Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Глубинное строение и эволюция земной коры Урала

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Глубинное строение и эволюция земной коры Урала"

КСЫШТ РОССИЙСКОЙ ФШРА1Щ ПО ГЕОЛОГИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ НЕДР

российская академия наук

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ

., ИНСТИТУТ им. А Л.КАРПИНСКОГО (ВСЕ1ЕИ)

'! >1

- ^

На правах рукописи Е2РЛЯНД НАТАЛЬЯ ГРИГОРЬЕВНА

ГЛУЭДННОК СТРОЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕШОЙ. КОРЫ УРАЛА

Специальность: 04.00.01 - Общая и региональная гоология

и

04.00.12 - Геофизические методы поисков и разведка полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора ге олого-ыинв ралогических наук

Санкт-Петербург 1995 г.

Работа выполнена во Всероссийской научио-исспедоватедьском геологической институте им. А.П.Карпинского (ВСЕГЕИ).

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогичеоких наук,

Ведущая организация - "Уралгеолкои"

Защита диссертации состоится марта 1995 г.

в чаоов на заседании Диссертационного Совета д 071.07.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при ВСЕГЕИ.

Адрео: 199026, Санкт-Петербург, Средний пр.; 74, ВСЕГЕИ. Фако (812) 213-57-38

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСЕГЕИ. Автореферат разослан " февраля 1995 г.

академик Д.В.Рувдквист

доктор физико-математических наук, профессор Т.Б.Яновокая

доктор геопого-минералогичеоких наук Ю.Р.Беккер

Ученый'секретарь Диссертационного Совета

канд. геол.-минер.наук

К.В. Митрофанова

ОШЯ ХАЕШЕРЙСША РАЕОГЛ

Актуальность темы обусловлена, с одной стовоны, общенаучный интересом к Увалу как к одной из планетавиых структур За млн, познание глубинного строения и эволвдии литосферы котового ваяно для понимания развития Земли в целом; с другой стороны, практическими задачами расшивания минерально-сывьевой базы Увала, в пацпуо очеведь за счет поисков "скдатих", не выходящих на дневную поворхпость шсторовдвнми. Пои вешенин подобных задач глубинное строение является одним из важнейших факт оно в прогноза полезных ископаемых.

Цель работы заключается в разработка на основе комплекса геолого-геофизических данных объемной модели земной коры Увала а расшифровки эволюции глубинного строения региона в течение позднего протерозоя г- фаневозоя.

Основнш_зазача. В процессе работы вешались'как задачи, связанные с общими вопросами изучения глубинного строения и эволюции литосфзры Земли, так и задачи, непосредственно касающиеся строения и развития Урала. К первой группе задач относится разработка принципов типизации разрезов земной коры применительно к изучении крупных тектонических -регионов; исследование возможностей выполнения палеовокоасгоукцай глубинного строения коры для саз личных этапов геологической истории на основе геолого-геофизических данных и разработка методики пространственно-временного изучения глубинного строения земной кош линейных склад-чатах систем, к которым относится Урал. ;

Задачи второй группы включают изучение глубинного отроения земной коры Увала на основе комплексной интерпретации геолого-геофизических (грави-магнитоыетвических, сейсмических и дв.)' материалов по Увалу в сопгеделыши теввятовяям; районирование изучаемого региона ло типу глубинного строения коры; составление карты глубинного ствоения Урала а сопредельных территорий масштаба 1:1 ООО ООО; изучение эволюция земной коры региона в позднем протерозое - фанерозое; анализ связи минерагении Увала с глубинным строением коры, выявление рудоконтволинующих элементов глубинного строения на отдельные виды полезных ископаемых.

Основные защищаемые долоизния:

I. Предловениая классификация до драэде ланий земной хоры по-

зволяет с помощью набора индикаторных параметров (главные -коэффициенты основности л диффоренцироваикостя, дополнительные ~ МОЩНОСТЬ К01)Ы Н ОТИДШ1Я СКОГ.ООГЬ ПРОДОЛЬНЫХ ВОЛН в консолидированной кода) выделять при типизации сазвезов коры исследуемых регионов типы и подтипы ковы, сформировавшиеся пси опрзделенных тектонических режимах.

2. Разработанная методика пространственно-временного урчания глубинного строения земной коры линейных складчатых систем, основанная на идеях информационно-статистической теории интерпретации (физических полей и на принципа актуализма, позволяет создать как статическую объемную модель коры изучаомого региона, так и восстановить эволюцию глубинного строения коры во времени.

3. Уральская складчатая система гетэрогенна по своему глубинному строению и разделяется на три области, различающиеся типом коры: I) Западную область с корок континентального типа (вну-трикратонного, певикватонного, рифгового и смешанного подтипов), которая по глубинному строению и развитию ближе к кора Восточноевропейской платформы, чем остальных уральских структур; 2) уникальную по глубинному строению Центральную шовную зону глобального масштаба (Тагило-Магнитогорскую мегазону), уходящую в мантию на глубину более 400 км, ч корой, сформированной в палаозоо

и относящейся по своим параметрам к оствоводузшому типу; 3) Восточную область с авхаиско-пвотерозойской корой континентального типа (интенсивно регенерированного и слабовегеневивованного подтипов), подвергшейся регенерации в палеозое.

4. Основная особенность эволюции земной коры Урала - незавершенность развития коры Центральной, Тагило-.Лагнктогорской ме-газоны, остановившейся на оотроводукяом этапе цикла Уклсона и но прошедшей заключительного, континентального, в то время, как другие фановозойские складчатые системы мира этот этап формирования коры прошли; этими причинами мокат быть объяснена концентрация значительных запасов энергии в недрах современного Урала.

5. Глубинные критерии регионального прогноза но отдельные вида полезных искодаомых, предполагающие-использоваш.э элементов глубинного строония в качестве рудоконтсолирующих при составлении пиоигазно-металломническах и прогнозных поиеталызых, карт, позволяют повысить эффективность поисков масторокде-ний полезных ископаемых, в первую.очередь "скрытых". ,

Научная новизна. На основе сравнительного анализа параметров литосферы различных тектонических структур Земли разработана новая классификация подразделении земной коси, которая отличается тем, что вповвыо выполнена оценка информативности разли-чпах параметров косы и установлен набор параметров-индикаторов типов и подтипов копы, сформировавшихся при опрздело иных текто-1ШЧОСКПХ режимах.

Впервые проведен анализ изменения параметров кош, со тшов а подтипов в процессе эволюции Земли (цикла Уилсона и малых циклов) и обоснована принципиальная возмонность вщолнания палео-роконстру/сций глубинного строения земной коры.

Разработанные принципы и методика пространственно-ввеменио-го изучения глубинного строения земной коры складчатых систем отличаются широким использованием информационно-статистических методов и 03.Л на вссх этапах комплексной интерпретации геолого-гесфцзачаских данных. Предложенная методика позволяет наряду с созданием объемной (пространственной) модели коры, отразить ее эволюцию во времени в вида серю: палеоглубинных схем, что и реализовано для Урала. Подобные построения до сих пор но выполнялись.

Составлена совместно с другими исследователями первая карта глубинного строения земной ковы Урала (масштаба 1:1 ООО ООО), иредетавлящая собой ее объемную модель.

Впервые показано, что Западная область, вклвчагацая Западно-Уральскую зону складчатости, Центрально-Уральское и Башкирское поднятия, по глубинному строению и истории формирования земной коры ближе к Восточно-Европейской платформе, чем к другим Уральским структурам; выявлено широкое распространение под Западным склоном Урала коры рифтового и пердкратонного подтипов; установлен особым тип коса Тагило-Магнитоговской.кзгазоны, предположительно, законсервировавшийся на островодунном этапе развития; дана новая интерпретация природы Восточной области Урала; показаны коренные различия глубинного строения и формирования кора Тагило-^агнитогорской а восточных уральских могазои.

Разработанные совместно со специалистами в области металлогении Увала глубинные критерии регионального прогноза на отдель-ныо виды полезных ископаемых впервые использованы при составлении прогнозных помзтальных карт региона.

Практическая значимость. Разработанные новая классификация подвазделаний земной коры, методика комплексной интерпретации геолого-геофизических данных, принципы и методика составления карта глубинного строения земной кода и принципы палеоглубинных реконструкций могут быть использованы пси изучении глубинного строения на только Увала, но и других крупных тектонических регионов, в первую очередь, фаневозойсккх складчатых сисге.м. Карта глубинного строения земной коры, палеоглубинныз схемы и вытекающие из них .новые выводы о строении и развитии земной коры Урала могут бытг использованы для реизняя тектонических и пво-гнозно-металлогенических задач, для палеогеодинамических реконструкций и для разработай стерэоматалдогенических моделей крупных тектонических структур региона; кроме того, они могут быть привлечены при изучении глубинного строения и развития в целом территории России или Евразии.

Ре а лизация ре зу льта т ов рабо ты. Материалы по глубинному строению Урала использованы при иеталлогеничаском анализе во ВСЕ1ЕИ: элементы глубинного строения введены в лометалышо прогнозные карты Урала на ряд полезных ископаемых: хром (И.В.Луцкина и др., 1981), бокситы (Р.И.Евошвская и др., 1982), нелезо (А.П.Казак, П.С.Пвямоносов и др. , 1982) и в Кэталлогеническую карту Урала масштаба 1:1 ООО ООО, 1987 (ред. А.И.Ыареичев, И.А.Петрова) -и в Уральском отдалении РАН (Глубинное строение, тектоника, металлогения Урала, 1986/ ред.' А.М.Дцмкин). Эти материалы слукат основой при изучении глубинного ствоения отдельных районов Урала в более крупном масштаба; они привлекались также при изучении глубинного строения и геодинамики СССР (Глубинное строение и геодинамика литосферы, 1983 / вед. А.А.Смыслов).

Апробация работа. Результата работы на разных стадиях ее выполнения докладывались на Ученом Совете ВШЕЙ (1975, 1961,1994), на Съездах по постоянному геомагнитному полю и палеомагнетизму (1970, 1974, 1986 гг.), на заседаниях Всесоюзного тектонического комитета (1979, 1989), на уральских геологических и металлогени-ческих совещаниях (1977,. 1984, 1987, 1991, 1994), на геологических конференциях я совещаниях Республики Коми (1979,1984,1993), на кафедре геофизики Московского университета (1978, 1981 гг.), в институтах геологии (1977) а геофизика (19Э7) УНЦ АН ССОР, а т^кве неоднократно в ¡Ж) "Урадиология", "Долявноувадгеология" в на геофизической оекции ЛОЕ.

Публикация работы. Основные положения опубликованы в двух монографиях и 52 статьях, а также отражены не карте глубинного строения земной коры Урала масштаба 1:1 ООО ООО, главным редакторе« которой является автор.

Дачный вклад автора и использованные мата риала. Автор более 25 лет занимается изучением глубинного строения Урала. На основа анализа а синтеза геолого-геофизических материалов по УралУ и анализа глубинного строения литосферы других регионов им разработаны принципы и методика пространственно-временного изучения глубинного отроения.линейных складчатых систем. Лично автором и под его руководством выполнены статистический анализ гравитационного и магнитного полей Увала и сопредельных территорий, трансформации поля силы тявдста с составлением карт локальных и региональных аномалий, массовые (более 1000) расчеты глубин ло гравитационным и магнитным аномалиям, комплексная количественная интерпретация геолого-геофизических данных по серии профилей вкрест простирания Урала, районирование региона по типу глубинного строения земной коры и пале©реконструкции глубинного строения Урала для важнейших эпох его развития в рифее-фанерозоз.

Карта глубинного строения земной коры Урала составлена автором (гл. редактор) по разработанным им принципам и легенде совместно со специалистами уральских научно-исследовательских и производственных организаций.

