектонические зоны
унаследованно развивались по более ранним грабенообразным структурам, в которых формировались
конгломераты айской (R1) свиты (ситуация близкая, но не тождественная наблюдаемой в Красноморской рифтовой системе в районе Синайской плиты). Специфическое строение южного замыкания палеорифтогенной структуры (район Кургасской антиклинали) также находит удовлетворительное объяснение, если анализировать данную ситуацию с точки зрения динамических аспектов ее общего развития.
Основными геологическими чертами строения этого района является наличие многоярусных
силловых залежей диабазов, а также отсутствие эффузивных производных магматической деятельности и грубообломочных терригенных осадков. Если использовать теоретическую модель, предложенную В.Н.Лариным [Ларин, 1980], то процесс сводообразования на начальных этапах развития структуры, обусловленный эволюцией подкорового субстрата, должен привести к тому, что в нижних горизонтах коры под действием растягивающих усилий происходит заложение вертикальных тектонически
ослабленных зон, а в верхней части, наоборот, уменьшение кривизны вызывает появление горизонтально ориентированных ослабленных зон (по типу трещин отслаивания), поскольку протяженность
внешних слоев в процессе изгиба становится больше внутренних. Результатом действия этого механизма является формирование многоярусных силловых залежей, что мы и наблюдаем в районе Кургасской антиклинали, строение которой характеризует собой южное замыкание среднерифейской палеорифтогенной структуры. Таким образом, в «среднерифейское время» в режиме растяжения были
сформированы системы разломов, трассирующиеся дайковыми поясами и серии грабеновых структур,
заполнявшихся грубообломочным материалом с широко проявленным эффузивным и интрузивным
магматизмом различной основности. «Далеко зашедшее» развитие эпиконтинентальной рифтовой
3
структуры во многом определялось динамикой процесса, что привело к определенной зональности в
строении среднерифейского палеорифта.
Вендские осадочные отложения Урала разделены на два региональных стратона – ашинский
(верхний венд) и серебрянский (нижний венд). Их верхняя граница оценивается в 570±20 млн. лет,
нижняя – 650±20 млн. лет [Стратиграфические..., 1993]. Для магматических пород вендского уровня
характерен отчетливо выраженный щелочной уклон и значительная рассредоточенность по территории региона. Большинство исследователей вендские магматические породы объединяют в Аршинский,
Уванский, Авашлинский и Миселинский комплексы. Вендские вулканиты Аршинского трахибазальтового комплекса стратиграфически и территориально тесно связаны с грубообломочно-сланцевыми
отложениями аршинской свиты, венчающей разрез докембрийских отложений восточной части Башкирского мегантиклинория. Комплекс сложен эффузивной фацией, объединяющей продукты излияний
с эксплозивными вулканическими породами. Лавовая субфация представлена потоками метабазальтов
и метабазальтовых порфиритов. Эксплозивную субфацию составляют разнообразные пирокластолиты
от тонко- и мелкозернистых до грубообломочных агломератовых туфов. Эти особенности вулканитов
свидетельствуют о формировании их в меняющихся субаэральных и подводных прибрежно-морских
условиях в результате деятельности вулканов центрального типа [Алексеев, 1984]. По петрогеохимии
метавулканиты комплекса ближе всего к континентальной щелочной оливин-базальтово(трахибазальтовой) формации, проявляющейся в пределах жестких структур с развитой континентальной корой в связи с их активизацией. Уванский трахиандезитовый комплекс включает в себя магматические породы и ассоциирующиеся с ними щелочные метасоматиты локально развитые в Бакальском
районе среди терригенных толщ бакальской свиты (R1). Магматические образования комплекса представлены своеобразными вулканокластическими породами с лавовым цементом и включениям угловатых и остроугольных обломков, являющихся эруптивными и эксплозивными брекчиями, которые выполняют жерловину древнего вулканического аппарата. Цемент брекчий сложен миндалекаменными
пироксен-роговообманковыми трахиандезитовыми или трахиандезит-базальтовыми порфиритами. Неотсортированные обломки – кварциты, лейкократовые граниты, метадиабазы, известняки и др. Миселинский комплекс щелочных габброидов представлен калий-натриевыми субщелочными диабазами –
эссексит-диабазами, пространственно и структурно приуроченными к зонам региональных нарушений. Обычно тела комплекса образуют единичные дайки и реже силлы. Щелочные габброиды
Авашлинского комплекса объединяют калиевые разности и их своеобразные высококалиевые и титанистые меланократовые породы. Калиевые щелочные габброиды развиты в юго-западной части Башкирского мегантиклинория.
Рассматривая эволюцию вендского магматизма в целом и опираясь на положение о том, что щелочные породы характерны для начальных стадий континентального рифтогенеза, необходимо отметить следующее: наличие аршинских щелочных вулканитов в ассоциации с ашинскими конгломератами свидетельствуют о формировании в вендское время в пределах западного склона Южного Урала
линейно ориентированных грабенообразных структур с щелочным типом магматизма, трассирующих
осевую зону палеорифтогенной структуры, заложившейся на относительно мощной, стабилизированной коре континентального типа. В то же время присутствие в пределах региона рассредоточенных
единичных щелочных интрузий и сложнопостроенных тел, принадлежащих к калиевой серии щелочно-основной формации подразумевает, что тектоно-магматическая активизация, связанная с рифтогенезом, проявилась на значительной площади. Причем, щелочной уклон магматизма (как эффузивной,
так и интрузивной фаций) свидетельствует о низких степенях плавления слабоистощенного мантийного субстрата и значительной глубине очагов магмогенерации (гранатовая субфация?), если принять во
внимание предшествующий ранне- и среднерифейский рифтогенез, магматические породы которого
представлены в целом основным рядом пород нормальной щелочности.
Подводя итог изложенному выше материалу, хотелось бы еще раз подчеркнуть, что детальный
анализ вещественного состава и геологического положения вулкано-плутонических ассоциаций и их
взаимоотношений с осадочными породами рамы (а не предваряющая принадлежность исследователя к
той или иной теории) ,позволяют с большой степенью достоверности воссоздавать геодинамические
условия и обстановки развития конкретных территорий.
4
Список литературы
Алексеев А. А. Рифейско-вендский магматизм западного склона Южного Урала. М.: Наука, 1984, 137 с.
Ковалев С. Г. Динамика формирования среднерифейской рифтогенной структуры (западный склон Южного Урала) // Докл. АН, 2004, Т. 396, №2. С. 219-222.
Ларин В .Н. Гипотеза изначально гидридной Земли. М.: Недра, 1980, 216 с.
Маслов А. В., Крупенин М. Т. Разрезы рифея Башкирского мегантиклинория (западный склон Южного
Урала) / Информ. Мат-лы. Свердловск: УрО АН СССР, 1991, 172 с.
Стратиграфические схемы Урала (Докембрий, палеозой) / Межвед. Страт. Комитет России. Екатеринбург,
1993, 152 с.
5