Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

История развития ордовикских комплексов полярного Урала по палеомагнитным данным

ВАК РФ 04.00.04, Геотектоника

Автореферат диссертации по теме "История развития ордовикских комплексов полярного Урала по палеомагнитным данным"

Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова Геологический факультет Кафедра динамической геологии

на правах рукописи

ЛУБНИНА Наталия Валерьевна

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОРДОВИКСКИХ КОМПЛЕКСОВ ПОЛЯРНОГО УРАЛА ПО ПАЛЕОМАГНИТНЫМ ДАННЫМ

Специальность 04.00.04 - геотектоника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 1998

Работа выполнена на кафедре динамической геологии Геологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова

Научные руководители

доктор геолого-минералогических наук

-А.Н. Диденко (ОИФЗ РАН)-

кандидат физико-математических наук В.Н. Вадковский (МГУ)

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук В.А. Буш (Институт тектоники литосферных плит РАЕН) кандидат геолого-минералопгческнх наук М.Л. Баженов (ГИНРАН)

Ведущая организация: Государственное научно-производственное

предприятие "Аэрогеология"

Защита состоится 11 декабря 1998 года в 143-0 на заседании диссертационного совета К.053.05.02 по общей и региональной геологии и геотектонике Геологического факультета МГУ им. Ломоносова по адресу:

119899, ГСП, Москва, Воробьевы Горы, МГУ, Геологический факультет, аудитория 608.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Геологического факу льтета МГУ (корте А, 6-ой этаж)

Автореферат разослан 11 ноября 1998 года Ученый секретарь

совета

1УК

и

диссертационного совета (¿¿^У^^

канд. геол.-мин. наук //(г ^ Т.Ю. Твернтинова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Уральский складчатый пояс уже несколько столетий является важнейшей сырьевой базой России. Именно поэтому Урал принадлежит к числу наиболее детально изученных геологических структур. Тем не менее ряд вопросов до настоящего времени остается в стадии разработки и требует дополнительных исследований:

• корреляция геодинамических событий в Уральском палеоокеане и на окраине Восточно-Европейского континента в ранне-среднепалеозойское время;

• восстановление первичного палеотектонического положения блоков палеоокеанической коры, включая определения ориентировок осей спрединга, возможных размеров раннепалеозойскихбассейное;

• определение структур, являвшихся восточным и северо-восточным обрамлением Уральского палеоокеана, и определение их геодинамической принадлежности.

Таким образом, на современной стадии изучения Уральского покровно-складчатого пояса особое значения приобретают палеомагнитные исследования, позволяющие решить часть обозначенных проблем с использованием количественных параметров.

Цель и задачи исследования. Главная цель исследования -восстановление строения и истории развития палеоокеанического бассейна, его западного и восточного обрамлений (в современных координатах) в раннепалеозойское время. В качестве основного объекта исследований выбран Полярный Урал, т.к. здесь на относительно небольшой площади тектонически совмещены структурно-формационные комплексы, образованные в различных геодинамических обстановках. Достижение поставленной цели потребовало решения следующих основных задач:

1) решение вопроса о первичной или вторичной природе структурных элементов в массиве на основании изучения магнитной текстуры магматических пород Войкаро-Сыньинского массива;

2) выяснение палеотектонического положения изученных фрагментов палеоокеанической коры Полярного Урала в момент их образования (Войкаро-Сыньинский и Сыум-Кеуский офиолитовые массивы),

3) определение палеотектонического положения переходной зоны океан-континент в ордовикское время;

4) выявление геодинамических образований, являвшихся восточным бортом Уральского палеоокеана, и определение их палеотектонического положения;

5) на основании обобщения палеомагнитных данных создание реконструкции положения Полярного Урала в совокупности с соседними континентальными блоками в ордовикское время.

Научная новизна. Впервые проведены комплексные исследования Полярного сектора Уральского покровно-складчатого пояса, позволившие на "количественном уровне определить палеоположение комплексов, образовавшихся в различных геодинамических обстановках на окраине Восточно-Европейского континента и в пределах Уральского палеоокеана Изучение магнитной текстуры магматических пород Войкаро-Сыньинского массива позволило определить первичную природу структурных

элеиентов-в-маееиве-т—____

Практическое значение 1) Предложенная геодинамичестни-

реконструкция может служить основой для построения более крупномасштабных реконструкций Полярного сектора Уральского складчатого пояса, на основе которых возможно проведение минерагенического анализа и прогнозирования полезных ископаемых в регионе в зависимости от геодинамических обстановок; 2) материалы диссертации использованы при составлении Государственной геологической карты масштаба 1: 200 ООО Северо-Войкарской площади (ГДП 200, листы Q-41-xvi, xvii) и при составлении легенды к ней; 3) полученные материалы используются при чтении лекций по курсу "Палёомагнитология" и "Математические методы в геологии". Фактический материал. В рамках программы "Урал: фундаментальные проблемы геодинамики и стратиграфии- в 1995-97 годах проводились комплексные исследования восточного и западного склонов Полярного Урала между реками Со5ь и Кокпела группой исследователей: А.Н. Диденко(ОИФЗ РАН), В.А. Аристов, С.А. Куренков, С.В. Руженцев, A.A. Савельев, Е.В. Хаин (Геологический институт РАН), В. А. Симонов (ОИГГМ СО РАН),| П.М. Кучерин1|(ГГП «Полярноуральская»), совместно с которыми автор принимала участие в полевых работах, а также на стадии обработки материала и дальнейшей его интерпретации. Результаты этих исследований положены в основудиссертации.

Апробация работы. Основные положения и отдельные разделы диссертации обсуждались на Всероссийском совещании "Палеогеография венда-раннего палеозоя" (Екатеринбург, 1996); Всероссийском научном семинаре «Палеомагнетизм и магнетизм горных пород» (Борок, 1996, 1997); Ежегодных научных конференциях «Ломоносовские чтения» (Москва, 1996, 1997); Общемосковском семинаре по проблемам палеомагнетизма и магнетизма (1997); ххх и XXXI Тектонических совещаниях (Москва, 1997,1998); Международном конгрессе EUG-9, Strasburg, 1997; Международной геологической конференции «Pre-Variscan terrane analysis of «Gondwanan Europe», Дрезден, 1998 г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 112 страниц текста, 41 рисунок, 12 таблиц и список литературы из 181 наименований

Благодарности. Автор считает приятным долгом в первую очередь выразить благодарности научным руководителям - доктору геолого-минералогических наук АН. Диденко и кандидату физико-математических наук В.H Вадковскому за руководство работой, создание условий для ее проведения, постоянную поддержку и внимание.

Считаю приятным долгом выразить благодарность С.А. Куренкову за постоянную помощь и поддержку при работе над диссертацией. В процессе работы автор пользовался научными консультациями и советами палеомагнитологов и геологов: В.А. Аристова, М Л. Баженова, Г.З. Гурария, К.Е. Дегтярева, Н.В. Короновского, Н.Б. Кузнецова, А.М. Никишина, Г.Н. Петровой, Д.М. Печерского, C.B. Руженцева, СТ. Самыгина, В. А. Симонова, Л.В. Тихонова, C.B. Шипунова. Всесторонняя помощь и содействие были оказаны при полевых работах сотрудниками ГГП "Полярноуральская". Большую помощь в проведении лабораторных исследований оказали Г.С. Янова, 3 В. Шаронова (ОИФЗ РАН), на стадии сбора коллекций - A.A. Шкиттин, А.В, Ганелин, A.C. Красильников, на стадии оформления диссертации-Д.И. Кудрявцев. Всем перечисленным коллегам приношу свою искреннюю благодарность. Автор выражает глубокую благодарность всем коллегам палеомагнитологам и сотрудникам кафедры динамической геологии за постоянную поддержку и помощь в процессе выполнения работы. При выполнении работы автор пользовался финансовой.помощью гранта РФФИ по поддержке научных школ № 96-15-98354. На заключительной стадии диссертационное исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ (проект № 98-05-64888) и Федеральной целевой программы «Интеграция».

ГЛАВА 1

КРАТКОЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЯРНОГО УРАЛА

Впервые идея покровного строения Полярного Урала была сформулирована К.Г. Войновским-Кригером (1945, 1967), показавшего тектонические совмещение Елецкого карбонатного и Лемвинского кремнисто-сланцевого комплексов. В дальнейшем эта идея развивалась в работах А Н. Алешкова, А. К. Афанасьева, Л.Н. Белякова, В В. Бочкарева, В H Гессе, Б.Я. Дембовского, Н.Л. Добрецова, В.А. Душина, А.А Ефимова, В И. Ленных, Ю.Е. Молдаванцева, В Ф. Морковкиной, А С Перфильева, В Н. Пучкова, C.B. Руженцева, A.A. и Г.Н. Савельевых, С.Г. Самыгина, H П. Хераскова, М.А. Шишкина, В.В Юдина, Р.Г. Язевой.

Согласно современным представлениям, в составе Полярно-Уральской покровно-складчатой области Урала выделяются две системы: западная, объединяющая структуры сочленения Восточно-Европейского континента и Уральского палеоокеана, и восточная, представленная палеоокеаническими комплексами, включая крупные офиолитовые

з

массивы и разнообразные островодужные серии. Каждая из систем представляет собой пакет пластин, сложенных различными в геодинамическом отношении образованиями В частности, палеоокёанические комплексы надвинуты на комплексы пассивной континентальной окраины, а те в свою очередь, на континент

В пределах Полярно-Уральской покровно-складчатой области выделяются следующие структурно-формационные зоны (с запада на ^ос^кг4СтВт-Еуженцм^^ШМ1)1^иЕлецкая, представляющая собой палеошельф Восточно-Европейского континентаТсложенный^ерригеннск-карбонатными отложениями (О-С); 2) Лемвинская, сложенная карбонатно-кремнисто-терригенными и кремнистыми осадками континентального склона (O^Djfm); 3) Манитанырд-Пайпудынская, представленная терригенно-карбонатными (OrD2) и кремнисто-сланцевыми (D3-C) отложениями чехла протоуральского микроконтинента; 4) Няровейская, образованная метаморфизованными породы докембрия; 5) Наунтинская,, представленная породами офиолитовой ассоциации, в том числе, недифференцированными базальтами и кремнями (D3-C,?); 6) Тагильская, объединяющая пироксениты, троктолиты, габбро, габбро-нориты Хардъюсского и Мокросыньинского массивов, представляющих собой наиболее северные выходы пород Плати но hoch ого пояса Урала, которые приурочены к границе Лемвинской зоны и Войкаро-Сыньинских офиолитов; 7) Войкарская, Щучьинская, сложенные аллохтонными офиолитовыми массивами Полярного Урала, представляющие собой фрагменты Уральского палеоокеана.