. При изучвнии глубинного строения земной коры'Урала исполь-•зоааны следующие материалы: I) карты гравитационного а магнитного полай разных масштабов, 2) сейсмические данные по Уралу и сопредельным платформам, 3) результаты ШЗ, ШИ и других геофизических методов, 4) петрофизичвские данные, включая результаты измерения физических свойств пород при геологической.съемке Масштаба 1:50 ООО, 5) геологические карты разного масштаба а результаты бурения, 6) материалы по магматизму, тектонике, истории геологического развития, металлогении Урала,. 7) карта геологических формаций Урала масштаба 1:1 ООО ООО под рад. О.А.Кондаайна (1990), 8) тектонические карты Урала масштаба 1:1 ООО ООО под редакцией: И.Д.Соболева (1983), А.В.Пейве и др. (1987) - и другие материалы.

ОбьеМ-одботц. Диссертация состоит ,-.»з 2-х частей, 6 глав, введения, заключения и списка литературы - 412 наименований. Она содержит 300 страниц машинописного текста, 46 рисунков, 2 таблицы

и сопровождается придоааназм в вида карта глубинного строения земной коры Урала аа 6 листах.

Работа выполнена во ВСЕЕВИ в отдала геологии и полезных ископаемых Урала и Западной Сибири. Автор искренне благодарен за доброжелательность * внимание, полезные совета и поддержку А.С. Семенову, Р.М.Деминицкой, Н.Б.Довтман, С.Н.Иванову, Л.И.Красно-му, А.М.Мараичсву, Л.Н.Подсосовой, В.',¡.Рыбалка, БЛ.Рыгвму, Г.П.Та$ееву. Автору хочется выразить глубокую признательность сотрудникам отдала Урала, с которыми он работает (или работал) в течение длительного времени: Г.Н.Еазилевкч, Р.Х.Бичурину, В.М.Вашкович, А.Р.Воронцовой, Л.Д.Солдатанковой, и.л.Слижевой, Т.В.Терещенко, М.ЮЛернышеву, своим коллегам во ВСЕГЕИ: В.П.Во-долазской, А.А.Духовскоыу, Р.И.Ерошевской, А.П.Казаку, 0Л,Кон-диайну, А.Г.Комарову, К.Н.Котову, Н.В.Дуцкиной, Б.К.Львову, А.А.Нечаевой, И.А.Петровой, В.В.Покровскому, Н.А.Румянцевой, Н.Г.Чижовой, К.Л.Шшлевой, С.В.Щербаковой, Л.В. и Н.К.Булиным, а.с.Егорову, л.Ш.Ыагвдт, Г.И.МартыновоЯ, Д.М.Ыилытайну - а своим коллегам - уральским геофизикам: Е.Н.Ананьевой, О.В.Бал-лавину, Ё.Б.Еельтонавой, А.А.БушавУ , Б.В.Дорофеаву, В.СДружинину, Ю.В.Кукоау, И.В.Задорокцевой, К.АЛСривдову, Н.В.КУзнацо-вой, И.С.Огаринову, Н.И.Рудицз, Ю.З.Сегалю, В.Б.Соколову, И.Ф. Таврияу, А.А.Цветковой, О.В.Шкутовой и многим другим. Общанш и работа с ними всегда были интересны и плодотворны.

Автор хранит благодарную.память о Ю.Е.Ыолдаванцаве, научившем его по-новому понимать геологию Урала.

основное ссдаршив РАБОТЫ вевдевдв

Исторго изучения глубинного строения Урала с некоторой долей условности можно разделить на два этапа: "досайсиический" (до начала 70-х годов) и "оейсмический" (с конца 60-х и по настоящее время). В "лосейсмический" период, неразрывно связанный о именами таких выдшцихся геофизиков, как Е.М.Ананьева, Е.Б.Бельтонева, Б.В.Дорофеев, О.В.Шкутова, единственным материалом исследователей были гравитационное и магнитное поля, интерпретация которых проводилась, в основном, качественно, путем визуального сопоставления с геологическими данными. Полученные результат дали многое для понимания тактоники верхних структурных этажей, однако глубин-

ноз строение земной ковы Увала по-прегнему оставалось "воцыо в себе".

"Сейсмический" этап знаменует собой переход к планомерным сейсмическим исследованиям Увала. В результате профильных глубинных сейсмических зондирований ГСЗ чевез Увал (А.Н.Антоненко, В.С.Друаинин, А.В.Еговкин, С.Н.Кашубин, В.М.Рыбалка, Н.И.Хале-ван, Б.А.Хвычав, H.i.l.Чернышев л до.), площадного изучения земной ковы упвугкш волнами промышленных взрывов (Н.И.Халевин и дв.), профильных исследований MOB в вавиапте рудной сейсморазведки (Ю.П.Авзркин, А.А.Колзчин, Ю.П.Кенышжов, А .И.Назаров, В.Б.Соколов, Ю.З.Сегаль и дв.) и MOB -ОГТ (Н.К.Юнусов и дв.) была получены качественно новые представления о глубинной структуре литосферы Урала.

Параллельно шивоко внедвяются математические метода интерпретации граштационного а магнитного полой на ЭШ, что позволило перейти к анализу а обработке полай на осповэ строгих количественных критериев, репать обратную задачу гвави-магнитомотриц, а тагам выполнять комплексную количественную кнтошветащю гоо-лого-геофизлческих данных, включая сайсяшческне (О.В.Бзллавла, Н.Г.Бевлянд, И.С.Огавиаов, В.М.Рыбалка, Б.Г.Семенов, И.Ф.Таввин, А.А.Цветкова, А.В.Цдр.улъский и др.).

В конце шестидесятых годов начато такзе изучение геоэдект-раческого развзза литосфзва Увала с помощью маиштотеллувических ттдов Ш3 н MUI (Л.Г. Дьяконова а дв.), изучение aro теплового поля (Ю.П.Булашешч, В.Ц.Сальников), цалеомагнитные (А.Г.Комаров, Н.Ф.Данукалов, Р.А.Минибаев, Д.1.1.ПечзвгашЁ, И.А.Свяжша н др.) и геодинамическив (А.Д.Алейников л дв.) асслздованвя. Эти ваботы имеют большое;значение для понимания эволюции литосферы региона, однако они носят фрагментарный характер и такие огромные территории, как совав Увала, этими методами на изучены.

Дальнейшим синтезом всаго яодшлакса гзолого-гаофазичзских данных является районирование региона по характеру глубинного строения ковы. Выполненное сначала, для Юнного Урала (И.С.Огавинов, 1973), затем для'Среднего (В.М.Рыбалка, 1976), Северного, Приполярного и Полярного Увала (Н.Г.Берлянд а дв., 1976) и, наконец, дзяУвала в целом Ш.Г.Барлянд," 1979; Е.М.Апааьева, 1981; Б.П.Рыаий и др., 1987). Из-за неразработанности принципов типизации разрезов коры пвп изучения крупных тектонических, регионов, разные авторы о разных позиций .подходили к вндадошш. подраздзлз-шШ коры.

Часть I. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ ЗЗШОЙ КОРЫ КРУПНЫХ 1ШОНИЧ2СКИХ РЕГИОНОВ

Глава I. Принципы типизации разрезов земной ковы

Впервые представления о типах ковы - континентальном и океаническом - было введено Б.Гутенбергом, позднее к ним был добавлен еще переходный оствоводуиный тип. Более двобные подразделения ковы (т.е. подтипы) выделяются, начиная с 60-х годов, Р.Ы. ДвменицкоЙ (1961, 1975), Г.С.Гуварием, И.С.Соловьевои (1963), П.Н.Кропоткиным (1964), Э.Э.Фотиади (1964), Л.В.Витте (1981), В.В.Белоусовым, Н.И.Павленковой (1985), Л.Э.Левиным, В.Е.Хаиным (1987) и дв. В то же время пви изучении конкретных вегионов районирование, в основном, выполняется по тектоническому принципу и затем дается хавактевистика глубинного ствоения выделенных зон. Впервые Ю.И.Сытиным (1979, 1981) пви составлении карты глубинного ствоения СССР предложен параметрический подход к районированию больших территорий по типу ствоения ковы, позволивший выполнять классификацию разрезов коры на основе одного и того же набора параметров.

Чтобы наполнить районирование по типу отроения коры геологическим содержанием, для различных вегионов мира были исследованы связи тектонических структур с глубинным строением, характеризуемым набором параметров коры.. При анализе привлекались структуры, выделенные с позиций тектоники плит, как наиболее тесно связанные со строением литоофзры.

Нами введено понятие к о в о т и п, аналогичное по своему оодевяюдию токтонотипу или стваютипу. В качестве коротала рассматривается земная кора одной ила нескольких тектонических структур, типичных для данного класса структур и наиболее полно изученных сейсмическими и другими геофизическими методами.

Был выполнен сравнительный анализ альтернативных моделей земной коры, показавший, что более сложные являются развитием (о появлением новой информации) более простых. На современном уровне знаний наиболее предотааитвльна четырехслойная модель Н.К.Булина (1985). В полном объеме она реализуется менее, чем в 50 % случаеь. Трехслойная модель Н.И.Павленковой (1973, 1980) и Г.В.КваснопвЕцевой (1985) есть разновидность четырехслойной в случае, когда не прослеживаются сейсмические границы между слоями П и Ш четырехслойной модели, а двухолойная - когда не фикси-

отются границы мезду слоями 1 я 1, 1Ü а Ш.

Использование той или иной медали зависит <oi дали коккретно-го наследования. Пт изучзшш датахшояо .езЯышчоского vas va за разумно привлекать сложную модель. Лага язутанаа глубинного строения крупных регионов на основе комплекса хаолого-геофазических данных при наличии отдельных сейсмических профилей рационально использовать более простую модоль коры, что позволяет, во-лор-вых» активно использовать гравитационное и магнитное поля и, во-вторых, на базе единого подхода выполнять типизацию разрезов ковы в дазных районах пира, с разной детальностью изученных сейсмическими методами-

В силу указанных причин., наш использована модель зомной кори, включающая вулканогонпо-осадочний мегаслой и консолидированную кору* которая состоит Лз .верхней Х'"гран-ито-гнойсовый" мега-слой) л нияней коли., .объединяющей,, ш «свою очередь, "базальтовый" ■ мегаслой л "\ко.ро-мантийный" '„слой. ¡Названия слоев понимаются нами как имена ;сойстаанныо ж :не (отражаю! ¡вещественного состава слагающих их пород. .Основные яаламэзяш земной .коры - мощность и скорость лродолъных волн гкофы з щагщгг/я {(;н.к „ j£K }„ консолидированной ( Нк к1Гк.ц •) и :шгане2 шона Sí ЙЦ« „ tij^ ""гранито-гнейсово-го" ( нгр , ifrp '.)., ЛбазадяжшогаГ t¡[ iH^ „ -щ* ') мзгаслоев и "коро-маатийного" слоя ■( Н.л.и „ Л» «котехь в верхнем слое мантии

(1Г„), коэффициент ^сновнокш характеризующий

внутреннее строение консолидированной коры, и коэффициенты диффе-ренцированности á я в сВД^ае коры океанического ти-

па с р-uo ,4y=ymax-í(nin ( J-=Hh.r7Hk ). характеризующие степень надушенности коры в рассматриваемой зоне. Дополнительные параметры - степень васслоэнности коры и наличие, количество, мощность, положение в разрезе волноводов. Обе эти характеристики имеют большое значение для понимания геодинамичоских обстановок, однако, во многих регионах по имеющимся сейсмическим материалам их трудно оценить количественно.