Офиолиты Войкаро-Сыньинского и Сыум-Кеуского массивов характеризуются полным разрезом ассоциации; гарцбургиты, полосчатый комплекс, габбро, диабазовый комплекс, тоналиты, плагиограниты. Вулканогенно-осадочная часть в пределах войкарской зоны Полярного Урала представлена базальтоидами (S-D,) и эпикластовыми отложениями (D23) и осадочными (флиш, С12) в Щучьинской.

Аг-Аг изотопное датирование образцов из Войкаро-Сыньинских и Сыум-Кеуских офиолитов [Симонов и др., 1998], отобранных из разрезов расслоенного габбро-гипербазитового комплекса и палеоспредингового дайкового комплекса (вдоль р. Правая Пайера и Лагорта-ю), по первичным неизмененным минералам показало, что их формирование происходило в конце ордовика-силуре (габбро-гипербазиты- 450-490 млн. лет, дайки -420-450 млн. лет). Метаморфические процессы начались одновременно с образованием магматических пород в ордовике ("океанический" метаморфизм) и продолжались до девона ("региональный" метаморфизм) [Симонов, 1998].

: Для расшифровки истории развития Полярного сектора Уральского складчатого пояса была предпринята попытка изучить палеомагнитным методом опорные разрезы, породы которых формировались в различных

А

геодинамических обстановках: от отложений континентального склона -через океанические комплексы - островодужные образования - до перекрывающих вулканогенно-осадочных и осадочных отложений.

ГЛАВА 2

ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ОФИОЛИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ И МЕТОДИКА ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ

Систематическое петромагнитное и палеомагнитное изучение офиолитовых комплексов началось на рубеже 70-80-х годов. К пионерским работам этого направления можно отнести исследования офиолитов Чили [Stem et al., 1976], Средиземноморья [Levi, Banerjee, 1977; Levi et al., 1978], Малого Кавказа [Нгуен, Печерский, 1978], Омана [Luyendyk et al., 1982, Luyendyk, Day, 1982].

В настоящее время акцент при палеомагнитном изучении палеоокеанических фрагментов покровно-складчатых областей сместился в сторону комплексного петро- палеомагнитного, геологического и петрохимического исследования. В результате такого подхода во многих случаях удается определить различные геодинамические обстановки, в условиях которых происходило формирование тех или иных комплексов: Бураков и др., 1984, Гришин и др., 1991, 1997; Диденко, Печерский, 1986, 1988; Диденко и др., 1994, 1995; Клишевич, Храмов, 1993; Печерский, Шелестун, 1987; Печерский и др., 1987, 1994, 1995; Свяжина, Коптева, 1991,1998; Турманидзе, 1991, Турманидзе и др., 1991; Didenko, 1992; Didenko, Pechersky, 1989; Didenko et al., 1993, Hailwood et al., 1984.; Luyendyk, Day, 1982; Luyendyk et al., 1982; Nie et al., 1993; Pechersky et al, 1993; Soffel., 1981; Swift, Johnson, 1984: Taylor, 1988; Thomas et al.', 1988; Tonouchi, Kobayashi,. 1983, Trench et al., 1988, 1990; Zhao et al., 1990.

Палеомагнитное изучение офиолитов затронуло практически все покровно-складчатые пояса Мира, что способствовало появлению глобальных геодинамических реконструкций [Л П. Зоненшайн, 1987, 1990; В.Е. Хаин, К Б. Сеславинский, 1991; Клишевич, Храмов, 1993; Диденко и др., 1994; Печерский, Диденко, 1995, Pickering, Smith, 1995], где пространства между континентальными плитами стали "заполняться" Использование палеомагнитных данных позволяет оценить абсолютное пространственное положение палеоокеанических структур, ширину и ориентацию бассейнов. Однако, палеомагнитное изучение Уральского покровно-складчатого пояса затронуло преимущественно его южную часть [Бураков и др., 1984; Диденко, Печерский, 1986,1988; Диденко и др., 1994. 1995; Клишевич, Храмов, 1993; Печерский, Шелестун, 1987; Печерский и др., 1987, 1994, 1995; Свяжина, Коптева, 1991,1998]. Палеомагнитное изучение офиолитов Полярного сектора Урала до настоящего времени

не проводилось.

Для расшифровки истории развития Уральского палеооокеана Полярный Урал является уникальным объектом - здесь на относительно небольшой площади тектонически совмещены структурно-формационные комплексы, образованные в различных геодинамических обстановках. 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Для палеомагнитных и петромагнитных исследований отбирались ориентированные штуфы из объектов с •отчетшшдиаыраженными структурными элементами (слоистость, полосчатость, экзо- и эндоконтатэШё~30НБ™шр^ Ориентировка образцов производилась магнитным компасом. Региональное магнитное склонение + 23-30° в зависимости от места работ учитывалось при определении средних палеомагнитных склонений.

Отбор предварялся, измерением начальной магнитной восприимчивости (-/_) каппометром КТ-5 непосредственно в обнажениях.

Для оценки возраста приобретения породами компонент намагниченности были применены следующие полевые тесты. На породах фемнисто-спилит-диабазовой формации Малоуральского пояса Войкаро-Сыньинского массива применялся тест выравнивания [McElhinny, 1964], корреляционный тест СТ [Баженов, Шипунов, 1988] и модификация теста складки NFT(Шипунов, 1ЭЭ5). Для образцов габброидов р. Большая Хадата массива Сыум-Кеу использовался метод ступенчатого распрямления складок для наклонений [Watson, Enkin, 1993, McFadden,199Q], Тест галек [Mardia, 1972] и новый тест конгломератов [Shipunov, 1993] проводился для внутриформационных конгломератов погурейской свиты Лемвинской зоны.

Лабораторные исследования проводились в лаборатории геомагнетизма ОИФЗ РАН им О.Ю.Шмидта. 2.1. Методика палеомагнитных исследований

Образцы палеомагнитных коллекций были подвергнуты ступенчатой температурной чистке от 200 до 600-670°С в электропечи с 4-мя пермаллоевыми экранами. Палеомагнитная коллекция офиолитов массива Сыум-Кеу была обработана в палеомагнитной лаборатории Геологического института РАН в электропечи с 2-мя пермаллоевыми экранами. Измерения остаточной намагниченности проводились на спик-магнитометре JR-4, помещенном в три пары колец Гельмгольца. Для контроля магнитоминералогических изменений материала в ходе температурной чистки параллельно с NRM измерялась магнитная восприимчивость на каппо-мосте KLY-2.

Для определения состава и магнитной структуры носителя NRM исследуемых пород на ряде представительных образцов проводились измерения намагниченности насыщения (Js) и остаточного насыщения (Jrs), изучались ихтемпературные зависимости. Повторные кривые Js(t) и Jrs(t) снимались для определения степени изменения материала в ходе

нагрева Измерения проводились по стандартным методикам на приборах Отдела геомагнетизма ОИФЗ РАН.

Для выделения компонент ЫРМ каждого образца использовались компьютерные программы компонентного анализа Т. Торсвика и Р. Энкина с иллюстрацией результатов на диаграммах Зийдервельда.

Значительная часть коллекции (около 70%) оказалась непригодной для палеомагнитного анализа либо из-за нестабильного поведения ШМ в ходе температурной чистки, либо из-за низкой величины ЫЯМ, не позволявшей производить ее надежные замеры на магнитометре в ходе температурной чистки.

2.2. Методика петромагнитных исследований. Несмотря на хорошую изученность Войкаро-Сыньинского массива, вопрос о пространственных и временных соотношениях отдельных членов офиолитовой ассоциации, первичном или вторичном характере структурных элементов в массиве требуют дальнейшего детального изучения и, возможно, пересмотра. На основании изучения магнитной текстуры пород - величины и формы анизотропии начальной магнитной восприимчивости - предпринята попытка определить первичность или вторичность расслоенности габброидов кумулятивного комплекса р. Правая Пайера и габбро-норитов руч. Норитовый, а также возможное искажение истинного древнего палеомагнитного направления для палеоспредингового комплекса параллельных даек р. Лагорта-ю).

Начальная магнитная восприимчивость {■/_) измерялась в 12 положениях на каппа-мосте К1_У-2 - по 4 замерам через 45° в каждой из трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Исходные данные вводились в компьютер, и по программе АМЭ [ЗШраУэку, 1985] рассчитывались направления и величины главных осей эллипсоида магнитной восприимчивости в географических координатах.

Направления главных осей эллипсоида магнитной восприимчивости наносились на стереограммы для анализа характера их распределения на сфере.

ГЛАВА 3

РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕТРОМАГНИТНЫХ И ПАЛЕОМАГНИТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для проведения палео- и петромагнитных исследований отбирались образцы из наиболее полных и представительных разрезов, которые фиксируют важные рубежи в истории развития Полярного Урала.

1. ЗАПАДНЫЙ СКЛОН

1.1. Лемвинская зона. Погурейская свита, Отложениями погурейской свиты (£3-0^) начинается разрез рифтогенного комплекса Палеоурала [С. В. Руженцев, 1998] Коллекцию ориентированных образцов

представляют красноцветные песчаники и алевропесчаники, а также внутриформационные конгломераты, изученные в обрывах русла р. Погурейегарт. Образцы отобраны из моноклинально залегающей толщи, Аз пд 80°, z55°, мощностью 30-40 м. Возраст погурейской свиты определяется как е3-0,ЦРуженцев, Аристов, 1998].

Направления высокотемпературной компоненты (Т=280-670°С) образцов галек имеют значительный разброс. Критическое значение статистМи^штдяпта-95%^ровн&^дя_о5ьема проанализированной выборки (N=21) составляет 7.35 [Mardia, 1972], что позволяет говорить о хаотичном распределении стабильной высокотемпературной компоненты в образцах галек внутриформационных конгломератов погурейской свиты и полагать, что в NRM галек присутствует значительная доля "доконгломератовой" компоненты.