Типы и подтипы коры и их параметры, полученные на основа материалов по одному или нескольким коротипам, сведены в таблицу I: Следует подчеркнуть, что выполненная типизация не претендует на всеохватность. Рассматриваются только типы и важнейшие подтипы коры л дается их краткая характеристика.

В предложенной классификации КОНТИНЕНТАЛЬНЫЙ тип, характери-

зующийся наличием извитых "гранито-гнейсового" и "базальтового" мегаслоав, разделяется на ряд подтипов. ВНУЗРИКРАТОНШЙ подтш характеризуется равновесным, стабильным строением консолидированной косы, пологими сейсмическими границами, резким переходом от коры к мантии (мощность переходной зона менее 3 км), общи возрастанием в мантии до глубин 800 км значений скорости. Асте-носфеиный слой представляет собой маломощную зону пониженных скоростей на глубине 95-110 км (Р.Масс, 1987). РШГОЗИЙ подтип отличается повышенной основностью "консолидированной" коры.преобладанием в ее разрезе нижней ковы, повышенной изменчивость*) мощности и внутренней структуры коры, расслооиностью до упругим свойствам. В юных рифтах мощность кора и "гранито-гнейсового" ме-гасвоя созко сокращены, коса подстилается астеносферным веществом. Мощность коры зрелых рифтовых систем увеличена за счет мощного слоя К-1,1, его наличие является одной из специфических черт коры рифтового подтипа. ЕЕРИлРАТОШЫЙ подтип характеризуется сокращением мощности консолидированной коры, преобладанием в ее разрезе "гранито-гнойсового" мегаслоя, пониженной основностью. Резко увеличена мощность вулканогенно-осадочного мегаслоя, строенио коры неустойчиво. ОРОШННШ подтш отличается резким увеличением мощности коры,и "гранито-гнейсового" мегаслоя, наличием т.н."кор-ной гор", пониженной основностью, повышенной расслоенностью коры и дифференцированностыо ее строения, присутствием многочисленных мощных волноводов. Аотеносферный слой расположен глубже: Ка= 125 1Ш (100-150 км), чем под древними кратонами и.обладает большей мощностью: 70-90 км (В.В.Рябой, 1979), ПОСТОРОГШШй подтш характеризуется увеличением мощности "гранито-гнейсового" мегаслоя, но в меньшей степени, чем орогенный подтип; отсутствуют "корни гор".

ОКЕАНИЧЕСКИЙ тип характеризуется минимальной мощностью кори и отсутствием в ее разрезе "гранато-гнейсового" мегаслоя. 1.ЕШШ-ШШТАДЬНО-РИФТОВЫй (краснодарский) подтип отличается сложным, сильно дифференцированным строением коры с резкими перепадами глубин залегания границ раздела и подъемом астеносферного. вещества (Д.В.Моней и ДР., 1985; G.Hi о до ль, 1985). СРЩЙШНО-ОЖАЫИК-СКИй подтип характеризуется изменением мощности коры от 0 в осевой зоне рифтового грабена до 10-12 км под склонами-хребта, высокой диффзренцированностью строения коры. Кора подстилается веществом астеносфорного слоя, выходящим на дно океана в рифтовом

к *

ущелье. Подтип ГЛУБОКОВОДНЫХ КОТЛОВИН отличается стабильностью строения, пологими границами.-Коса подстилается нормальной верхней мантией. Средняя мощность лдтосфэси 60 км, под най повсеместно распространен мощный астеносцврный слой.

В качества переходных типов, кроме общепризнанного конструктивного островодагшого, нами ввдэлан «зада деструктивный афарский тип. А на шз имеющихся материалов показал, что в областях перехода атлантического типа (пассивные окраины континента) отсутствует кора переходного типа: кора континентального и кора океанического типа резко сочленяются (без зоны промежуточного строения) по крутопадающему глубинному разлому (Бзляевский H.A., 1981; Геофизика, океана, т. I, 1979).

ОСТРОВОДУЫШй тип характеризуется большим диапазоном изменения мощности коры - от 8 'до 48 ¡см, при этом земная кора зрелых островных дуг по мощности сопоставима с континентальной, но отличается от нее особенностями внутренней структуры (Пущаров-ский U.M. и др., 1987). Консолидированная кора характеризуется повышенной основностью, преобладанием в разрезе нивней коры над верхней - "гранито-гнейсовым" мвгаслоом, вплоть-до его полного отсутствия. Кора может быть разделена на 5 подтипов. ЭМБРИОНАЛЬНЫЙ подтип по внутренней структуре (консолидированная кора целиком состоит из "базальтового" мэгаслоя) идентичен коре океанического типа, отличаясь от нее лишь большей мощностью. НАЧАЛЬНО-'ОСТРОЮДШШЯ подтип характеризуется, большей мощностью коры, в разрезе появляются участки развития пород "гранито-гнэйсового" мегаслоя. РАННЕОСТРОВОДУШЫЙ подтип значительно превышает по мощности предыдущий подтип, а разраза коры почти повсеместно присутствует маломощный "гранито-гнэйсовый" мегаслой. ПОЗДНЕ-ОСТРОВОДУЛШЙ подтип характеризуется мощной корой и преобладанием в разоззе ншшэй коры. ' ИРЕДКОНТИНЕНТАЛЬНЫЙ - еще более высокой мощностью коры, наличием развитого "гранито-гнайсового"мэ-гаслоя при обвдм пса обладании в разраза нижней коры. Два последних зрелых подтипа отличаются присутствием в низах коры мощного "коро-мантийного" слоя и интенсивно дифференцированным строением коры,

К А®ДРСКОМУ типу относится кора областей перехода от континентальных рифтов (с корой континентального ¿ипа) к межконтинентальным (с корой океанического типа). В разреза консолидированной коры преобладает нижняя кора, представленная "базальтовым"

иекасяоем. "Гранито-гнейсовый" мегаслой певаработай и насыщай основными интрузиями, т.е. является "промежуточным" no С.Мюллеру £1381). Строение косы отмечается высокой сложностью и дифференцировадностью.

Сравнительный анализ параметров земной коры, выполненный на базе данных о глубинном строении рассматриваемых типов и подтипов, позволил оценить степень информативности различных параметров при типизации разрезов коры. Анализ показал, что типы коры -континентальный,.океанический и переходные - могут быть вполне обоснованно выделены с помощью коэффициента основности ji с привлечением в качестве дополнительных параметров Нк,Нгр и lfK„ . Неразрешима с помощью любого набора параметров задача разделения переходных островодувного и афарского типов. Для ее решения долены привлекаться дополнительные критерии, в первую очередь представления об истории геологического развития региона.

Наиболее емкими и информативными параметрами при более дробной типизации разрезов земной коры - выделении подтипов - яоляюг-ся коэффициенты основности р и дафференцированности (или лу ), Нк и к . При »той область их применимости различна. Ори районировании континентов и их окраин (с корой континентального и переходных типов) наиболее чувствительный индикатором подтипа коры является набор коэффициентов (главный параметр) и ар . При анализе коры океанического типа - набор из трех параметров: н„ , tfKlt и ду.

Глава 2. Методика комплексной интерпретации геолого-геофази-ческих данных и принципы составления карты глубинного строения земной корм Урала

Методика интерпретации геофизических данных при изучении глубинного строения Урала была первоначально разработана применительно к интерпретации потенциальных полей (Н.Г.Еерлянд, 1968, 1969, 1971, 1974), затем она была значительно переработана и расширена, в первую очередь за счет разработки методики комплексной количественной интерпретации геолого-геофизических данных.включая сейсмические. Был выполнен анализ современных методов интерпретации физических полей с точки зрения возможностей их применения при изучении глубинного строения крупных тектонических регионов. Анализ позволил выбрать комплекс последовательно используемых

методов, оптимальный для условий линейных складчатых систем, к каковым относится Увал.

Обработка и комплексная интерпретация геолого-геофизических данных ло Увалу, как по любому крупному региону, может быть разделена на 4 этапа.

Анализ структур и физических полой и их трансформации (1-й этап)

Интерпретация выполняется на ЭВМ с помощью методов; основанных на аппарата математической статистики, теории случайных функций, теории фильтрации сигналов. Использование строгих количественных квитерие'в позволяет в значительной степени избавиться от субъективизма качественного рассмотрения полей, давления на интерпретатора тех' или иных геологических гипотез и представлений и получить объективные результаты.

Анализ структуры полай (1-й подаэтап) включает: I) районирование полей с помощью способа, основанного на применении скользящей автокорреляционной функции (Беввянд Н.Г., Розе Е.Н.,1971); 2) изучение статистических свойств поля на выделенных участках стационарного поля с помощью вычисления осведненной автокорреляционной функции и определения ее параметров,_ а также путем оценки первых моментов таких статистических паваматвов поля, как амплитуда, ширина, доминирующие простирания аномалий, степень линейности и анизотропии доля и др.; 3) выявление с псмощью последовательных автокорреляционного и певиодогранмного анализов различных по частотной характеристике классов аномалий, составляющих суммарное полз. По этой методике были обработана гравитационное (по площади в масштабе 1:500 ООО) и магнитное (по системе профилей) поля Увала а сопредельных территорий.

Разделение на составляющие (2-ой подъэтап) гравитационного поля выполнялось по площади (для всей территории в маоттабо 1:500 ООО, для открытой части Севера Урала - 1:200 ООО) о помощью метода осреднения Тихонова-Буланке с переменными радиусами 6-10 км, 25-50 км а 75-100км. Кроме того, по серии интерпретационных профилей проведены пересчеты гравитационного а магнитного полей на разные уровня верхнего полупространства.

Комплексная количественная интерпретация геолого-геоаиэических данных по ваз разам - решение обратной задачи интерпретации (2-й этап)

Применяемая в настоящей работе методика комплексной количественной интерпретации основана на представлении о земной коре как о целостной, слоен отстроенной, инвариантной система и предназначена для исследования глубинного строения районов, изученных различными геофизическими методами и имеющих большой объем геологической и петро^пзической информации, что позволяет вести интерпретацию по пути конструирования моделей, близких к заданным. Обратная задача решается с помощью методов информационно-статистической та о сил .интерпретации, развиваемой Ф.Ы.Голыианом, Т.Б.Яновской и другими исследователями.

Линейность уральских структур позволяет выполнять интерпретацию а двухмерном варианте по профилям. При комплексной интерпретации результаты всех геофизических методов, включая сейсмические, рассматриваются как вероятностные. При совместной интерпретации гвави-магнито-сейсалчаских данных сначала решается обгатная задача гравиметрии. Она заключается в построении по имелщамся геолого-петрофизико-сайсмическим данным и по результатам предварительной независимой интерпретации гравитационных и магнитных аномалий первого варианта разреза и в получении путем последовательного изменения геометрии разреза, включающего перебор различных сейсмических элементов (в первую очередь,границ и площадок), такой модели, пола от которой было бы достаточно близко к наблюденному. Полученные параметры разреза вводятся в процесс интерпретации магнитного поля: они либо жестко закрепляются, либо позволяют накладывать ограничения на область допустимого нахождения источников, создающих аномалии обоих полей. Многократное повторение этих операций и переход от одного поля к другому позволяет варьировать воеми параметрами среды и постепенно добиваться решения, удовлетворяющего всем полям.

Рассматаиваемая методика базируется на переборе решений линейной обратной задачи теории потенциала для различных вариантов строения среды, как это рекомендует В.Н.Страхов (1987, 1990 и др.). Двухмерная, линейная обратная задача решалась с помощью метода, разработанного ы.ю.Чернышевым (1991), основанного на сингулярном иазлояении матрицы и реализованного в виде про-

таимы на ЭВМ. Преимущество такого подхода к решению обратной задачи, по сравнению с ао традиционным решением на основе прямых задач, заключается в возможности вести направленный процесс изменения первого варианта модели в ctoboily повышения Устойчивости получаемого вешания, которая оценивается с помощью матрицы разрешения R , широко используемой в информационно-статистической теории интерпретации (Яновская Т.Б., Дорохова Л.Н.,1983).