Величины NRM, / образцов красноцветов достаточно однородны по разрезу и в среднем равны 3-5x10 3А/м, 20-25 х10~5 ед. СИ соответственно. Компонентный анализ NRM образцов красноцветныхалевропесчаников позволяет выделить высокотемпературную компоненту в интервале 280-670°С, среднее направление которой в современной системе координат равно Dec=198°, 1пс=-45°К=20.9'ц95=7.7°.

Характер диаграмм Зийдервельда и, соответственно, спектры блокирующих температур высокотемпературной компоненты как образцов галек, так и собственно образцов красноцветов, очень близки, что позволяет считать высокотемпературную компоненту образцов красноцветов погурейской свиты за близкую первичной для данных пород. Среднее направление этой компоненты в древней системе координат равно Dec=221.4°, lnc=-7.7° К=20.9° «95=7.7°.

1.2. Андезито-базальты, их туфы и эпикласты верхнего течения р. Пага. Толща андезито-базальтов, их туфов и эпикластов (0,а) изучена в верхнем течении р. Пага. Эти породы относятся к вулканогенному комплексу Восточно-Лемвинской подзоны, к ее южному сектору и образуют здесь изолированный блок. Породы несогласно залегают на филлитизированныхтуфах итуфоалевролитах грубеинской свиты 03-S, возраста и тектонически перекрыты кремнистыми фтанитами (черногорская серия 02-D3frn). Среднее залегание пород-Аз пд 135°, угол-85'.

Величины -/_ и NRM образцов андезито-базальтов составляют от 0.14 до 0.3х10"3ед СИ и 4-15*10"3 А/м соответственно. Основным носителем магнетизма андезито-базальтов является гематит, образовавшийся при их внедрении в высокоокислительных (приповерхностных) условиях.

Компонентный анализ NRM образцов андезито-базальтов позволил выделить в интервале 420-670°С компоненту, имеющую среднее направление в современной системе координат Dec=237°, lnc= -44°, в древней - Dec = 272°, lnc=3°. В древней системе координат направление

компоненты практически совпадает с позднесилурийским-раннедевонским лалеомагнитным направлением, пересчитанным на место работ с палеомагнитного полюса Восточно-Европейского континента, - Dec = 293°, lnc=9° [Печерский, Диденко, 1995].

2. ВОСТОЧНЫЙ СКЛОН

2.1. Войкаро-Сыньинский офиолитовый массив 2.1.1. Расслоенный комплекс кумулятивного габбро верховьев р. Правая Пайера. Породы этого комплекса обнажаются в верхнем-среднем течении реки Правая Пайера, где опробованы нами на протяжении 300 м. В разрезе габбро имеют четкую ритмически-полосчатую текстуру, обусловленную чередованием меланократовых и мезократовых разновидностей с маломощными прослоями анортозитов в верхней части некоторых ритмов. Закономерность в изменении состава силикатов габбро аналогична наблюдаемой во многих расслоенных массивах габброидов, при формировании которых большое значение имела магматическая кристаллизационная дифференциация вещества [Савельева, 1987]

Для термомагнитного анализа из разреза были отобраны образцы из лейко-, мезо- и меланократовых разностей. Значения х и NRM габброидов коррелируют с минеральным составом: / - от 13-15x10"5и NRM -от 0.1-0.4хЮ'3А/м (лейкократовые разности) до -/- 50-115x10s ед. СИ и NRM 0.5-169*10~3 АУм(меланократовое габбро).

По данным термомагнитного анализа, во всех образцах меланократовых разностей магнетизм габброидов связан с катион-деффицитным магнетитом. В ряде образцов присутствует маггемит. Величина JJJS0 для образцов без маггемита близка 1, в то время как для таковых с маггемитом - значительно меньше 1. Отношение Jr/Js у всех проанализированных образцов расслоенного габбро заметно меньше 0.1, что может свидетельствовать о наличии в этих породах псевдооднодоменного, возможно, многодоменного магнетита [Щербаков, Щербакова, 1980].

Исследования магнитной текстуры пород расслоенного комплекса кумулятивного габбро р. Правая Пайера показали, что формирование кумулятивного габбро расслоенного комплекса проходило в условиях гидростатического (всестороннего) давления, что нашло отражение как в малых величинах магнитной анизотропии (модовое значение Ак - 12%), так и в хаотичном распределении главных осей эллипсоидов начальной магнитной восприимчивости. Это свидетельствует о первичном (кумулятивном) характере наблюдаемой расслоенности.

Компонентный анализ намагниченности образцов кумулятивного габбро расслоенного комплекса показал наличие двух компонент NRM. Низкотемпературная компонента разрушается при температурном

воздействии до 200-320° С и имеет направление, близкое к современному магнитному полю в месте работ. Высокотемпературная компонента выделяется в интервале 420-630°С. В изученной части разреза Войкаро-Сыньинского массива породы кумулятивного габбро расслоенного комплекса имеют как прямую, так и обратную полярности. Для нижней части разреза породы характерно положительное наклонение, для .верхней части - отрицательное. Среднее направление для всех п р о а налиТйро^

составляет Dec=208°, lnc=-27°, в древней системе - Dec=240°, lnc=-12°, К=12, а95=9.80 (R-лолярность).

2.1.2. Габбро-нориты руч. Норитовый. Характерной чертой разреза габбро-норитов является присутствие среди них линзовидных или пластинчатых тел, сложенных гарцбургитами, дунитами или породами полосчатой серии, мощностью от первыхдо сотен метров. Их контакты с габбро-норитами ориентированны согласно с границами пород полосчатой серии и имеют азимут падения 115-130°, угол -70-90°. Размер и количество "ксенолитов" убывает с запада на восток. Второй характерной чертой разреза габбро-норитов является присутствие жил плагиогранитов мощностью от первых сантиметров до метров и более. Ориентировка контактов между жилами плагиогранитов и вмещающими их габбро-норитов в общем совпадает с расслоенностью габбро-норитов - азимут падения -120-130°, угол падения - 75-85°.

Образцы полосчатых габбро-норитов являются наиболее магнитными, их величины NRM достигают 200-700x10"3 А/м, магнитной восприимчивости (-/) - 2000-2600x10'5 ед. СИ и коэффициент Кенигсбергера (Qn) больше 1. По данным термомагнитного анализа, в образцах габбро-норитов присутствует магнетит. Величины Jr/Js меньше 0.06, что свидетельствует в пользу многодоменного состояния основного носителя магнетизма этих пород. Наименее магнитными в исследованном разрезе по руч. Норитовый являются плагиограниты: их зависимости Js-t являются практически парамагнитными, величины NRM 20х10'3А/м, х-0.5x10-3 ед. СИ Очевидно, что в Js преобладающий вклад дает парамагнитная фракция, и отношение JJJS, в данном случае, не отражает структурного состояния магнитных минералов [Щербаков, Щербакова, 1980].

Исследования магнитной текстуры габбро-норитов и плагиогранитов руч. Норитовый позволили выделить два ее типа Первый характерен для габбро-норитов, расположенных на удалении от жил плагиогранитов, второй - для образцов из зон контактов габбро-норитов и плагиогранитов. Для первых формирование магнитной текстуры связывается с постмагматическими процессами, аналогичными образованию магнитной текстуры кумулятивного габбро р. Правая Пайера Необходимо отметить, что в габбро-норитах более заметен линейный тип анизотропии,

связанный с появлением тонкого вторичного магнетита по силикатам. Увеличение концентрации такого магнетита в габбро-норитах, вероятно, связано с большей железистостью габбро-норитов по отношению к более "низким" по разрезу и ранним по времени выплавки кумулятивному габбро расслоенного комплекса. Большая концентрация вторичного магнетита в габбро-норитах обязана процессу магматической дифференциации. Образование магнитной текстуры габбро-норитов, расположенных в зоне контакта с плагиогранитами, и собственно ллагиогранитов связывается с проявлением одноосных напряжений при внедрении плагиогранитов. В пользу этого говорят высокие значения (Ак до 28%) и плоскостной тип анизотропии магнитной восприимчивости, а также ориентировка максимальных осей эллипсоидов магнитной восприимчивости большинства образцов как в плоскости слоистости габбро-норитов, так и в плоскости контактов тел плагиогранитов с габбро-норитами, в то время как направления минимальных осей перпендикулярны к плоскости слоистости габбро-норитов.

Компонентный анализ МИМ образцов габбро-норитов и плагиогранитов показал наличие двух компонент. Низкотемпературная компонента, разрушаемая при температурном воздействии до 200-320°С, имеет направление, близкое к современному магнитному полю. Высокотемпературная компонента выделяется в интервале 420-600°С. Ее среднее направление в современной системе координат составляет 0ес=180°, 1пс=-49°, в древней - Оес=269°, 1пс=-29°, К=15.3, «95=9.9° (Я-полярность). Диаграммы Зийдервельда имеют сходный характер для габбро-норитов и плагиогранитов, различий в направлении высокотемпературной компоненты намагниченности этих пород также не отмечается.

2.1.3. Комплекс параллельных даек. Комплекс, построенный по типу "дайка в дайке" детально изучался в среднем течении р. Лагорта-ю. Практически на всем опробованном участке встречаются рассеянные или перемежающиеся параллельные дайки, варьирующие по мощности от 5 см до 3-4 м, с субвертикальными закальными контактами. Дайки ориентированы преимущественно в одном направлении (около 40° СВ), совпадающем с общим простиранием границ гипербазитов с габбро. Для дайкового пояса характерно наименьшее проявление процессов "последайкового" метаморфизма. В дайках сохраняется первичная структура - афировая гиалокластитовая в эндоконтовых зонах и порфировая габбро-диабазовая в центральных частях магматических тел. Изучение соотношений эндоконтактов даек показало, что внедрение базальтоидных расплавов в тектонически нарушенное метагаббро и гипербазиты началось в условиях устойчивого растяжения вдоль одной системы трещин (30-50° СВ, современные координаты) в твердой, хрупкой и охлажденной матрице [Путеводитель. , 1978, Симоновидр. 1996],

Во всех исследованных образцах диабазов даек р. Лагорта-ю, по данным термомагнитного анализа, присутствует магнетит Значения % и ЫЯМ составляют: -/.-от 35 до 120х105ед. СИ и ШМ - от 0.1 до75х10'3 А/ м. В ряде тел фиксируется близкое к первичному распределение магнитных минералов: закономерное понижение их концентрации от центральных частей даек к краевым, что, вероятно, говорит о неполном уничтожении первичного ферримагнитного компонента диабазов даек. Для многи1Го^ра^ств~7уиа&азч>в-да^лшвд1ШШ близко к парамагнитному типу. Низкое содержание ферримагнитных минералов для многих образцов диабазов даек, вероятно, отражают не только условия кристаллизации близкие к закалочным, но и наличие зеленокаменного перерождения пород даек, приводящее к заметному уменьшению концентрации магнитных минералов в породе. Форма зависимости образцов диабазов из даек без заметного зеленокаменного перерождения, имеет О-тип.

Отношения Jr/Js^m всех изученных образцов диабазов даек меньше 0.1, что свидетельствует о структурном состоянии магнетита, близком к псевдооднодоменному. Для некоторых образцов этот вывод не очевиден, так как в величине Js парамагнитная доля, возможно, соизмерима с ферримагнитной.

Исследования магнитной текстуры диабазов даек из эндоконтактовых зон показывают, что ее величина и тип отражают вертикальное течение магмы в момент внедрения: фиксируемый тип магнитной анизотропии близок к плоскостному, где максимальные и промежуточные оси примерно равны по величине и располагаются в плоскости, параллельной плоскости контактов даек, тогда как минимальные - в перпендикулярной. Кроме того, при микроскопическом изучении шлифов диабазов даек установлено, что длинные оси гетерофазно измененных титаномагнетитов и других минералов параллельны контактовым зонам. При этом, среднее направление на 25-30" отличается от вертикального - имеет наклон на северо-восток, что может свидетельствовать о повороте всего блока, включающего дайковый комплекс, вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной генеральному простиранию даек.

Компонентный анализ образцов диабазов дайкового комплекса позволяет выделить две компоненты. Низкотемпературная компонента выделяется в интервале 20-300°С и совпадает с современным направлением магнитного поля в районе работ. Вторая компонента, разрушаемая температурной чисткой до 550-600°С, свойственна практически всем проанализированным образцам. Среднее направление в современной системе координат составляет Оес=194° 1пс=-58° а95=5.7° К=12.5°. Учитывая предполагаемый наклон дайкового комплекса вокруг вертикальной оси, в древней системе координат среднее направление высокотемпературной компоненты будет составлять Оес=221°, 1пс=-21°.

2.2. Сыум-Кеуский офиолитовый массив. Расслоенное габбро р. Большая Хадата.

Для палеомагнитного изучения отобраны ориентированные образцы из комплекса расслоенных габбро р. Большая Хадата. Залегание габброидов, замеренное по расслоенности, имеет ориентировку в восточно-юго-восточных румбах с углами падения от 40-45° до 70-80°

По данным термомагнитного анализа, основной магнитной фазой исследованных габброидов является магнетит, но его концентрация сильно варьирует: х и образцов габбро имеют широкий размах - от 0.33 до 143х10~3 ед. СИ и от 0.01х10"3до более 10 А/м соответственно. Компонентный анализ позволил выделить одну высокотемпературную компоненту. Анализ средних по точкам отбора направлений высокотемпературной компоненты показал, что формально кучность в современной системе координат (Кд=13.0) немного выше, чем в древней (Кз=9.6). При полевом изучении габбро по реке Большая Хадата было отмечено, что массив разбит вертикальными разломами на блоки, что, вероятно, могло привести к разворотам вокруг вертикальной оси относительно друг друга. Анализ только средних наклонений высокотемпературной компоненты по точкам отбора методом ступенчатого распрямления складок показал, что максимальная кучность (К=22.9) приходятся на 80% распрямления "складки", что позволяет отнести высокотемпературную компоненту к додеформационной Формирование габброидов массива Сыум-Кеу проходило на 10°.

Обобщение палеомагнитных данных по Войкаро-Сыньинскому и Сыум-Кеускому офиолитовым массивам

Среднее палеомагнитное направление для трех объектов офиолитового комплекса Войкаро-Сыньинского массива и офиолитоаого массива Сыум-Кеу в древней системе координат составляет Оес=238.2°, 1пс=-21.2°, К=15.2, а95=24.3°. Кучность направлений в древней системе координат несколько выше, чем в современной (К=9.96)-Кз/Кд=1.53, но максимальная кучность (К=19.28) устанавливается при вводе 60% поправки за залегание. Анализтестом ступенчатого распрямления только наклонения высокотемпературной компоненты стабильных образцов показал, что кучность в древней системе координат (К=46.44) существенно выше, чем в современной (К=2.89). Максимальная кучность (К=64.34) отмечается при введении 110-120% поправки за залегание. В дальнейшем использовалось среднее палеомагнитное направление по всем стабильным образцам (N=72, Оес=235.6", 1пс=-20 8°, К=13.5, а95=4.8), учитывая, что блоки (пластины) офиолитовой сутуры испытывали вращения вокруг вертикальной оси (на ±30-40° от среднего) относительно друг друга. Происходили эти вращения, вероятно, до формирования общего тектонического плана Центральной офиолитовой зоны Полярного

Урала на предобдукционном (коллизионном?) этапе развития.

Достаточно веским аргументом в пользу сохранности первичных или близких к ним по времени магнитных характеристик служат относительно низкие вторичные температурные воздействия, которые испытали интрузивные породы Войкаро-Сыньинского массива Анализ содержания изотопов кислорода в габбро, габбро-норитах и диабазах комплекса предполагает незначительный вторичный прогрев пород - менее 200°С; -еоетав^Ю^тежигалщмально-магматическом интервале (Буякайте и др, 1983). ~ ----_

Палеоширота образования офиолитов 8-14° с.ш. Современное простирание дайкового комплекса находится в северо-северо-восточных румбах. Разница с направлением палеомеридиана составляет 25-30°, следовательно, простирание зоны палеоспрединга - северо-северо-западное.

3. Малоуральский пояс. Породы опробованы в обнажениях по правому берегу реки Войкар. Возраст толщи условно определяется как О, так как в аналогичных отложениях спилитов зоны, обнаженных по р. Хараматалоу, в линзе мраморизованных известняков выявлены органические остатки ранне-сред неордовикского возраста. Кроме того, в северной части пояса (ручьи Соколиный и Ханмейшор), в перекрывающих спилиты флишоидных отложениях выявлены органические остатки позднего ордовика-раннего силура. Однако, однозначная возрастная корреляция спилитов Малоуральского пояса затруднена еще тем, что наряду со скудностью органики среди спилитов последние разобщены на дневной поверхности натри изолированных участка, разделенные полями кварцевыхдиоритов-тоналитов и чехлом мезозойско-кайнозойских отложений.

Для палеомагнитного изучения были отобраны образцы базальтов и андезито-базальтов, а также из кремнисто-алевролитовых отложений. Вулканогенно-осадочная толща в исследованном разрезе в общем имеет падение в восточных-юго-восточных румбах с углами падения 45-60°, за исключением одной флексуроподобной складки - в перегибе которой наблюдаются юго-юго-западные падения. Мощность опробованной вулканогенной части войкарской толщи составила около 150-200 м.

Величина х, как, соответственно, и концентрация магнитной фракции, колеблется в широких пределах - от 2х10~5 до 40х103 ед. СИ. По результатам термомагнитного анализа основным носителем магнетизма является малотитанистый тиатномагнетит. Отношение ^/^сСИ, что может свидетельствовать о псевдооднодоменном состоянии основного носителя магнетизма этих пород.

Компонентный анализ ЫЯМ образцов показал наличие трех компонент. Низкотемпературная компонента ЫР?М разрушается в интервале температур 200-250°С и совпадает с современным направлением перемагничивания. Среднетемпературная компонента,

выделяется при термочистке до 450-500°С, имеет среднее направление в современных координатах- Dec=243° 1пс=-5Э°„ что практически совпадаете пермским направлением для Восточной Европы (Печерский, Диденко, 1995). Кучность в современной системе координат значительно выше, чем в древней (Kg/Ks=3.74), что говорит о послескладчатой природе намагниченности. Палеоширота Малоуральского пояса в позднепалеозойское время составляла 40±3° с.ш.

Высокотемпературная компонента NRM, разрушаемая термочисткой до 600-620°С, характеризуется наличием двух полярностей, причем для пород кремнисто-алевролитового слоя характерна полярность с отрицательным наклонением (склонение в древней системе координат 140-180° и наклонение- -20-50°), а для пород верхней части разреза -полярность с положительным наклонением (склонение в древней системе координат 295-320°, наклонение- +10 - +40°). Компонента имеет доскладчатую природу - кучность в древней системе координат значительно выше, чем в современной. Тесты складки сравнения средних и корреляционный (Баженов, Шипунов, 1988) имеет положительный результат- Ks/Kg=2.12 при F(36,36)=1.74. Среднее направление этой компоненты в древней системе координат- Dec=152°, lnc=-37°, К=15.6, «95=8.2°.

Это направление отождествляется с характеристической компонентой для пород островодужиой формации Малоуральского пояса, возраст которой мы принимаем как 03-St, так как для нее формально выполняются два теста палеомагнитной надежности - тест складки и наличие в разрезе образцов двух полярностей. Палеоширота Малоуральского пояса в позднеордовикское-раннесилурийское время составляла 20±4° ю.ш

Полученные палеомагнитные направления для отложений континентального склона (Лемвинская зона), палеоокеанического бассейна (офиолиты Войкаро-Сыньинского и Сыум-Кеуского массивов) и островной дуги (Малоуральский пояс) использовались при построении геодинамичсекой реконструкции Уральского океана в ордовике.