В зависимости от масштаба интерпретация выполняется по разному комплексу геофизических данных: в масштабе 1:50 ООО - по • грави-магнито-сейсмическим данным, в масштабе 1:200 ООО - по грави-сейсмическим. При интерпретации земная кора разделяется на 2 этааа, для которых обратная задача рашаотся с разной детальностью: для верхнего этзка - в масштабе 1:500000 (верхний этак - до 6 км, нижний - от. 6 до 25 км) и в масштабе 1:200 000 (верхний этаж - до 10 км, яинний - от 10 до 50 км), для нижнего зтаяа - в более мелком масштабе. Значения плотности оцениваются по полю силы тяязсти, а на вычисляются по величинам скоростей. Это повышает общую информативность геофизических методов. До гравитационному полю, используемому активно, вьизляются латеральные блоки кора (или ее мегаслоев), по сейсмическим данным - су¿горизонтальный и наклонные границы раздела в литосфз-D3, зоны логтгешшх п повышенных скоростей и т.д.; нвоме того, независимая оценка параметров Tip и о* дозволяет ввести коэффициент I = ijp /о" , являющийся показателем расслоонности вещества земной коры.

Комплексная интерпретация геолого-геофизических данных по площади исследуемого региона (3-й этап)

На этом этапе комплексная интерпретация выполняется либо качественно - геологическое истолкование гравитационных и магнитных аномалий а изучение вещественного состава повод, либо с привлечением корреляционного анализа путам установления зависимостей меда аномалиями силы тяжести и рельефом сейсмических границ (Огаванол И.О., 1973, 1974 а др.; Семенов В.Г. а . др., 1983). На основе выявленных нами зависимостей построен ряд структурных кавт: по поверхностям гвааито-гаейсового я "базальтового" мегаслоев и меланскратового фундамента. .

Районирование региона по типу глубинного строения земной ковы (4-ый этап)

районирование Урала и сопредельных территорий выполнено в масштаба 1:1 ООО ООО на основе принципов, разработанных в настоящей работе. Для каждого подразделения земной коры оценивалась совокупность параметров, ее характеризующих (таблица 2), а затем путем сравнения с коротипами (глава I) определялось, к какому типу и подтипу принадлежит кора выделенных областей и мегазон. Кроме основных типов.и подтипов в пределах исследуемого региона выделены переходные 'подтипы, соединяющие в себе черты двух или нескольких основных. Они обычно свойственны переходным зонам или наложенным структурам. Наконец, выделен особый "сдвоенный" подтип ковы, верхняя, аллохтонная часть которой принадлежит к одному типу коры, нижняя, автохтонная - к другому.

Принципы и методика составления карты глубинного строения земной коры Урала В настоящее время понятие "карта глубинного строения" - это термин овободного пользования. Под картой глубинного строения мы понимаем карту, которая представляет собой объемную модель земной поры региона. На карте изображены региональные подразделения земнол коры Урала и сопредельных территорий, классифицированные по соотношению параметров коры, структурные (6 систем изогипс, глубинные разломы и надвиги, древние купола, купольно-кольцввые структуры, рифтогенные палеограбены, сведения о морфологии грани-товдных массивов и т.д.') и пегеофизические особенности строения слоев коры и отдельных тел. Выбранный картографический подход позволяет сделать карту читаемой, несмотря на насыщенность информацией. Карта рассчитана на три уровня восприятия: первый - плакатный - воспринимается цвет, отданный результатам районирования региона по тёпу глубинного строения коры. Вся конкретная информация о структуре недр, с целью не разбивать целостного впечатления от карты, сознательно "утоплена" в ней и вычитывается только при детальном изучении; на втором уровне улавливаются основные особенности строения различных олоев коры и их взаимосвязь; на третьем - детали отроения и состав пород. Таким образом, карта, отражая основные закономерности отроения, одновременно служит "банком данных" л глубинной структуре земной коры региона.

Глава 3. О возможности палеореконструкцай глубинного строения Земли

Основы ис то ржо-го о ло гичо с ко го направления интерпретации геофизических данных заложены в классических работах В.В.Вебора, В.В.Федынского (1947) а Б.ДЛндроева (i960). Однако лишь с появлением.тектоники плит, соединившей стадий геологического процзсса со стадиями развития литосферы, открылась возможность выполнения палеореконструкцик глубинного.строения,. под которыми понимается составление палаоглубинных карт (или схем) и разрезов для различных отрезков геологического времени.

Анализ изменения в процессе геологической истории параметров п типа земной! кода базируется на общих представлениях об эволюции Земли, развиваемых Да.Уилсоноа (1967, 1973), А.В.Яейвэ (1969, 1971), -ДаДью, Дв.Бердом (1971, 1977), Р.М.Демв£ШДКОЙ (1975), С.Н.Ивановым (1972; 1986), Ы.С.Марковым, И ^.Соловьевой (1972), А.Матчелом, П.Ридашгом (X97I); C.SäBJwenoM (1978^ 1981), ЕЛ.Ми-лановским (1983) , В.Е.Хаиноы (1933), Ю.М.Пущаровоким (1985,1987), И.Рамбеогоа, ШМоптаном (1984) а другими.

В работа рассматривается развитие земной коры а вводеосе цикла Уилсоаа; Анализируется, как на протяжении цша меняются параметры земной коры. Предполагается, что до начала рифтоганеза существует нормальная система кора-мантия. Косаприаадленит к наиболее распространенному ваконтинантах равновесному ^ о0,53) внутрикратонному подтшу.астенооферний слой находится а среднем на глубине IOO-IIO км.

На предрифтовомзтапа, отличающемся рассредоточенными по площади напряжениями растяжения, начинав йяподъем поверхности астеносферы (Дж. Илье с, 1970; Е.Г.Ыирлин, 1985 йдр.).Внутри коры появляются магматические камеры.а в низах "гранито-гнейсового" мегаслоя - ослабленная пластичная зона поншюнных скоростей ЗПС (С.Мюллар, IS6I; К.Фуко, 1981), однако мощность а отроение коры а целом меняются мало и она продолжает оставаться виутрикратон-ной. На рифтовом этапе продолжается подъем астеносфарного ващаот^ ва, в результате обрушений по крутым разломам формируется рифто-вая сдстеца горстов и грабеноз, в последних сконвднтсированы высокие напряжения растяжения. Пик наступает, когда астеносфзрное вещество достигает подошвы коры: В результате интенсивной перестройки уменьшается мощность корн Hr, оезко сокращается Ню

(развивается ЗПС) а соответственно возрастают значения £ и И^ и формируется кора рифтового подтипа.

Под действием усиливающихся напряжений растяжения континентальная кора рифтового подтипа постепенно превращается в кору деструктивного переходного афарского типа; уменьшаются Нк и Нгр, возрастают коэффициент р , а также 1Ггр, \ГЛИ , в дальнейшем утоненная кора разрывается, и образуется межконтинентальный рифт типа Красноморского, в осевой зоне (зоне спрединга) которого формируется "эмбриональная" океаническая кора: утоняется и исчезает "граяито-гнейсовый" ыэгаслой, что вызывает вззкез увеличение 1ГНК (1ГВ ), 1ГКК и £ , сокращаются Нн.к(Нв) и Н» . Раскрытие океана приводит к формированию в зоне спрединга коры подтипа срединно-океанических хребтов, подстилаемой астеносферным веществом (сокращаются Нл, Нн к (Н6 ), 1ГН К (\Г6) и 1ГК Л остаются неизменными £ =1 и ду, достигшие максимальных значений); а в дальнейшем - стабильной коры глубоководных котловин; постепенно возрастает мощность литосферы (до 50-60 км), уменьшается а у. остальные параметры практически не меняются.

С зарождением в условиях сжатия зон субдакции а островных дтг над ними начинается процесс образования континентальной коры. На стадии зарождения (эмбриональной) под растущим вулканическим поднятием увеличиваются Н6 , Нк и Д]Г а силу нарушения стабильности строения коры, Однако, по своей внутренней структуре кора продолжает оставаться океанической. На следующих начальной и ранней стадиях образуется "гранито-гнейсовый" мегаслой, сначала на отдельных участках, затем повсеместно, в связи с чем постепенно возрастает Нк и уменьшаются 1ГК.К и р .На зрелых (поздней и предконтинантальной) стадиях идет интенсивное становление "гланито-гнайсового" ыегаслоя. Одновременно продолжается . увеличения Нк до значений, близких к мощности континентальной коры, что обусловлено ростом Нгр а появлением мощного слоя К-.М, который образовался в конце ранней - начале поздней стадий,предположительно, в результате растекания под островными дугами разуплотненного мантийного вещества, достигшего подошвы коры в залоговой зоне спрединга (Карат Д., 1971; Зоненщайн 1.П., 1972). Коэффициент р постепенно уменьшается за счет роста Нгр .продолжается рост коэффициента &р .

Дальнейшее развитие земной коры происходит в результате коллизии: столкновения континентальных плит, а во многих случаях на-

двигания одной платы на другую под действием сил интенсивного скатил. Сдваивание разрезов йонтинентальных плит вызывает резкое увеличение Нк и Нгр. В пвоцзссе формирования континентальной ковы овогонпого подтипа постепенно уменьшается по мощности и исчезает слой К-1Л, в силу этих причин резко уменьшаются значения ¡> , 1ГН к и 1ГК-К , наконец, существенно возрастает васслоенность ковы, в ее- разрезе появляются мощные ЗПС. В дальнейшем в результата длительного разрушения кора орогенного подтипа постепенно через кору посторогенного подтипа превращается в кову внутрикратонного подтипа. Этот процесс приводит к постепенному уменьшению Нгр и Нк и увеличению и 1ГК н . Кора из интенсивно дифференцированной превращается в стабильную о минимальными значениями ар .

Кроме главного цикла развития земной ¡совы существует еще множество процессов переработки континентальной коры, на приводящих к ее полной деструкции. Мы их назвали малыми циклами. Один из путей образования малых циклон - прекращение процесса развития на любой стадии цикла Уилсона.

Итак, в процессе геологической эволюции земная кора претерпевает многократную перестройку и в общем виде кавдой ее стадии соответствует определенный хасактер строения коры и набор ее параметров.

Часть П. ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ И НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ЭВОЛЮЦИИ ЗЕМНО* КОРЫ УРАЛА .

Глава 4. Глубинное отрозпие земной коры Урала

Уральская складчатая система гетевогенна по своему глубинному строению. В ней выделяются 3 области, различающиеся по типу строения земной коры (табл. 2).

ЗАПАДНАЯ область А включает восточную окраину Восточно-Евро-яейской платформы, Яредуральский передовой прогиб, Западно-Уральскую внешнюю зону складчатости й Центрально-Уральское поднятие. . Кора области А характеризуется средней мощностью 38 км, близкими по мощности верхней и нижней корой,£ = 0,50. Вплоть до Главного' Уральского глубинного разлома ГУГРа (Ц.С.Огавииов, Ф.И.Хатьянов, 1962; Т.Н.Симоненко, М.М.Толстихина, 1963) распространен древний кристаллический фундамент, идентичный по своему возрасту и составу фундаменту Восточно-Европейской платформы. Таким образом, кора

области А является типично континентальной с архейско-нижнепро-тапозокским "гранито-гнейоовым" мегаслоам.