ГЛАВА 4

РЕКОНСТРУКЦИЯ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ УРАЛЬСКОГО ПАЛЕООКЕАНА В ОРДОВИКЕ

Идея существования на месте Урала палеоокеана, простиравшегося между Восточной Европой и Сибирью, развивалась в работах A.B. Пейве, Н А. Штрейса, А С Перфильева, С.В. Руженцева, И В. Хворовой, С Г. Самыгина, С Н. и К.С. Ивановых, В Н. Пучкова, В.М. Нечеухина, Л.П. Зоненшайна, С.А. Куренкова, A.A. Ефимова, В.И. Ленныха, В,Г. Кориневского, В.А Коротеева, М А. Камалетдинова, В.А. Маслова, Л И. Белякова, Б Я Дембовского, А А и ГН Савельевых; Д.М.: Печерского,

I 5

А.Н. Диденко, и др.

Одной из первых попыток "количественно" реконструировать Уральский палеоокеан в самых общих чертах была предпринята Л.П. Зоненшайном с соавторами (Палеогеодинамика, 1993; История Уральского палеоокеана, 1984; Тектоника литосферных плит территории СССР, 1990 и др.). Сходная реконструкция с использованием палеомагнитных данных построена А Н. Диденко и др. [1994]. Однако, Лфапьщщталеоокеан реконструируется лишь по взаиморасположению окружающих1^тинентовП:(ачШгееняо^но1^вяяетсяф А.М.Дж. Шенгера, Б.А. Натальина и В С. Буртмана [1994]. Согласно их интерпретации, в результате венд-кембрийского рифтогенеза от Восточно-Европейско-Сибирского суперконтинента отчленилась полоса континентальной коры -дуга Кипчак, - в тылу которой открылся Ханты-Мансийский океан. На Южном Урале в это время в тылу Мугоджарской дуги открывалось Сакмарско-Магнитогорское окраинное море.

Для построения геодинамических реконструкций использовались Траектории кажущейся миграции полюса "базовых" континентов, собственные палеомагнитные данные и выбранные из Мировой базы данных палеомагнитные определения.

I. Траектории кажущейся миграции полюса (ТКМП) "базовых" континентов.

ТКМП Восточно-Европейского континента, рассчитанные разными авторами, сходны для позднего и частично среднепалеозойского интервала, а в раннепалеозойском интервале имеют существенные различия: согласно ТКМП, построенным А Н. Храмовым (1991) и А.Н. Диденко и Д.М. Печерским (1995), Восточно-Европейский континент в раннем палеозое располагался в южном полушарии в умеренных и, возможно, в тропических широтах, в то время как согласно (Тогэу^к а1., 1992) Уральский край Восточно-Европейского континента в раннем ордовике находился между 60-70° южной широты. Изучение терригенных глауконитсодержащих пород тремадока на юго-восточном крае плиты (кидрясовская свита Сакмарской зоны) указывает на их отложение в более низких широтах в полосе гумидного климата (Казаков, 1991).

В данной работе использовались ТКМП, построенные Д.М. Печерским и А.Н. Диденко (1995).

п. Анализ палеомагнитных определений из Мировой базы палеомагнитных данных по Уралу

Выбранные из Мировой базы палеомагнитных данных МсЕ1Ыппу (1995) и последних публикаций палеомагнитные определения для Урала неравномерно распределены в пространстве и во времени. Наибольшее количество определений получено на породах девонского и каменноугольного возраста (40 и 43 соответственно), а также для ордовика - 32 определения. Для венда и кембрия отобрано лишь 4 и 10

определениями соответственно

Всего для Уральского складчатого пояса существует 184 определения. Преимущественно палеомагнитные определения получены на породах от Южного до Приполярного Урала, в то время как для Полярного Урала из каталога отобрано лишь 22 определения. Кроме того, большая часть определений получена до 70 - 80-х гг и не отвечают принятым современным требованиям палеомагнитной надежности (Briden, Duff, 1981; Палеомагнитология, 1982; Сое et at., 1985; Van der Voo, 1988, Печерский, Диденко, 1995 и др.). Для дальнейших построений использовались лишь 6 определений, относящихся к Манитанырд-Пайпудынскому микроконтиненту (Данукалов и др., 1986), а также определения И.А. Свяжиной с соавторами (1991, 1998).

ш. Геодинамическая реконструкция

Поздний кембрий - ранний ордовик (490-470 млн. лет).

В позднем кембрии-раннем ордовике Восточно-Европейский континент находился в тропических южных широтах, где крайне южное (до 30° южной широты) положение занимали его западные-юго-западные области. Максимальная скорость широтного смещения плиты на юг отмечалась на рубеже 450-470 млн. лет и составляла около 6 см/год [Диденко, Печерский, 1995]. Примерно в это же время на короткий период изменился знак вращения плиты - вращение против часовой стрелки сменилось на вращение по часовой стрелке. Скорость вращения плиты в интервале 440-460 млн. лет достигла 1.5-27млн. лет. Вероятно, смена знака вращения плиты (-470 млн. лет) фиксирует начало раскрытия Уральского палеоокеана в среднем ордовике, основные черты которого заложились к концу ордовикского времени [Зоненшайн и др., 1990; Пучков, 1993,1996; Диденко и др., 1994]. Северо-Американский континент в этот временной интервал испытал небольшое южное, смещение, в приэкваториальные широты и разворот против часовой стрелки на 2530° Сибирь с небольшим вращением против часовой стрелки находилась в экваториальных широтах на 15-20°. . ■

Палеомагнитное определение, полученное на породах погурейской свиты (ej-C^t) Лемвинской зоны, - Dec=41.4" и lnc=7.7° - близко по наклонению рассчитанному направлению прямой полярности для ВосточноЕвропейского континента (Dec=348.3° lnc=4.1°) того же временного интервала. Палеошироты собственно Лемвинской зоны и пересчитанная для Восточной Европы в е3-0, время равны 3.9±3.9° с ш. и 2±12.2° соответственно (табл.). По отношению к Сибирскому континенту (Dec=126 8° 1пс=-41.3°) различия существенны как по склонению, так и по наклонению (табл ) Определение позднесилурийского-раннедевонскога возраста (Лемвинскаязона, андезито-базальты р. Пага) близко по направлению Восточно-Европейского континента Dec=272°,

Таблица

Сравнение полученных палеомагнитных направлений для различных комплексов Полярного Урала с рассчитанными по палеомагнитным полюсам Восточно-Европейского и Сибирского континентов.

объект возраст Ф.° А95 Рее, ° 1пс,0 Ф ссылка

еуИЭу— 41.4 ±7.8 7.7 ±7.7 3.9 1

МП егО, -7.0 175.0 6.3 75.0 ±7.2 -26.0 7.2 ттег

ВЕК 500. 25.0 257.0 12.0 348.3 ±12.0 4.1 ±23.9 2.1 3

СК- 500 -36.0 128.9 8.0 126.8 ±8.7 Г-41.3 ±10.8 -23.7 3

ПУц О 23.1 182.2 3.7 55.6 ±5.1 20.8 ±4.8 10.8 1

ПУв О -40.8 99.4 7.4 152.0 ±10.3 -37.0 ±8.2 -20.6 1

ЮУд О -41.0 85.0 163.0 ±21 -12.0 ±21 -6.0 4

Сут О 24.0 292.0 134.0 ±11.51 -3.0 ±11.5 -2.0 4

ВЕК 460 16.9 220.6 7.0 22.4 ±7.0 -9.4 ±13.7 -4.7 3

СК 460 -25.0 116.0 9.0 133.6 ±9.1 -18.6 ±16.6 -9.6 3

ПУз -2.2 152.6 3.5 92.2 ±4.9 -2.9 ±4.9 -1.5 1

ВЕК 400 1 -5.1 153.3 5.0 92.7 ±5.0 -8.7 ±9.8 -4.4 з

СК 400 -2.0 н . 129.8 6.0 113.1 ±6.1 14.8 ±114 7.5 3

ПУ Р2 46.5 159.4 6.6 63.0 ±9.9 59.0 ±5.1 39.8 1

ВЕК 250 45.5 160.8 5.0 62.6 ±2.6 57.7 ±1.9 38.3 3

СК 250 48.8 159.1 9.0 61.7 ±12.1 60.8 ±7.7 41.8 3

Примечание: ВЕК, СК - Восточно-Европейский и Сибирский континенты соответственно; МП - Манитанырд-Пайпудынский микроконтинент; ПУз - Лемвинская зона, ПУц - Войкаро-Сыньинский и Сыум-Кеуский офиолитовые массивы , ПУв -Малоуральский пояс; ЮУд - Денисовская зона; СУт - Тагильская зона; Ф, Л - широта и долгота палеомагнитного полюса соответственно; А95 - радиус овала доверия вокруг полюса; ср - палеоширота.

1 - палеомагнитные направления, полученные в данной работе, 2 - среднее по данным Н.Ф. Данукалова и др. [1986); 3 - пересчитанные палеомагнитные направления на координаты 66.5°с.ш., 54° в.д . с полюсов ВЕК и СК по данным Д.М. Печерского и А.Н. Диденко [1995], 4 ■ данные И.А. Свяжиной и др. [1991.1998].

1пс=+3°1'а95=5° и Оес=272°, !пс=9° соответственно.

Исходя из полученных данных, Лемвинская зона на рубеже кембрия-ордовика (510-490 млн. лет) находилась незначительно севернее края Восточно-Европейского континента на 3-4= с. ш. Ко времени формирования андезито-базальтов р. Пага (52-0,), Лемвинская зона испытала смещение на юг до 0-2- ю ш. с одновременным разворотом

490-450 Ма 40

Ш

( 1'

Рис. Геодинамическая реконструкция Уральского палеоокеана для ордовикского времени.

Условные обозначения: 1 - рифейские континенты, микроконтиненты и блоки Балтийско-Сибирского ряда; 2 -

аккреционные зоны, возникшие в конце рифея, 3 - аккреционные зоны, возникшие на границе среднего-позднего кембрия; 4 - бассейны с корой переходного типа; 5 - рифгогенные структуры; 6 - простирания осей спрединга; 7 - трансформные разломы и сдвиги; 8 - вулканические дуги, отмирающие (а) и активные (б) с направением зон субдукции; 9 - границы блоков с более молодымми комплексами (а), условные границы (б).

Буквами указаны\ палеоконтиненты: ВЕК - Восточно-Европейский (Балтия), СК- Сибирский, САК - Северо-Американский; микроконтиненты: МП — Манитанырд-Пайпудынский; вулканические дуги; ПУв — Полярно-Уральская (войкарская), ЮУд - Денисовская, СУт - Тагильская; бассейны (океанические котловины) и прогибы: Л - Лемвинский, См - Сакмарский.

против часовой стрелки на 50. Аналогичный характер движений в это время имеет Восточно-Европейский континент [Диденко, 1997], причем палеошироты края континента, ныне примыкающего к Полярноуральскому участку, имеют практически те же самые значения: 1 - в позднем кембрии - раннем ордовике - палеоширота составляет 0-2= с. ш.; 2 - в раннем девоне - 4е ю. ш Вывод в тектоническом отношении не нов, но количественное подтверждение он получил впервые. ~ ПапеШШТШтое-^ределение--^^ интервал а

рассчитано для Манитанырд-Пайпудынского микроконтинента. Среднее направление составляет Эес=75° 1пс=-26° <р=-14° а.95=7.2° К=63.6. Рассчитанное направление отличается как от направления для ВосточноЕвропейского континента (Оес=348.3° 1пс=4.1°<р=2 1°), так и от полученного нами направления для пород Лемвинской зоны-0ес=41.4° 1пс=7.7° ф=3.9°. Широтную разницу, вероятно, можно объяснить появлением на Полярном Урале, к востоку от Лемвинской зоны (в современных координатах), первых океанических бассейнов Палеоурала [Путеводитель..., 1997]. В конце тремадока рифтовая система трансформировалась в океанический бассейн. Именно Лемвинская зона отделила Манитанырд-Пайпудынский микроконтинент от Восточно-Европейского континента. Активная континентальная окраина фиксируется по появлению Восточно-Лемвинского вулканического пояса. В конце аренига-начале среднего ордовика Манитанырд-Пайпудынский микроконтинент соединяется с Восточно-Европейским континентом, вулканический пояс перестает существовать, а микроконтинент Лемвинская зона превращается во внутриконтинентальный прогиб [Руженцев, Аристов, 1998].

Полученное "среднее" палеомагнитное направление для магматических пород Войкаро-Сыньинского и Сыум-Кеуского офиолитовых массивов составляет Оес=55.6°, 1пс=20.8° (Аполярность). Полярность этого направления не установлена, исходя из минимизации движений - направлению с северо-восточным склонением и положительным наклонением приписывается прямая полярность. Тогда палеоширота образования этих комплексов будет 8-14° с.ш., простирание зоны палеоспрединга -северо-северо-западное.

Время приобретения характеристической намагниченности магматическими породами офиолитов исходя из возраста пород [Савельев, 1997; Симонов и др., 1998] можно, вероятно, принять как средний-поздний ордовик. Это направление значимо отличается от рассчитанных направлений как с Восточно-Европейского, так и с Сибирского континентов на 460 млн. лет (табл.). Широтное "зияние" между местом образования офиолитов и прилегающим краем Восточной Европы могло составлять не менее 10° (рис ) Северо-восточнее палеоокеанического бассейна находился Сибирский континент, обращенный к нему своей ныне северной окраиной. Разворот

относительно Восточно-Европейского и Сибирского континентов составляет примерно -33°, т.е. по часовой стрелке, и +78°, т.е. против часовой стрелки, соответственно (табл.), который произошел, исходя из палеомагнитных данных, до позднего палеозоя.

Ордовикский интервал представлен в настоящей работе палеомагнитным определением и по вулканогенно-кремнистым породам Малоуральского пояса. Сопоставление этого направления с Оес=152°, 1пс=-37° (Ы-полярность) с рассчитанными с соответствующих по возрасту полюсов Восточно-Европейского и Сибирского континентов (табл.) говорит о следующем: а) по отношению к Восточной Европе изученный объект претерпел значительный (более 120°) разворот по часовой стрелке; по отношению к Сибири - такой поворот существенно меньше (10-26°), также по часовой стрелке; б) палеоширота формирования отложений Малоуральского пояса существенно отличается от расчетной с ВЕК, так крайние оценки широтной разницы по отношению к Восточной Европе составляют 10-22°, тогда как по отношению к Сибири всего 4-18° (табл.). Таким образом, можно полагать, что Малоуральский пояс тектонически более близок к Сибирскому континенту.

Сопоставление с палеомагнитными определениями по Южноуральским объектам ордовикско-силурийского возрастов также говорит об их тектонической близости восточной зоне Полярно-Уральского сегмента. Палеомагнитное направление пород Денисовской зоны [Свяжина, Коптева, 1991] составляет Оес=163° и 1пс=-12°, то есть мы имеем соответствие по склонению и широтную разницу в среднем 12±8°, что близко современной широтной разнице в их положении. Примерно такое же склонение (1пс=-5°) имеет палеомагнитное направление, полученное на породах Шемурской структуры Тагильской мегазоны [Свяжина и др., 1998]. Время формирования комплекса определяется как поздний ордовик - лландовери [Язева, Бочкарев, 1995]. Палеоширота составляет 3" ю.ш.

Исходя из изложенного, на геодинамической реконструкции этого возраста (рис. ) ордовикская островная дуга расположена у восточного склона Сибирского континента (ныне его западная окраина). Палеоширота образования Малоуральского пояса - 20±4° ю.ш.

Ранняя пермь (290-260 млн. лет).

Начало перми является временем главных континентальных столкновений и образования единой Лазразии[Зоненшайн и др., 1990]. Вращение по часовой стрелке лавразийских континентов продолжается, что привело к полному их перемещению в северное полушарие. К этому времени практически завершилось формирование структуры Уральского складчатого пояса

Палеомагнитное направление, полученное по кремням и андезито-базальтам Малоуральского пояса (Оес=243°, 1пс=-59°, Р?- полярность),

имеет послескладчатую природу и, вероятно, его возраст можно определить как позднепалеозойский, так как рассчитанные направления с позднепермских палеомагнитных полюсов Восточно-Европейского и Сибирского континентов [Печерский, Диденко, 1995; Храмов, 1991] на точку отбора практически совпадают с полученным в настоящей работе (табл.). Палеоширота полярного сегмента Уральской складчатой системы в позднепалеозойское время составляла 40±3° с.ш.

-Р^нт$а-а-щиротшш_доложении и возможный разворот

Полярно-Уральского сегмента относительно~1ышёразШнь1)гблошв-о-

лозднепалеозойского времени лежит в пределах ошибки (табл.). Широтное смещение по отношению к окружающим континентам также не значимо Полученные результаты согласуются с положением ВосточноЕвропейского и Сибирского континентов в пермское время по [Зоненшайн, 1990; Диденко и др., 1994; Зсо1езе, 1984], входивших в то время в состав Пангеи. Следовательно, расположение блоков Полярного Урала относительно Восточно-Европейского и Сибирского континентов с поздней перми до наших дней практически не изменилось, испытав общий разворот почасовой стрелке на 55-60°.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования комплексов Полярного Урала позволили выявить некоторые особенности развития Уральского палеоокеана и его обрамления в ордовикское время и сформулировать их в виде защищаемых положений:

1) Палеомагнитное изучение образований зоны перехода от палеоконтинента к палеоокеану (Лемвинская зона) показало, что их формирование происходило у края Восточно-Европейского континента: на широте 4+3.9° в интервале поздний кембрий-ранний ордовик и на широте -2±2.5°в позднем ордовике-силуре. При этом, в раннем-среднем ордовике блоки Лемвинской зоны испытали разворот на 50° по часовой стрелке относительно Восточно-Европейского континента.

2) Палеоокеанический бассейн Полярного Урала (Войкаро-Сыньинский и Сыум-Кеуский офиолитовые массивы) в ордовикское время располагался в приэкваториальных широтах северного полушария (8-14° с.ш.), зона спрединга имела северо-северо-западное простирание. Восточным ограничением палеобассейна скорее всего служила северная (в современных координатах) окраина Сибири;

3) Островная дуга Малоуральского пояса формировалась в позднем ордовике-раннем силуре на широте 20°±4° южного полушария и была позднее аккретирована к юго-восточной окраине Сибирского континента (древние координаты). Палеомагнитное направление первичной (или близкой к ней по времени) намагниченности пород островной дуги Малоуральского пояса близко таковым островодужных формаций Южного Урала.

4) Величина и тип магнитной текстуры магматических пород Войкаро-Сыньинского массива обусловлены первично-магматическими или близкими к ним условиями становления габброидов в магматических камерах и вертикальным течением магмы при образовании комплекса параллельных даек.

Полученные палеомагнитные данные по Малоуральскому поясу позволяют предполагать, что с поздней Перми положение Полярного сектора Урала относительно окружающих континентов не претерпело существенных изменений.

Однако, необходимо отметить спорные моменты в истории развития Полярного сектора Уральского складчатого пояса. Требует дальнейшего изучения и «количественного» обоснования вывод о "косой" коллизии Восточно-Европейского и Сибирского континентов, произошедшей за счет дифференцированного вращения этих континентальных блоков и приведшей к закрытию Палеоуральского океана в среднем палеозое и пространственному совмещению пород Войкаро-Сыньинского массива и Малоуральского пояса.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Савельев A.A., Диденко А Н., Куренков С.А., Лубнина Н.В. "Палеомагнетизм офиолитов Войкаро-Сыньинского массива (Полярный Урал)"//"Палеомагнетизм и магнетизм горных пород", М., ОИФЗ РАН, 1ЭЭ6, с.77

2 Диденко А.Н., Лубнина Н.В., Шкиттин A.A. Палеомагнитная и петромагнитная характеристика Войкаро-Сыньинского офиолитового комплекса (Полярный Урал у/Палеогеография венда-раннего палеозоя. Екатеринбург: УрОРАН, 1996. С.63-64.

3 ДегтяревК.Е., КуренковС.А., КузнецовН.Б., ЛенныхВ.И., ЛубнинаН.В., Павленко Т.И. "Магматизм Зауральского поднятия - индикатор раннепалеозойского рассеянного спрединга"//Тектоника Азии, М. ГЕОС, 1997, с.86-88.

4 А.Н. Диденко, С.А. Куренков, Н.В. Лубнина, "Магнитная текстура интрузивных пород Войкаро-Сыньинского офиолитового комплекса"// Ежегодная научная конференция "Ломоносовские чтения", М., МГУ, 1997, с. 65-67.