С запада к Уналу примыкает Камско-Ьашкивская мегазона Ах Во-сточно-2ввопекской платформы с косой внутрякратонного подтипа (табл. 2). Исключение - зона А^, она рассекает магазону А]- в сева во-восточном направлении и состоит из линейных поднятий и впадин. По своим параметрам коса зоны относится к подтипу, переходному от шахтового к внутрикратонному, а зону мокно рассматривать как раннепротерозойский внутриконтинентальный рифт.

В продолах Тимано-Почорской плиты выделаны мзгазоны А2-А4. ЛЕДАНО-КШСКАЯ мегазона А£ характеризуется резко увеличенной мощностью рифвйских толщ, наличием пологой асимметричной впадины, в теле древнего кристаллического фундамента с моноклинальным наклоном с северо-запада на'юго-восток, сокращенной мощностью "базальтового" мегаслоя и пониженными значениями р . Все это позволяет ее рассматривать как рифейскуш внутвикратонную впадину с корой парикратонного подтипа. 1ВД0Р0-Ш1ВШС1Ш мегазона Ау представляет собой систему сопряженных палеопрогибов и палео-поднятий, протерпевших инверсию и приуроченных к глубинному шву, раздолянцему более стабильные мегазоны А2 и а4. По геофизическим даньым в палаопрогибах под палеозойскими отложениями развиты мощные рифэйские комплексы. Кора мегазоны характеризуется подъемом поверхности нижней коры, повышенными основностью и дифференцаро-ванностью и может быть отнесена к рифтовому подтипушгазона А3 может рассматриваться как рифойский внутриплатформенный рифт, периодически оживавший и в палеозое. БСДЬШВЗЕМКЛЪСКАЯ мегазона Л4 сходна по своему глубинному строению (табл. 2) с Камско-Баш-кирской, кора мегазоны относится к внутрикратонному подтипу.Геофизические данные свидетельствуют в пользу сувдствования в ее пределах выступа древнего кристаллического фундамента, т.н. глыбы Карпинского, и о сокращенной мощности (до 0,5-2,0 км) рифей-ских образований. Это исключает представление о развитии в рифее на месте мегазоны А4 байкальской эвгвосинклинали. Итак, геофизические данные позволяют рассматривать Тимано-Пачорскую провинцию как северо-восточную подвижную окраину Восточно-Европейской эпи-кавельской платформы, осложненную ъ рифее-палеозое интенсивными движениями в лянейных зонах северо-западного простирания.

ПРИУРАЛЬСКАЯ МЕГАЗОНА (А7) характеризуется подъемом поверхности мантии, уменьшением мощности "базальтового" мегаслоя и

увеличением мощности вулканогенно-осадочного, пониженной основностью ковы. По этим признакам коса относона к перикратонному подтипу, а сама мегазона рассматривается как першратонныГ: прогиб. На севера Урала мегазона включает Предуральский прогиб и значительную часть Западно-Уральской зоны складчатости, а пери-кратонный прогиб является палеозойским (мощность отложений палеозоя от 6-8 до 16-18 км, рифей от 0 до 4 км). Только в кетой половине. Ворхнепечорской впадины сокращенный по мощности (до 2-6 км) палеозойский прогиб накладывается на продолжение Тимано-Мземской внутракратонной рафоКской впадины. На Среднем Увала, "зажатом" между двумя жесткими глыбами - Камско-Баяширской и ХантыманЪийской -.перикратонный прогиб выклинивается к прорывается. Вырожденный, сокращенный по мощности передовой прогиб располагается б мегазоне А} с внутвикратонным подтипом коры. На юге мегазона с корой пержратонного подтипа снова резко расширяется, она захватывает передовой прогиб и весь западный склон Южного Урала и имеет сложное строение: на Куединскую ранне-средне-рифэйскую внутвикратонную впадину северо-западного простирания (мегазона А5) накладывается позднорифзйско-вендский внутрикратон-ный прогиб уральского простирания, наконец, на эти структуры накладывается Приуральский палеозойский перикратонный прогиб и позднепалеозойский передовой.

ЦЕН'ГРАЛЬНОУРАЛЬСКО-ПАкйОЙСШ мегазона А3 характеризуется погружением поверхности Ыохововичича, распространяющимся далее под Восточный склон Увала, некоторым подъемом кровли "базальтового" могаслоя и увеличением его мощности, повышенной основностью, и ди#еванцивованносгью коси > сочленением контрастных линейных структур - системы пвогибов, заполненных рифейско-вонд-скими вулканогенно-осадочнши образованиями (внешняя зова) и поднятий, сложенных довифейскики комплексами (внутренняя зона). Кора отнесена к рифтовому подтипу. Мегазона выделена только на севере Урала, далее она разворачивается на запад-северо-запад и включает Пай-Хой. На Сваднем Урале рифтогенные структуры так же, .как а перикватонный прогиб, наложены на кору внутвикватонного подтипа. Поэтому в глубинном ствоении зоны А£_7_8 обнаруживаются черты, свойственные коре всех трех подтипов, и кора выделена в особый, смешанный подтип. Хотя на Южном Увале рифтовый подтип коры отсутствует, по вифв::ско-веидскае палеогвабены, судя по локальным гравитационным и магнитным аномалиям, прослеживаются

вдоль всого Упала, частично попадая в пседали косы перикратон-ного подтипа.

Грааяцрй между областями А л £ служит ГЛАВНЛ! ГЛУБИННЫЙ ШОВ Урала (ГШ), представляющий собой мощную зону нарушений, которая захватывает низнаш кору и распространяется глубоко в мантию. Б зоне ГГаш происходит резкое изменение структуры физических полей и перестройка глубинного строения коры (с изменением ее типа) п мантии, распространяющаяся вглубь не на одну сотню километров. К зоне ГГШа приурочено резкое возрастание мощности коры, увеличение ее средней плотности (от 2,86 до 3,С0 г/см3), пластовых и средних скоростей; сокращение мощности, смена ища и вещественного состава фундамента; резкое увеличение мощности нижней коры; появления мощного слоя К-Ш; резкое цогрушнш поверхности «¡охоровачича с амплитудой от 7 до ¿0 км. Изменение как физических полей, гак л глубинного строения в зоне ГГШа происходит сз-зко, скачком, поэтому мы рассматриваем ее как границу 1-го вода. На дневной поверхности и в верхней части коры ГШ непосредственно не проявляется, он перекрыт системой шарьякей и аллохтонных пластин Главного Уральского надвига. Однако на юге Среднего п в северной части йгного Урала он отодвинут от надвига далеко на запад и находится в пределах Центрально-Уральского поднятия. Подобное пространственное соотношение. Главных Уральских надвига и глубинного шва свидетельствует о том, что образования Тагило-Ма-гнитогорской мегазоны но удалены на большие расстояния от места своего формирования. Амплитуда шарьирования на Урале в большинства случаев не превышает 100 км.

1ЩТРМЫШ область Б (ТАШОчЛАШТОГОРСКАЯ мегазона) в плане в первом приближении соответствует Тагило-Магнитогорскоау прогибу. Существенные расхождения в границах имеют место на Среднем Урале и в северной части Южного, где прогиб резко сугаэтся, а область Б остается по-прежнему широкой и в ее пределы попадают участки Центрально-Уральского и Босточно-Уральского поднятий. Особенностью Тагило-Ыагнитогорской мегазоны является приуроченность к ней интенсивной положительной региональной аномалии, вытянутой вдоль всего Урала и названной нами Уральским супермаксимумом. По своей внутренней структуре кора области Б ближе всего к коре современных островных дуг, поэтому она условно отнесена к острово-дужному типу. Наконец, область Б отличается от соседних областей

А и В отсутствием астеносфэр.чого слоя по крайней мере до глубины 300 км, что было установлено для Южного, Среднего ц Северного Урала (А.Г.Дьяконова и др., 1986, 1990).

По геофизическим данным фундамент области Б является гетерогенным: в его состава преобладают меланокватовые метагипербазит-габбровыз кошлоксы, поре мешенные нз шигней норы и верхней мантии в верхнюю часть разреза коры и широко распространенные на глубине под оездочно-вулканогешшмп образован шли; кроме того, в тела фундамента выделены развитые фрагментарно комплексы "гра-нито-гшйсового" мегаслоя четырех типов, образовавшиеся на разных этапах геологической истории. К первому типу относятся блоки древаой континентальной коры, попавшие в зону вифтогеноза, так называемые микроконтиненты, например, Хавбейский, Салехардский, Уфалейский и, возаокно, выделяемый по геофизическим данным Щучь-инский массив. Ко второму типу пванадлеиит "гранито-гнейсовый" мегаолой Восточно-Европейской платформы, вдавленный в вида клина в область с корой оствоводузного яша под осадочно-вулкано-генныа и гиповбазит-габбоовые комплексы. К тветьому типу принадлежат новообразованные гванитоиды, сформировавшиеся на острово-дунном этапе развития, возможно, к ним относятся гванитоиды, виде ленныз до геофизическим данным на глубине а центральной зоне Тагило-Магяитогорской мегазоны. К четвертому типу принадленат гванитоиды поперечных зон молодой: тектоно-магматической активизации, сформировавшиеся упе после завершения складчатости. Они четко проявляются в физических полях.

До геофизическим даннпм прослеживается продольная и поперечная зональность глубинного строевая Тагило-Магнитогорекой мегазоны.

Граница мезду областями Б и В - ВОСТОЧНЫЙ ШШНН^г ШОВ (ШЛИ) представляет собой систему глубинных разломов, уходящих глубоко в верхнею мантию. В зоне ВИГа происходят ступенчатые погруяение поверхности "базальтового" ыегаолоя и подъем границы Мохоровлчи-ча. Восточная граница области Б также, как и западная, является . зоной глубинной порестдайш вещества коры и верхней мантии. Однако в отличие от Главного глубинного шва ВГШ представляет собой достаточно широкую зону постепенного изменения характера глубинного строения и структуры физических полей. Подобные зоны сочленения ковы разного типа выделены как граница 2-го рода. Следовательно, сочлонониа Тагило-^агнитогорскои мегазоны (области Б),

обладающей корой островодуеного типа, о областями А и В с континентальной корой происходит принципиально по-разному: с областью А - это граница 1-го рода, а о областью В - это граница 2-го рода. ...

ВОСТОЧНАЯ область В включает восточные уральские структуры (Восточно-Уральские поднятия и прогиб, Зауральское поднятие, Тюменско-Кустанайский прогиб) и западную часть Западно-Сибирской платформы. По своим.параметрам (табл. 2) кора области В типично континентальная и. отличаетоя от коры области А лишь большей дащсреищрованностью строения. Консолидированная кора области В, по имеющимся данным, была сформирована в авхее-пво-терозое, однако в палеозое она была переработана.

ВОСТОЧНО-УРАЛЬСКАЯ мегазона (В1) объединяет Восточно-Уральские поднятия и прогиб. Кора мегазоны до своим основным особенностям (табл. 2) близка к коре шутрикратошого подтипа, однако, она отличается от нее наличием достаточно мощного слоя КЧ1, более высокими значениями средней плотности ( о^к =3,03 г/см3), пластовых и средних скоростей, а, главное,: значительно большей нарушенностью и контрастностью строения коры, резко расчлененным рельефом поверхностей "гранито-гяейсового" в "базальтового" ме-гаслоов и, соответственно, высокими значениями ьр . Кроме того, архейско-протерозойская коря подверглась в палеозое интенсивной переработке и регенерацпи.По этим причинам кора мегазоны Вх была выделана в особый, антенсивноцэгеневивованяый подтип. При анализе материалов по миру небыла встречена кора подобного отроения, по-видпчоыу, блияе воего кней коцаобластей тектоно-ыагма-тической активизации. Магазора Вх разделяется на зоны Вх* и.В^, соответствующие в плане подаятию и прогибу. Впалеозое кора подверглась разнонаправленной переработке: гранитизации - в зоне и насыщению основными интрузиями - в зоае В|. Характер соотношения о тектоническими отруктурши нарушается на Южном Урала» еда прогиб практически внроадается иыегазоне Вх ооответствует единое поднятие поверхности "гранитс-гаейоового" мегаолоя о разнонаправленной переработкой кош в зонах В^ и В§.

Зауральская мегазона В^, ооотвегствующаявплане Зауральскому подняпш и Вадарьяновокой зоне Тюменоко-Куотанайокого проги-. ба, оходва по характеру глубиннойотруктурыкоры (табл. 2) с ме-газоаой Вх, отличаяоь от нее меньшой диффереицивованностью отроения коры, соответственно, меньшим д^ . Кора мегазоны выделена в

• 26 : ' . - '.V.; , ,

слаборегенерированнай подтип, который можно рассматривать как переходный от интенсивно регенерированного к внутрцкратонному. Магазона В2 саздаляэтся на зоны 11 соответствующие Зауральскому поднятию и Валерьяновской зоне, рассматриваемой как наложенный вулканический поле, приуроченный к границе мезду уралидами и казахстанидами.

ХАНТЫ-МАНСИЙСКАЯ мсгазона (з3) соответствует Срединному ме-габлоку, выделенному по данным ГСЗ. В се продели попадают со-взрноо окончание Восточно-Уральского прогиба и Зауральского поднятия, восточная половина Тюменско-Кустаиайского прогиба. По своим параметрам (табл. 2) коса принадлежит к внутрпкратониому подтипу, отличаясь присутствием слоя К-М. "Грапито-гнойсовый" мегаслой является архейско-нижнепротеоозойсним, практически не-переваботаннш.

Итак, восточные«эвгеосинклинавьные прогибы,типа Восточно-Уральского (Палымско-Иргизского) и Валарьяповского, развивались на континентальной коре и представляют собой налоязнные структуры. Наконец, в полном соответствии с выводами В.С.Друшшииа с коллегами (1981, 1986), можно утверждать, что площадь уральской системы на востоке значительно сокращена по сравнонию с общепринятыми представлениями.

Глава 5. Палеореконструкции глубинного строения земной коры Урала

В основу палеореконструкций глубинного строения земной коры Урала положены данные о современной глубинной структуре региона и об истории его геологического развития; материалы глобальных палеогеографических реконструкций на основе палеомагнитных данных; выводы, полученные в главе 4 об изменении параметров коры в хода ее развития; принцип акту а ли зм а, позволяющий предполагать, что однотипные геологические структуры прошлого и настоящего имели и имеют однотипное геологическое строение. При выполнении палэореконструкций использовано разделение зомной кора на .формирующуюся и сформированную (А.А.Смыслов, 1982). Под формирующейся понимается кора, движения и внутренние процессы в которой приводят к полной переработке ее глубинного строения и замене одного типа (или подтипа) другим; под сформированной - кора, процессы в которой недостаточно интенсивны и не могут привести к перестройке ее глубинного строения. Были составлены палеоглу-

бинные схемы для следующих эпох: I) ваяний, 2) сводила, 3) поздний ви.-ой; 4) поздний рифей - венд; 5) кембрий - ранний ордовик; 6) сродни]: ордовик - ранний силур; 7) силур; 8) поздний силур -ранний дзвон; 9) ранний-средний девон, 10) средний девон - ранний картон, II) средний карбон - перыь, 12) мезозой.

В поздно." протерозое существовала единая Восточно-Европай-ско-Заг.адно-Сибирская эдикарельская платформа с корой континентального типа, глубинные структуры которой формировались по общему плану. Яо-видииому, ока была частью древней Пангеи Д (А.Н. Храмов, ISSI; ¿¿.Шшер, 1983 и др.). В раннем рифзо закладывается Калтасннский внутриконтиненталышй рифт, в котором формируется кора рпфтового подтипа. Этот процесс прекращается в середине раикзго рифоя, т.к. рифтовый грабен переходит в обширный и поло-mi] внутрикратоиный прогиб, в котором в течение всего рифея формируется кора порикратонного подтипа. В среднем вифео формирование коры рифтового подтипа приурочено к северо-восточному и юго-восточному углам Восточно-Европейской платформы. Интенсивно развивается Тиманский рифт, представляющий собой тванерегиоаальную структуру, уходящую на северо-западе в пределы Баренцева моря, на юго-востоке - Западной Сибири и Казахстана. На юге формируется Шшакско-Новоалексеевско-Прикаспийская. система континентальных рифтов. Поздний рифей характеризуется повсеместный ослаблением процессов рифтогенеза и образованием единого йшано-Урало-, Прикаспийского прогиба. Б прогибе вплоть до венда идет формирование коры перикратонного подтипа. В конце, позднего рифея - венде начинаотся новый этап рифтогенеза, который переместился на север в пределы Среднего, Северного, Приполярного и Полярного Урала; предположительно, в это же время заложилась Печоро-Кол-винская рдфтозая система. Несмотря на измельчание форм л циклов (С.Н.Иванов а др., I98S), рифтогеназ, за счет неоднократной повторяемости процесса, достаточно глубоко перерабатывает земную кору и формирует рифтовый подтип коры.

Ыощныо расколы коры в кембрии привели к раздвиженаю плит: Восточно-Европейской и Западно-Сибирской (Казахстанской по А.Н. Храмову, 1983) и зарождению в раннем ордовике межконтинентального рифта, в котором формируется молодая океаническая кора, что синхронно общему распаду Пангеи Д. В среднем ордовике - раннем силуре межконтинентальный рифт превращается в океан, достоверные данные о ширине которого на сегодня отсутствуют. В океане вплоть

до сонного давона формируется коса океанического типа. Б зонах замыкания Уральского океана присутствуют крупные микроконтшшн-ты, вокруг которых ось спвединга раздваивается, в силу чого спрединг происходит не в океана, а в узких структурах, подобных межконтинентальным рифтам. После образования океана, разделившего Восточно-Европейскую и Западно-Сибирскую плиты, они развиваются по-разному. Формирование земной коры Восточно-Европейской плита, за исключением зон Приуральского перикратонного прогиба, продолжается унаследован!ю от синайского и более древних структурных планов. Направленно развития земной коры западных районов Западно-Сибирской плиты разно меняется, в палеозое оно полностью подчиняется процессам в Уральском лалеоокеане.

В силуро сначала в Тагальской, а затем в Магнитогорской частях палооокоана вдоль Западно-Сибирской плиты закладывается зона субдукция восточного пацония, в которой начинается формирование коры островодужного типа. Эти процессы совпадают по врзмзни с началом сближения континентов, приведшего к образованию Пангеи С (А.НЛвамов, 1981). В силура начинается интенсивная поваработ-ка древней континентальной коры Западно-Сибирской активной окраины, на которой закладываются и развиваются вплоть до конца девона сопряженные Восточно-Уральская и Пелшско-Кргиэская структуры. По-видимому, кора последней формируется в результате вторичного спвединга, возникающего в тылу оеттюводужной системы. Спрадинг носит локальный, чрезвычайно неустойчивый характер и не приводит к изменению типа коры. Перестройка коры заключается Bi.ee насыщении продуктами основного магматизма, а увеличении мощности "базальтового" магаслоя и появлении "коро-мантийного" слоя. Переработка ковы жесткого Восточно-Уральского блока заключается в ео гранитизации, в раздуве мощности "гранито-гнейсово-го" мегаслоя за счет "базальтового". Подобный процесс разнонаправленной певеваботки древней ковы в двух сопряженных поясах назван процессом ее регенерации. В позднем силуре прекращается спвединг на участках замыкания Уральского океана, в раннем девоне кора этих районов стабилизируется, по-видщюму, в конца океанического этапа, образуя особый микроконтинентально-океанический подтип, гетерогенный по своей сути. В девоне под действием, господствующих сил сжатия начинается постепенное закрытие Уральского океана и сближение Восточно-Европейской и Западно-Сибирской плит, ¿"среднем девона заканчивается формирование кори оствово-

данного типа в Тагильской остооеодужной система, на Южном Увала в Ивандыкской д\'ге формирование коры продолжается до штатского вромени. В начала карбона только на севере Южного Урала продолжается формирование коры предконтинентального подтипа. В это га время возникает новая область регенерации копы: Зауральское поднятие и Валепьяновский прогиб - однако процесс перестройки и гранитизации кора этих структур по своим масштабам существенно уступает аналогичным процессам в пределах Восточно-Уральской мегазоны.

В среднам кавбоае - перми, синхронно с образовачиам Пангеи А (Л.Н.Храмов, I9ÖI), Уральский океан закрывается и начинается столкновение Восточно-Европейской плиты с Западно-Сибирской, к которой под действием сил сжатия припаяна кора Уральской остро-водужной системы. След от столкновения плит - Главный глубинный шов Урала. В результате столкновения плат начинаются процессы орогенеза, сопровождаемые образованием складок, шарьквей, окучиванием коры. Однако, коллизация на Урале несоизмерима по своему масштабу с коллизией в Альпах или Гималаях, где одна континентальная плита надвигалась на другую. На Урале были шарьипова-ны на соседние платформы сравнительно небольшие, массы палеоокеа-начоской коры. В целом же земная кора островодукного ища Тага-ло-1.1.3 гнито га рекой мегазоны находится на месте своего формирования (на месте существования в.силуре-девоне островных дуг), что согласуется с представлениями С.Н.Иванова с коллегами (1986) об автохтонном пути развития Упала. Другая уникальная особенность эволюции Урала состоит в том, что земная кора Тагило-Магнатогор-ской мегазоны, пройда рифтогенный и океанический этапы, остановилась в своем развития на островодукном этапе и не прошла заключительного континентального.

Современная глубанная структура Урала находится в состоянии неустойчивого равновесия. Об этом свидетельствуют приуроченность Упала в плане к гигантской ступени гвопотенциала, соответствующей глобальной линейной зоне перестройки вещества Земли (И.Н.Абрамович, И.Г.Клушан, 1976); отсутствие на Увале изостатической компенсации; приуроченность к Среднему Уралу пяти- и шестибальных землетрясенай (В.С.Лоыакин, И.К.Семина, 1976) и интенсивных горизонтальных сжимающих напряжений, сконцентрированных в зоне Главного глубинного шва (А.Л.Алейников и др., 1977, 1$а8); от-

сутствие под Гагило-йапшгоговской мвгазоной до глубины более 3ÜO км астонссферпого слоя (А.Г-Дьяконовз а др.. I9B6, 1990), Все это указывает на концентрацию а недрах Ушла (в паевую очередь, Тагили-^агнитогорской кегаэоны} огромных запасов эноргии, которые ко гут разрешиться в будущем новыми геологическими катает ¿¡о« ¿¡ми.

Глава 6. Некоторые аспекты связи :.:отал лого пни Урала с ого глубинным СТРООНИОМ

Изучению связой между саспроделопием полезных ископаемых Jслл5 и ого глубинным строением вслед за основополагающей работой Б.А.Андреева (1961) лосвягданы исслодовапия К.М.Ананьевой, О.В.Боллоыша, З.Б.Ьельтеневой, Б.В.Дорофеева, И.С.Огаринова, 3.»1.Рыбалки, Б.П.Рыжего, В.Б.Соколова, И.Ф.Таврина и других. Составление карты глубинного строения Урала и изучение эволюции ОГО земной КОЕ!) яозиоляазг подойти к эпш вопроса с новых поздний на база нового материала. Анализ связей минорагении Урала с ого глубинным строением ясоводился совместно с Р.И.2оошовской, Н.В.Лущишой,- А.ы.ийроачовым, И.А.Потровой и другими.