5 Н.В. Лубнина, А.Н. Диденко, С.А. Куренков, C.B. Руженцев, П.М. Кучерина, В.А. Симонов "Палеомагнитные и геологические исследования ордовикских и девонских комплексов Полярного Урала"/ / Тектоника и геодинамика: общие и региональные аспекты. Материалы XXXI Тектонического совещания. Том i. - M.: ГЕОС, 1998. С.311-314,

6 А.Н. Диденко, С. А. Куренков, Н.В. Лубнина и др. "Магнитная текстура интрузивных пород Войкаро-Сыньинского офиолитового массива: оценка полей напряжения"// Урал: Фундаментальные проблемы

геодинамики и стратиграфии. Труды ГИН РАН, Вып 500,1998. С. 42-59.

7 Дегтярев К.Е., Куренков С.А., Кузнецов Н.Б., Ленных В.И., Лубнина Н.В., Павленко Т.И. "Проблема выделения каледонид Зауралья (Ю.Урал)"// Урал: Фундаментальные проблемы геодинамики и стратиграфии. Труды ГИН РАН , Вып. 500, 1998. С. 118-127.

в Н.В. Лубнина, А Н. Диденко, С.А. Куренков, С.В Руженцев и др. ^Ф1сТощил{л7рщ^вания-оод^шшсскщо комплексу

Полярного Урала по палеомагнитным и геологическим данным"// Теоретические и региональные проблемы геодинамики. Тр. ГИН РАН. Вып. 515,1999.

9 ДиденкоА.Н., КуренковС.А., Руженцев C.B., Печерский ДМ., Шаронова З.В., Лубнина Н.В. История каледонскихофиолитов северо-западной Монголии по палеомагнитным данным. Физика Земли, 1998,'№10.

10 NataliaV. Lubnina, Alexey N. Didenko, Sergey A KurenkovThe Ophiolites Paleomagnetism in the Voikar-Synia Massif (The Polar Urals)", Strasbourg, EUG-9, 1997, Session 8.1/4P - Uralides, p.121.

и N.V. Lubnina, A.N. Didenko, S.A. Kurenkov, V.A. Simonov. Paleomagnetic and isotopic studies in the Polar Urals// Pre-Variscan Terrane Analysis of "Gondwanan Europe": Dresden, 1998. P. 162-163.

Подписано в печать 10.11.98 Усл. печ листов / , Тираж 100 экз. Заказ №

Отпечатано в фотомножительной мастерской Геологического факультета МГУ

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Лубнина, Наталия Валерьевна, Москва

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

на правах рукописи

ЛУБНИНА Наталия Валерьевна

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОРДОВИКСКИХ КОМПЛЕКСОВ

ПОЛЯРНОГО УРАЛА ПО ПАЛЕОМАГНИТНЫМ ДАННЫМ

Специальность 04.00.04 - геотектоника

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научные руководители доктор геолого-минералогических наук

А.Н. Диденко кандидат физико-математических наук

В.Н. Вадковский

Москва 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

Список основных обозначений и сокращений, принятых в работе 4

Введение ^

Глава 1. Краткое геологическое описание Полярного Урала 10

1.1. Войкаро-Сыньинский офиолитовый массив 18

1.2. Офиолитовый массив Сыум-Кеу 34

Глава 2. История изучения офиолитовых комплексов и 40 методика их исследования

2.1. История палеомагнитного изучения офиолитовых 46 комплексов

2.2. Методика исследований 56

2.2.1. Методика петромагнитных исследований 62

2.2.2. Методика палеомагнитных исследований 66

Глава 3. Результаты петромагнитных и палеомагнитных 69 исследований

3.1. Западный склон 69

3.1.1. Лемвинская зона. Погурейская свита 69

3.1.2. Андезито-базальты, их туфы и эпикласты верхнего 76 течения р. Пага

З.П. Восточный склон 81

З.П.1. Войкаро-Сыньинский офиолитовый массив 81 3 .II. 1.1. Расслоенный комплекс кумулятивного габбро верховьев 82 р. Правая Пайера

З.П. 1.2. Габбро-нориты руч. Норитовый 90

3.11.1.3. Комплекс параллельных даек р. Лагорта-ю 100

З.П.2. Сыум-Кеуский офиолитовый массив. Расслоенное 118

габбро р. Большая Хадата

З.Ш. Малоуральский пояс 126

Глава 4.

4.1.

4.11.

4.III.

Заключение Литература

Реконструкция истории развития Уральского 136

палеоокеана в ордовике

Траектории кажущейся миграции полюса (ТКМП) 143

"базовых" континентов

Анализ палеомагнитных определений из Мировой базы 144 палеомагнитных данных по Уралу

Геодинамическая реконструкция 148

159 161

з

Список основных обозначений и сокращений, принятых в работе:

Аз., Z - азимут и угол залегания пород соответственно; ф - палеоширота;

ТКМП - траектория кажущейся миграции полюса;

Ф, Л - географические широта и долгота палеомагнитного полюса соответственно;

<Х95 - угол доверия вокруг среднего направления;

А95- угол овала доверия вокруг полюса (A95=(dmxdp)1/2;

Ak - анизотропия начальной магнитной восприимчивости;

DeCg, Decs - палеомагнитное склонение в древней и современной системах

координат соответственно;

Incg, Incs - палеомагнитное наклонение в древней и современной системах координат соответственно;

NRM - естественная остаточная намагниченность;

Jnt - стабильная компонента NRM после температурной чистки;

Jrs - остаточная намагниченность насыщения;

Jrst - остаточная намагниченность насыщения после лабораторного нагрева; Js - намагниченность насыщения;

Jst - намагниченность насыщения после лабораторного нагрева; X - начальная магнитная восприимчивость;

К - характеристика кучности единичных направлений вокруг среднего в современной системе координат; Qn - отношение Кенигсбергера;

Qnt - отношение Кенигсбергера после температурной чистки; Тс - точка Кюри.

ВВЕДЕНИЕ

Уральский складчатый пояс уже несколько столетий является важнейшей сырьевой базой России. Именно поэтому Урал принадлежит числу наиболее детально изученных геологических структур. На Урале были рождены многие геологические концепции. Так, серьезные геологические исследования 30-40-х годов нашего столетия привели к созданию отечественных петрографической и петрологической школ (А.Н. Заварицкий и P.A. Кузнецов), обоснованию рифея - нового стратиграфического подразделения верхнего докембрия (Н.С. Шатский), выделению многих важнейших типов формаций (Б.М. Келлер, И.В. Хворова, Н.П. Херасков, H.A. Штрейс). На Уральском материале была обоснована теория глубинных разломов А.В.Пейве. В конце 60-х годов, когда параллельно происходила смена фиксистской концепции на мобилистскую, исследования Урала привели к установлению важнейших закономерностей связи эволюции земной коры с движением литосферных плит. В это время работами ученых Геологического института АН СССР и Уральского научного центра Академии наук было доказано покровное строение Уральского складчатого сооружения и выявлены этапы его палеозойской истории (С.Н. Иванов, М.А. Камалетдинов, В.М. Нечеухин, A.B. Пейве, A.C. Перфильев, В.Н. Пучков, C.B. Руженцев, С.Г. Самыгин, И.В, Хворова, H.A. Штрейс). В создании мобилистской концепции Урала принципиальное значение сыграло изучение офиолитовых ассоциаций, представлявших разномасштабные аллохтонные пластины земной коры океанического типа. (A.A. Ефимов [1977], Л.П. Зоненшайн [1974, 1979, 1990], В.Г. Кориневский [1984], С.А. Куренков [1984], A.C. Перфильев [1979], А.АиГ.Н. Савельевы [1977, 1979,1987]).

На современной стадии изучения Уральского покровно-складчатого пояса с началом работ по международной программе "Офиолиты

континентов и сравнимые с ними породы океанов" [1974] принципиальное значение при рассмотрении офиолитовых серий приобретают петрологические аспекты - особенности состава, минералогии, условий первичной кристаллизации и метаморфизма офиолитов (В .И. Ленных [1976], Г.Н. Савельева [1977, 1987], В.А. Симонов [1996, 1998], Р.Г. Язева, В.В. Бочкарев [1984, 1995]). Кроме того, особое внимание уделяется палеомагнитным и петромагнитным исследованиям офиолитовых комплексов, позволяющим восстановить первичное палеотектоническое положение блоков палеоокеанической коры (в т.ч. ориентировки оси спрединга), а также определить те структуры, в которых эти блоки зародились (Д.М. Печерский, А.Н. Диденко [1984, 1986, 1988]; Н.Ф. Данукалов [1971-1986]; И.А. Свяжина [1990, 1996,1998]).

Уральский покровно-складчатый пояс насыщен выходами пород офиолитовой ассоциации, их вещественный состав и формационные особенности указывают на принадлежность к фрагментам широкого спектра геодинамических структур, сопоставимых с современными краевыми морями и островными дугами. Хуже доказано существование палеофрагментов океанических котловин, срединно-океанических спрединговых хребтов, внутриокеанических впадин и плато. Петролого-геохимические исследования показали, что породы различных офиолитовых ассоциаций Урала по вещественному составу отличаются от образований современных срединно-океанических хребтов, а большинстве случаев - сопоставляются с разрезами литосферы окраинных морей и островных дуг.

Для восстановления геодинамической эволюции Палеоурала и выявления соотношения структур, формировавшихся в различных геодинамических обстановках в пределах Палеуральского океанического бассейна необходимо проводить углубленно изучение петролого-

геохимических особенностей офиолитовых ассоциаций, для этих же целей необходимо и проведение палеомагнитных исследований.

Важное значение имеет корреляция геодинамических событий в Уральском Палеоокеане и на окраине Восточно-Европейского континента. Большинством исследователей признано, что терригенно-карбонатные толщи Западного склона Урала являлись шельфовыми образованиями Восточно-Европейского континента, а терригенные, кремнистые и вулканогенно-осадочные комплексы - соответствовали континентальному склону и структурам его подножий. Остается открытым вопрос, насколько близко соседствовал с ними в палеозойское время Уральский бассейн с корой океанического типа, т.к. на настоящий момент палеомагнитных данных для зоны перехода явно недостаточно.