Областям с разным типом земной коры свойственны свои комплексы полезных ископаемых. Для Западной области о дровней континентальной козой характерны полазныэ аскопаомиа сидапофильно-да-тофильного провидя, для Восточной области о регенерированной в палаозоа континентальной корей - халькофильно-литомильного профиля с преобладанием литофилов. Область Б (Гагил»-Магнитогорская) с корой остповодужиого типа отличается мощным проявлением минерализации.фемичоского, халькофально-сидевофильвого профиля океанического и островодажного этапов развития и чрезвычайной бедностью полезными ископаемыми поздних этапов. 2та особенности мвталлогвипи обуслозланы особенностями строения и эволюции земной коры, остановившейся в своем развитии на островодужном этапе. В работе рассмотрены различия металлогонической специализации мо га зон с разным подтипами кош. Показано также, что вазли-.чия в совокупности полезных ископаемых и в масштабах оруденения тектонических структур, сходных по набору геологических формаций, например, Тагило-иагнитогорского и Восточно-Уральского прогибов, объясняются различаем в строении и развитии земной коры.

Установленная в результате маталлогенического анализа зональность в распределении полезных ископаемых Урала (Д.В.Рундквяст и

др., I97tí; „¡оталлогеничоская каста Увала, 19Й7) таено связана с зональностью глубинного ствоения, что подробно показано на примаdg Тагило-1.:агнитогорской мегазоны. В строонии кори и в распрододонии минерализации могазоны четко прослеживается продольная и поперечная зональность, каждая из которых расчленяется на линейный региональный тренд и на пориодичоскую (ила близкую к ней) локальную составляющую. Важнейшим фактором,влияющим на региональную изменчивость минорагении вквест простирания мегазоны, является Главный глубинный шов Урала. Месторовде-ния разных вадов полезных ископаемых группируются возле линий, параллельных ГГШу и удаленных от него в среднем на расстояние: хром - 2 км, титано-магнетит - 21 км, шезвно-магнотатовоо железо - 30 км, колчеданная медь - 32 км, бокситы - 38 км, золото - 49 км, марганец - 50 км. Локальная периодическая составляющая изменчивости мияерагении обусловлена трехчленной зональностью глубинного строения. Бкрест простивания мегазоны выделены 3 продольные глубинные зоны, для которых характерна симметрия строения. В краевых зонах Б3- и Б^ фундамент меланократовый, залегакдии приподнято; в центральной зоне Б2 фундамент погружен на значительную глубину и представлен, судя по геофизическим данным, фрагментарно распределенными комплексами повод мелаао-кратового фундамента и "гранато-гнэйсового" мегаслоя. Большинство крупных месторождений хрома, платины, железа, меди и золота колчеданной формации, сосредоточены в западной зоне Б*. В Восточной зоне Б^ присутствуют те же виды полезных ископаемых • (исключение - золото сульфидно-кварцевой формации), однако размеры запасов существенно меньше. В зоне Б^ размещаются главные бокситоносные районы Урала, встречается асбестовое, золотое (сульфидно-кварцевой формации), медно-порфировоа орудеиение.

Вдоль Тагило-Магнитогорской мегазоны выявлено региональное изаенениа структуры физических полей и характера глубинного строения. Полярный Увал (зона Ба и Бз> характеризуется наиболее приподнятым залеганием "базальтового" мегаслоя, широким распространение« крупных алышнотшных массивов, наличием "бвзгванит-ных окон" и самой высокой на Увале основностью коры (табл. 2). Он отличается от классического Увала мозаичностыо полей и глубинных структур, наличием нескольких ствуктушых планов. Это указывает на проявление черт, свойственных герцинидам казах-

станокого типа, на наличие в центре зоны блоков дшвпой континентальной коси - предполагаемого ¿учьинекого л Салехардского микроконтинснтов и на особый, микроконтинантально-океаничоский подтип копы. Полезные ископаемые Полярного Урала - хромиты, скарно-магнотнты я титано-магнетпти связаны с меланогсватовым фундаментом, они образовались на океаническом этало развития.

Пои движении на юг (зона Бд) тектонические структуры приобретают линейность, субмошущональны-э простирания, что указывает на уральски.'; путь их развития. Постепенно погружается кровля "базальтового" мегаслоя, возрастает мощность "гранлто-гнейсового", уменьшается основность коры, сходной но своим параметрам с косо;: ваннеостроеодуяного подтипа. Зона Бд богата месторождениями океанического и островодукного этапов: титано-магнз-тит, скарно-магнетиты, медные колчеданы и бокситы. Средний Урал (зона 1%) близок по параметрам коры к Северному, однако отличается от него сложным, нарушенным строением коры, напоминающей "битую тарелку". Это обусловлено янтеясазной тектонической переработкой коры, зажатой мезду кесткими глыбами соседних платформ, наиболее широким развитием в этом районе Урала иавьяней и наличием регионального надвига, по которому верхняя часть разреза континентальной ковы Восточно-Уральской мегазоны надвинута на кору островодузного типа области Б, в силу чего образовалась кора "сдвоенного" подтипа. Широкий спектр полезных ископаемых Средне го Урала, свойственных как коре» ран неостюаодуяного подтипа (хромиты, титано-магнатит, скасно-магпотиты, медные колчеданы), так и интенсивно регенерированного подтипа (золото д др.) монет йить объяснен "сдвоонним" подтипом коры.

Сонорная часть ¡Скного Урала (зона Бр) по характеру строения коры обособляется от остальной мегазоны: "базальтовый" мегаслой наиболее погружен, мощность "гранито-гнейсового" мегаслоя максимальна, основность кора минимальна. ¿-Сора может быть отнесена к предконтинентальному подтипу. В зоне Б^ отсутствуют месторо-вдения скавНо-магнетитов и медных колчеданов. Характерным металлом зоны является золото кварцевой а сульфидно-кварцевой формаций. В прздилах остальной части Южного Урала (зона Б3) "базальтовый" не гасло;! находится в сводяем на глубине 14 км, мелано-кратовый фундамент также значительно погружен, на поверхность выведены его погоды лишь в виде, серяентинитового меланжа или отдельных небольших массивов, шавьированных на платформу. По

своим параметрам кова относится к лозднеостроводужному подтипу, Южный Увал богат иесторождейиями ост-роводужного этапа: модные колчодаии и золото колчеданной формации. По направлению на юг идет обратный процесс парохода к коре, сходной по внутреннему строению с океанической, в зоне % (Ыугоджары): происходит подъем "базальтового" мегаслоя, вновь появляются крупныо алышнотип-ныа массивы, резко сокращается, вплоть до полного отсутствия, мощность "гранито-гнейсового" мегаслоя, повышается основность коры. К зоне Бц приурочено крупнейшее Кимперсайское месторождение хрома, месторождения титано-магнетита и медных колчеданов, •образовавшиеся на океаническом и в начале островодужного этапа развития.

Локальная соотав.чмтзя изменчивость глубинного строения в субмеридиональноы направлении связана с рядом факторов: I) ун-дуляция кровли "базальтового" мегаслоя ~ черадовакие положительных структур яыдэржанных размеров (в сведаем SO км), с участками опущенною залегания; 2), наложение широтных и западно-севаро-за-падныж зав заалодой 'тектоно-магматической активизации, четко проявляющихся ®-физических полях секущими, преимущественно отрицательными ащшаиияши.,Эти фактора иаоют важное металлогеническов значение.

Конвввжйая "отдоконтролиоувщая даль глубинных структур земной коры рассмотрена для хрома, ' титано-магнзгита, модных колчеданов и овудэненая вольфсаи-шеелитавой формации. Анализ связи размещения месторождений хрома сзглубинным строением, выполненный совместно -с йДЦВщканой, огведоонившей новую формационную классификацию месторождений wit ¡полезного ископаемого, показал: месторождения кемпврсайекш® .дала связаны с Главным глубинным швом; 2) верблюкагорского 'агшга - <с -Восточным глубинным швом; 3) платформенные месторождениящарановского типа приурочена к осевому глубинному 'разлому позднарифайско-вандского ваутриконга-нентального рифта; 4) месторождения ключавского хила сосредоточены на Среднем Урала в поперечной зоне с корой "сдвоенного" подтипа. Они находятся в мелких гипербазитовых массивах, выжатых в виде кольцевого обрамления вокруг купольно-кольцевых структур, представляющих собой остатки интенсивно переработанных авхейско-ваннепвоте возойских гранито-гнайсовых куполов.

Основными рудсжонтволивугсодми элементами глубинного строения

на титано-магнатитовые пуды являются: I) островодажный тип колы; 2) Главный глубинный шов; 3) Западная зона Б1; 4) лриподня-тоз залегание меланократового фундамента; 5) участки развития в теле фундамента пивоксэнитов и клинопивоксенитов, четко фик-сивУемые интенсивными положительными локальными аномалиями силы тяжести, выделенными с радиусом осреднения 6 км.

Основными рудоконтролярувщими элементами глубинного строения при поиске медноколчеданных месторождений являются: I) ост-воводужный тип коры; 2) склоны полояительных структур поверхности "базальтового" мегаслоя; 3) границы между продольными зонами 1-го порядка Б1, Б2 и Б3, к которым пвиувочено везкое погружение фундамента и. смена его состава (метагипевбазит-габбвового - на гатевогенный, преимущественно "гранито-гнейсовый"). Важнейшую соль играет граница мевду Западной (Б^) и Центральной (Б2) зонами, названная линией колчоданоносности. Наиболее перспективны на поиски медноколчеданных месторождений участки пересечения границ между зонами первого порядка (в певвую очеведь линии колчеданоносности) со склонам положительных структур поверхности "базальтового" мегаслоя.

Анализ связи оруденения вольфвам-шеелитовой формации с особенностями глубинного строения, выполненный И.Г.Гапотиным л З.К.Денисенко и дополненный автором, показал, что основными ру-доконтролирующими элементами являются: I) интенсивно регенерированный подтип континентальной коры; 2) приподнятое залегание поверхности "гранито-гйейсового" мегаслоя; 3) районы наибольшего увеличения ("раздува") его мощности за очаг прогибания поверхности "базальтового" мегаслоя; 4) крупные гранатоидные массивы мощностью около 10 км и более'; 5) в пределах массивов участки максимальной мощности.

Элементы глубинного строения были введены в качестве рудо-контролирующих в прогнозные пометальные карты региона и в Мета ллогеническую карту Урала (род. А.М.Мареичев и И.А.Петрова, 1981).

ЗАКлкнанив

Итогом внполкеиной работы является следующие результаты и вывода: I. На основа сравнительного анализа строения литосферы различных .тектонических структур мира разработана классификация подразделении земной коры, позволяющая при районировании крупных гогионов выделять типы и подтипы коры, сформированные при определенных тех'.тоначеских режимах.

2. Показана принципиальная возможность выполнения лалеоре-конотвукцдй глубинного строения земной коры. Анализ изменения в процесса геологической истории мша коры и ее параметров свиде-тельстьует, что а общем виде каждой стадии геологического процесса соответствуют определенные характер отроения коры и набор во параметров.

3. Разработана методика пространственно-временного изучения глубинного строения земной коры линейных складчатых систем, включающая: I) методику комплексной интерпретации геолого-геофизических данных, осноеэнную на идеях информационно-статистической теории интерпретации; 2) принципы и способы составления карты глубинного строения как объемной модели коры региона;

3) принципы изучения эволюции глубинного строения земной коры с помощью составления лалеоглубинных схем для важнейших эпох формирования коры.

4. Составлена, совместно с другими исследователями, первая ■карта глубинного строения земной коры Урала.масштаба 1:1000000 /ред. Н.Г.Беплянд, 1290 /.

. 5. Урал - это.планетарная структура Земли, обладающая целым рядом особзнностай современного строения а формирования земной коры, отличающих его от других складчатых систем мира. Уникальной особенностью Урала является наличие Центральной(Тагило-Маг-нитогорской)мегазоны - в настоящее время иовной зоны глобального масштаба, уходящей в мантию на глубину более 400 км. Кора ма~ газоны по особенностям своей внутренней структуры: разкое увеличение мощности нижней коры и сокращение верхней, представленной поводами иеланокватового фундамента и фрагментарно развитыми комплексами "гранито-гнейсового" мегаслоя, наличие мощного "ко-ро-мантийного" слоя, существенное повышение основности коры-мо-жет быть отнесена к остеободумому типу. Островодужный тип коры Тагило-Магнитогорской мегазоны ооъясняет феномен, названный

П.{{.Кропоткиным "загадкой Упала": появление Уральского гравитационного "супевмаксимума", в то в том я,' как другим фапорозойским складчатым системам мина соответствуют интенсивные вегаональнш минимумы силы тяжести.

6. Восточные структуры Усало, объединяемые обычно с Тагило-Магнитогорской в единую эвгеосинклинальнуга область, возко отличаются от нее по своему глубинному строению. Они развиты на ар-хейсио-протесозойской континентальной косо, сильно дифревенци-рованнок за счет рогеперации в палеозоо. Кора Восточно-Уральской мегазояы рассматривается в качестве ковотила интенсивно регенерированного подтипа. Зауральской мегазоны - слабсрегане-рированного подтипа.

7. Западные структуры Упала (Западно-Уральская зона складчатости и Целтрзльно-Уральскоо поднятие) развиты на континентальной коре с архейско-низнепроторозойским кристаллическим фундаментом и по глубинному строению и истовии фовмивования ковы имеют больше общих черт с Восточно-Европейской платформой, чем с остальными уральскими структурами.

8. Выявлено два вода глубинных границ Тагило-Ыагнитоговской мегазоны с корой островодувного типа и расшифрована их природа. Западная граница - Главный глубинный шов Увала - граница первого рода, она возникла при'столкновении Восточно-Европейской и Западно-Сибирской континентальных плит о припаянной к последней корой Тагило-.Лагнигогопской мегазоны. Восточная граница - Восточный глубинный шов - граница второго рода, она образовалась в результате постепенного присоединения коры островных дуг к коре Западно-Сибирской континентальной плиты.

9. Полученные данные о глубинном строении исследуемого региона позволяют подойш к решению некоторых спорных вопросов тектоники. Подтверждается существование Большеземельского выступа древнего фундамента (т.п. глыбы Кашинского). Обосновывается рифтогенная привода лоздоэряфейско-эендских комплексов и

их уральские простирания. Меняются представления о тектонической зональности (ванговости зон) Уральской складчатой системы: Таги-ло-Магнитогошсая глубинная структура является надпордцковой по сравнению с другими уральскими структурами (поднятиями и прогибами, по И.Д.Соболеву, 1983).

10. Выполненный лалэоглубшшый анализ развитая земной коры Урала е В1ь1хзо-фан0розое показал, что в позднем протерозое суще-

СТВ.79Т единая Еосточно-Европейско- Западно-Сибирская платформа, глубинные структуры которой развиваются по общему плану, в основном, за счет пвоцоссов риф/гогенеза и внутвикватонных опусканий. В палеозое вазвитиа литосферы Урала идет вплоть до девона в соответствии с общей направленностью цикла Уилсона. Однако умеренный характер коллизии, без надвигания одной континентальной плиты на другую, приводит к консервации коры Тагило-Ьйгнито-горской мегазоны на островодужном этапе и обусловливает автохтонный путь ее развития: кора магазоны, за исключением сравнительно набольших масс, шарьированных на образования соседних территорий, находится на месте формирования в силуре-девоне островных дуг.

II. Изучены связи шшзрагении Урала с типами и подтипами земной коры, о продольной и поперечной зональностью глубинного отроения региона и с другими особенностями глубинной структуры, коры. Выявлены вудоконтсолирующие элементы глубинного строения на отдельные виды полезных ископаемых и разработаны совместно со специалистами в области металлогении Урала глубинные критерии регионального прогноза на эти полезные ископаемые. Глубинные критерии были использованы при составлении помзтальных прогнозных карт Урала на хром (ред. Н.В.Луцкина, 1981), бокситы (ред. Р.И.Евошввская и др., 1982), железо (ред. А.П.Казак, И.О. Пвямоносов, 1982) а др., а также при созданий Металлогеничвской карты Урала (ред. А,М.Мареичев, И.А.Петрова, 1987), что позволило расширить перспективы региона, в первую очередь, на выделение "скрытых"масторождеаий. .,"••■

Основные работы, опубликованные по теме диссертации

1. О методике интерпретации материалов региональных геофизических исследований на Южном Урале. - Бюлл. ОНТИ ВИЭМО, сер. регионален.; вазв.' л промысл, геофизика, 1967, .'£ 7, 15 с. (совместно о Е.Б.Бельтеневой, М.С.Малышевой и др.).

2. Оценка практической неоднозначности решения обратной задачи гравиметрии в случае уступа. Изв. АН СССР, сер. Аизика Земли, 1969, Я 3, с. 94-99.

, 3. О возможности корреляционного анализа при изучении структуры гравитационного поля.. Изв. АН СССР, сер. Физика Земли, 1971, * I, с. 68-78,

4. Применение корреляционного анализа для районирования потенциальных полей. Геомагнетизм и аэрономия, 1971, т. XI, ü 2, с. 3I3-SI9 (совместно с Е.Н.Роэе).

5. О связи гравитационных аномалий с палеогеографией (на примере Южного Урала).-Докл.АН СССР, I97l,r.I96, Р. 2,с.401-404.

6. Тектоническое районирование Восточного склона Южного Урала по геофизическим данным. г-Докл. АН СССР, 1971, т. 197, Я 3, с. 651-654.

7. Математические методы интерпретации геомагнитного поля. Изв. АН СССР, сер. Физика Земли, 1974, JS 5, с. 96-112.

8. Глубинное строение Тимано-Печорекой провинции по геофизическим данным. Сов. геология, 1976, Я I, с. II5-I22 (совместно с Н.К.Булиныа и Л.Ф.Булавко).

9. Разрез земной коры Полярного Урала по геолого-гео^изиче-ским данным. Л., Труды ВСЕГЕИ (нов. серия), 1977, т. 240, с. 867 91 (совместно с Ю.Е.Молдаванцовым и А.П.Казаком).

10. Особенности глубинного строения и эволюции земной коры Полярного Урала по геофизическим данным. Докл. АН СССР, 1979, т. 245, Я 4, С. 899-902.

11. О возрасте фундамента Большеземельской тундры (на основе анализа магнитного поля). Сов. геология, 1980, JE 8, с.95-104 (совместно с А.С.Бушуевым, О.Б.Гинтовым и К.А.Кривцовым).

12. Развитие земной коры Уральской эвгеосинклинали по геофизическим данным. Сов. геология, 1981, X 8, с. ■ 71-81.

13. Районирование Урала по типу строения земной коры. Сов. геология, 1982, Я II, с. 79-89.

14. О глубинном строении области сочленения севера Урала и Восточно-Европейской платформы. Докл. АН СССР, IÖ82, т. 263, Л 5, с. 1186-1189 (совместно с И.В.Запорожцевой).

15. Глубинное строение и геодинамика литосферы. Л., Недра, 1983, с.276 (совместно с Н.К.Булиным, Л.В.Булиной, Н.Б.Дортман и др.).

16. О глубинной структуре земной коры Увала и лрилегающих торвиторий. Геотектоника, 1983, Л 4, с. 37-47 (совместно с Б.Г. Семеновым, Е.М.Ананьевой, Н.Я.Екиндипой и др.)..

17. Корово-структурный критерий хоомнтоносности Урала..Сов.', геология, 1035, jä I, с. 17-27 (совместно с Н.В.Луцкиной).

18. Глуб:шноа строение земной кош Увала как фактов регйо-

нального прогноза полезных ископаемых: - Региональная металло-гония Увала и связь оруденения с глубинным строением. Свердловск, УНЦ АН СССР, 1985,' с. 176-178.

19. Связь металлогении Увала с формированием и типами глубинного строения зонной копы: - Эволюция металлогении Увала в процессе формирования земной коры. Свордловск, УНЦ АН СССР, 1985, с. 58-62 (совместно с В.лГ.Нечеухинын и И.Ф.Тавриным).

20. Историко-геологическин подход к интерпретации геомагнитного поля. Тезисы докладов Всесоюзного съезда по геомагнетизму. Киев, АН УССР, 1966, с. 24.

21. Глубинное строение, тектоника, металлогения Урала. Свердловск, УНЦ АН СССР, 1986, 106 с. (совместно с В.М.Начеу-хиным, В.II.Лучковым и З.Б.Соколовым).

22. Петаллогвническая карта Урала масштаба 1:1 ООО ООО под ред. ЛЛ.Уарвичева и Я.А.Дегоовой, Л., Кзятфабтиса В0ЕШИ,1987 (совместно с А.и.Мареичовыы, И.А.Петвовой, А.11.Казаком и др.).

23. Особенности глубинного строения Восточной области Урала: Металлогения Восточно-Уральского поднятия и Зауралья. Свердловск, УНЦ АН ССОР, 1987, с. 15-21.

24. Петаллогвническая карта Урала масштаба 1:1 ООО ООО. Объяснительная запуска, £., ВС1ЯЕИ, 1988 , 99 с. (совместно с Л.М.;,1ареичевым, 1ЬА.Потровок, А.П.Казаком и др.).

25. О возможности палеореконструкций глубинного строения Земли. Сов. геология, 1989, Л 7, с. 74-85.

26. О палаореконструкциях глубинного строения земной коры Урала. Сов. геология, 1990, Л 4, с. 81-91.

27. Карта глубинного строения земной коры Урала масштаба 1:1 ООО ООО под вед. И.Г.Еерлянд. Л., Картфабсика ВСЕГЗИ, 1990 (совместно с 2.¿¡.Ананьевой, О.В.Беллавкным, И.Ф.Тавриным и др.).

28. Принципы типизации разрезов земной коры. Труды С.-Петербургского общества естествоиспытателей. 1992, т. 82, вып. 2, с. 44-65. .

29. Глубинное строение земной коры Приполярного Урала как фактор, определяющий особенности его металлогении: -Геология и металлогения Приполярного Урала. Инфорыац. материалы. УрО РАН, Сыктывкар, 1993, о. 21 (совместно с А.Ы.Ыареичевым, Ь.П.Водолаз-ской и Р.й.Ерошзвской).

' 30. Карта глубинного строения земной коры Урала масштаба

• 4Г ■

1:1 ООО ООО. Объяснительная записка. С.-Петербург, 13С31ЕИ, 1993, 121 с.

31. 'mathematical methods of interpreting the aeomagnetic field Hiys. Solid Jiarth (í&sl. ¿id.), 1974, И 5. p. 338-343.

32. Deep structure of Tinan-Pechora province (Ъазе<1 oh geophysical data). Inter. Geol. Kevicw, 1979. vol. 21, í¡ 9, (aveс H.K.BuXin. X.i'.BulavJco) .

33. Classification of the Urals uy tyje of crustal structure. Inter. Geol. Review, 1983, vol. 25. И 12, р.13б5-1374.

34. Crustal structure and thu ohro^ita rosourocs of the Urals. Inctr. Geol. Review, 1985, vol. 27, Ii 4. p. 412-422 (avec U.V.Xuzcina).

ВСЕГЕМ. Падписанр в печать и cóer 02.95. Заказ íf'l от 1.02.95. Объем 2 new.л. Тираи 120экз. бесплатно

ЙСЕГЕИ , г. С-Пьтербург, 1995 г.