Одной из наиболее трудно разрешимых проблем формирования покровно-складчатой структуры Урала является проблема восточного обрамления Уральского палеоокеана. С одной стороны, есть некоторая ясность, что докембрийские сиалические массивы Восточно-Уральского поднятия представляют восточный борт Уральского складчатого пояса. При этом, одни исследователи считают эти массивы автохтонными выступами фундамента Восточно-Европейского континента, другие рассматривают их как микроконтиненты, отколовшиеся при заложении Уральского палеоокеана от Восточно-Европейского континента, а третьи -террейнами. Еще более сложная ситуация наблюдается в пределах Полярно-Уральского сегмента. Здесь кристаллические массивы, которые можно было считать восточным флангом, отсутствуют. Поэтому поиски геодинамических образований, являвшихся восточным бортом, наиболее актуальны на современном этапе изучения Урала.

В свете поставленных задач Полярно-Уральский сегмент наиболее плохо изучен из-за практически полного отсутствия палеомагнитных данных палеозойского возраста.

В предлагаемой работе решаются следующие задачи:

1) решение вопроса о первичной или вторичной природе структурных элементов в массиве на основании изучения магнитной текстуры магматических пород Войкаро-Сыньинского массива;

2) выяснение палеотектонического положения изученных фрагментов палеоокеанической коры Полярного Урала в момент их образования (Войкаро-Сыньинский и Сыум-Кеуский офиолитовые массивы);

3) определение палеотектонического положения переходной зоны океан-континент в ордовикское время;

4) выявление геодинамических образований, являвшихся восточным бортом Уральского палеоокеана, и определение их палеотектонического положения;

5) на основании обобщения палеомагнитных данных создание реконструкции положения Полярного Урала в совокупности с соседними континентальными блоками в ордовикское время.

Полярная часть Уральского складчатого пояса изучалась многими исследователями: А.Н. Алешков, А.К. Афанасьев, JI.H. Белякова, В.В. Бочкарев, К.Г. Войновский-Кригер, В.Н. Гессе, H.JI. Добрецов, В.А. Душин, A.A. Ефимов, В.И. Ленных, Ю.Е. Молдаванцев, В.Ф. Морковкина, A.C. Перфильев, В.Н. Пучков, C.B. Руженцев, A.A. и Г.Н. Савельевы, С.Г. Самыгин, Н.П. Херасков, М.А. Шишкин, В.В, Юдин, Р.Г. Язева и др. В последние годы на Полярном Урале в рамках программы "Урал: фундаментальные исследования" работала группа исследователей: C.B. Руженцев, В.А. Аристов, A.A. Савельев, Е.В. Хаин, С.А. Куренков Геологический институт РАН), А.Н. Диденко (ОИФЗ РАН), В.А. Симонов

(ОИГГМ СО РАН), совместно с которыми автор принимала участие в полевых работах, а также на стадии обработки материала и дальнейшей его интерпретации. Результаты этих исследований положены в основу диссертации.

ГЛАВА 1. КРАТКОЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЯРНОГО СЕКТОРА УРАЛА

Впервые идея покровного строения Полярного Урала была сформулирована К .Г. Войновским-Кригером [1945, 1967 и др.], показавшего тектонические совмещение Елецкого карбонатного и Лемвинского кремнисто-сланцевых комплексов. Эта модель также развита в работах Н.П. Хераскова [1967], A.C. Перфильева [1968] и др. исследователей. Развивая их представления, В.Н. Пучков [1975] включает эти толщи в состав конденсированного разреза подножия континентального склона. В работах [Пучков, 1979; Савельев, Самыгин, 1979; Дембовский, 1981; Шишкин, 1989; Беляков и др., 1992] было показано, что не только Лемвинская батиальная серия была надвинута на одновозрастные отложения Елецкого шельфа, но и офиолиты массивов Сыум-Кеу, Рай-Из и Войкаро-Сыньинского образуют аллохтонные массы, дискордантно перекрывающие различные структурные элементы.

Согласно современным представлениям, Полярный Урал имеет покровно-складчатое строение. В его составе выделяются две системы: западная - структуры сочленения Восточно-Европейского континента и Палеоуральского океана и восточная - собственно палеоокеанические комплексы, включая гигантские офиолитовые массивы и разнообразные островодужные серии. Каждая из систем представляет собой систему пластин, сложенных различными в геодинамическом отношении образованиями. Палеоокеанические комплексы надвинуты на комплексы пассивной континентальной окраины, а те в свою очередь, на континент (рис. 1).

Офиолиты Полярного Урала образуют два сопряженных офиолитовых пояса - Хадатанский на севере и Войкаро-Сыньинский на юге, общей протяженностью свыше 600 км.

Рис.1, Схема тектонической зональности Полярного Урала [по С В. Руженцеву, 1998] ! - Предуральский краевом прогиб; 2 - Елецкая зона; 3-6 -Лемвннская зона и ее подзоны 3 - Западно-Лемвинская, 4 - Центрально-Лемвинская, 5 - Грубер шорская, 6-Восточно--Лемвннская: 7-8 - Манитанырд-Пайпудынская зона ее подзоны 7 - Манитанырдская, 8 - Толота-Пайпудынкая; 9 - метаморфические породы няровенекого, харбейского и хараматалоуского комплексов; 10 — Наунтинская зона; 11 -— Тагильская зона, 12 - Щучышско-Войкарс-кая зона; 13 - районы детальных исследований. Цифрами на схеме обозначены: 1 -2 - антиформы: Енганопейская (1) и Манитанырдская (2), 3 - Харбейский массив, 4 - Хардъюсский массив; 5 - хр Наунтин-Пэ; 6- Щучьинская синформа; 7- массив Ран-Из; 8 - Войкарский массив

В Хадатинский пояс входят гипербазитовые массивы Сыум-Кеу, Харче-Рудзь, Няро-Пэ и малыкский комплекс гнейсовидных габбро-норитов. В Войкарский пояс входят гипребазитовый массив Рай-Из и Войкаро-Сыньинский массив гипербазитов и габбро-амфиболитов, протяженностью около 250 км при ширине до 30 км.

На территории Полярного Урала можно выделить следующие структурно-формационные зоны (с запада на восток, рис.1): Елецкая, Лемвинская, Манитанырд-Пайпудынская, Няровейская, Тагильская, Войкарская, Щучьинская [Руженцев, 1998]. Формационный комплекс первой из них является автохтонным, остальные - аллохтонными. Следует отметить, что всем комплексам присуща устойчивость фациального состава по простиранию. Поэтому характеристики комплексов даны по наиболее полным и представительным разрезам.

Елецкая зона. Палеозойские отложения составляют здесь осадочный чехол северо-восточной окраины Восточно-Европейской платформы, имеющей байкальский фундамент. Они подробно охарактеризованы в работах К.Г. Войновского-Кригера [1945, 1967], Ю.Б. Евдокимова [1961], К.А. Львова [1957], В.В. Маркина [1960], A.C. Перфильева [1979], В.Н. Пучкова [1975, 1979], М.Е. Раабен [1959] и др. исследователей. Елецкая зона представляет собой шельфовые образования Восточно-Европейского континента, представленными мелководными терригенно-карбонатными отложениями, состоящими из двух крупных серий, разделенных несогласием.

В основании нижней, трансгрессивной, серии распространена кварцево-терригенная формация (e3-Oi). Она сложена перемежающимися конгломератами, гравелитами, песчаниками мономиктового состава с хорошо выраженной косой слоистостью. Анализ строения этой толщи показывает, что привнос обломочного материала происходил с северо-

запада и запада - со стороны платформы [Евдокимов, 1959; Клюжина, 1975]. Выше наблюдается постепенный переход к тонкообломочным осадкам (алевролиты, аргиллиты), которые в свою очередь сменяются мощной известняково-доломитовой толщей. Восточная граница последней маркируется полосой рифовых и обломочных известняков.

Верхняя серия начинается с терригенных отложений кварц-полевошпатового состава псаммитовой и алевритовой размерностей (D2-Сз). В западном направлении средне девонская терригенная толща замещается морскими глинистыми и песчанистыми известняками [Енокян, 1972], которые входят там в непрерывный карбонатный разрез 02-Cit.

Лемвинская зона. Лемвинская зона детально описана в работах К.Г. Войновского-Кригера [1945, 1967], А.И. Водолазского [1960], В.Н. Гессе [1962], К.П. Евсеева [1960], А.И. Елисеева [1973], B.C. Енокяна [1971], A.C. Перфильева [1979], В.Н. Пучкова [1975, 1979], Савельева и Самыгина [1979]. Наиболее полное обобщение предложено в монографии В.Н. Пучкова [1979], где он рассматривает Лемвинскую зону как континентальный склон, в пределах которого со среднего ордовика накапливались батиальные осадки. Сходная точка зрения отражена в работе Савельева, Самыгина [1979]. В последние годы серьезные дополнения в изучение Лемвинской зоны внесены структурно-биостратиграфическими работами C.B. Руженцева и В.А. Аристова, которые касаются Восточной части Лемвинской зоны [1998]. Согласно их представлениям, строение Лемвинской зоны можно представить в следующем виде (рис. 2):

1. Западно-Лемвинская подзона, представленная карбонатно-кремнисто-терригенными отложениями (Ог-С), выполнявшими западный борт прогиба............................................................................................до 2.2 км

Рис. 2. Схема сопоставления типовых разрезов Лемвинской зоны Полярного Урала по C.B. Руженцеву [1998].

1 - конгломераты; 2 - песчаники; 3 - филитизированные алевролиты, глинистые сланцы; 4 - глинисто-кремнистые сланцы, кремни; 5 - известняки; 6 - эпикласты; 7 - бимодальная вулканичсекая серия (базальты, риолиты, эпикласты); 8 - базальты;

9 - дифференцированная серия (андезито-базальты, андезиты, дациты, риолиты).

Буквенные обозначения — подзоны: ЗЛ — Западно-Лемвинская, ЦЛ — Центрально-Лемвинская, Г — Грубершорская, ВЛ — Восточно-Лемвинская (Нелкинская). Цифры по схеме: 1 - погурейская, 2 - кокпельская, 3 - грубеинская, 4 - качамылькская, 5 - харотская, 6 - пагинская, 7 - няньворгинская свиты , 8 - черногорская серия, 9 - грубершорская,

10 - истокская, 11- нелкинская свиты.

2. Центрально-Лемвинская сложена терригенно-кремнистыми конденсированными отложениями (О2~Офп)..