Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Позднедокембрийский магматизм Припечорской зоны разломов

ВАК РФ 25.00.04, Петрология, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Позднедокембрийский магматизм Припечорской зоны разломов"

¡0

На правах рукописи

Довжикова Елена Геннадьевна

ПОЗДНЕДОКЕМБРИЙСКИЙ МАГМАТИЗМ ПРИПЕЧОРСКОЙ ЗОНЫ РАЗЛОМОВ (ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ПЕЧОРСКОЙ ПЛИТЫ)

Специальность 25.00.04—Петрология, вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

^7) ^

Г СБ5

Сыктывкар 2007

003057765

Работа выполнена в Тимано-Печорском научно-исследовательском центре (ТП НИЦ) и в Ухтинском государственном техническом университете (УГТУ).

Научный руководитель:

доцент,

кандидат геолого-минералогических наук Плякин Анатолий Митрофанович (УГТУ, Ухта)

Официальные оппоненты:

профессор,

доктор геолого-минералогических наук Мальков Борис Андреевич (КГПИ, Сыктывкар)

кандидат геолого-минералогических наук

Соболева Анна Алексеевна

(ИГ Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар)

Ведущее предприятие: Министерство природных ресурсов

и охраны окружающей среды Республики Коми, г. Сыктывкар

Защита состоится 1В апреля 2007 года в 10 часов в ауд. 218 на заседании диссертационного совета Д 004.008.01 в Институте геологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук по адресу: г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Коми научного центра УрО РАН, Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 24.

Автореферат размещен на интернет-сайте Института геологии www.geo.komisc.ru в разделе "Публикации ".

Автореферат разослан li марта 2007 г.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 167982, ГСП-2, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54, ученому секретарю диссертационного совета Д 004.008.01.

Факс: (8212)24-53-46; e-mail: makeev@geo.komisc.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 004.008.01

доктор геолого-минералогических наук

А. Б. Макеев

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. До настоящего времени нет единого мнения о природе фундамента Печорской плиты в силу ограниченности геологической информации о протерозойских магматических комплексах, перекрытых мощным осадочным чехлом. Тем не менее, уже накопилось достаточное количество данных о вещественном составе пород, слагающих фундамент, для переосмысления этой информации в связи со сменой геодинамической парадигмы. Установление происхождения фундамента — важный вопрос как теоретического, так и практического плана. Магматические породы являются частью фундамента для Тима-но-Печорского нефтегазоносного бассейна. Структуры осадочного чехла во многом определяются рельефом поверхности фундамента, поэтому интерес к фундаменту обоснован и понятен. Дефицит фонда потенциально нефтегазоносных структур в Тимано-Печорском бассейне на сегодняшний день свидетельствует о необходимости новых идей и новых подходов для дальнейшего успешного освоения региона.

Целью работы является доказательство папеоостроводужной природы докем-брийских магматических пород Припечорской зоны разломов — срединной части Печорской плиты; реконструкция строения и эволюции позднепротерозойс-кой островодужной системы на основе синтеза геологических, петрографических и геохимических данных.

Задачи исследования

1. Обобщение геологических и петрографических данных, формационный анализ магматических пород Печорской плиты и, в частности, Припечорской зоны разломов.

2. Реконструкция последовательности образования магматических комплексов.

3. Изучение геохимических особенностей этих образований и сопоставление геохимических параметров пород Припечорской островодужной системы и современных островных дуг для установления общих закономерностей эволюции магматизма Припечорской островодужной системы.

4. Разработка геодинамической модели развития региона в позднем протерозое.

Фактический материал диссертационной работы составили результаты исследований автора в 1995—2006 гг. в отделе литологических и тектонических основ нефтегазоносности ТП НИЦ с привлечением данных более ранних исследований на Северном и Среднем Тимане в составе Ухтинской ГРЭ Проанализирован кер-новый материал около 100 параметрических, поисковых, разведочных, поисково-структурных глубоких скважин, находящийся в региональном кернохранилище ТП НИЦ. В процессе исследований автором были изучены более 1 ООО петрографических шлифов. В работе было использовано около 200 химических анализов горных пород и 24 оригинальных анализа редкоземельных элементов и микроэлементов. Химические анализы были выполнены в лаборатории ГУЛ РК ТП НИЦ Е. Ю. Ма-

лофеевой, определения редких и рассеянных элементов — в Нэнси (Франция) методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ISP-MS) В. Пиис.

Основные защищаемые положения

1. Среди позднедокембрийских магматических пород Припечорской зоны разломов выделяются вулканиты базальтовой толеитовой и известково-щелоч-Ной серий; интрузии габбро-перидотит-дунитовой, габбро-плагиогранитной, габбро-гранитной и гранитной формаций, сформировавшиеся в геодинамической обстановке островных дуг.

2. По особенностям химизма установлен ряд магматических пород, фиксирующих полный эволюционный цикл развития Припечорской энсиматической островной дуги от заложения ее на океанической коре до коллизии континент — дуга, от толеитовых базальтов до андезитов и риолитов; от габбро до гранодиори-тов и гранитов.

3. Припечорская зона представляет собой аккреционную и коллизионную структуру, которая разделяет два мегаблока фундамента Печорской плиты — тер-ригеннный Тиманский и вулканогенно-осадочный Болылеземельский.

• Научная новизна. На основе петрографических, геохимических и геодинамических исследований доказывается, что формирование позднепротерозойских магматических комплексов Припечорской зоны обусловлено надсубдукционным магматизмом энсиматической островной дуги.

Практическое значение работы. Результаты исследований могут быть использованы для детального изучения фундамента Печорской плиты при проектировании глубоких скважин, в том числе для поисковых работ на нефть и газ.

Апробация работа и публикации. Отдельные положения и результаты исследований представлялись и докладывались на российских и международных совещаниях в г. Целле (1998), Санкт-Петербурге (2000), Москве (2001), Екатеринбурге (2004), Сыктывкаре (1996,1997,1999,2000,2004), изложены в нескольких тематических научных отчетах ТП НИЦ. По теме диссертации опубликовано 15 работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа объемом 150 страниц состоит из введения, 6 глав и заключения, включает 34 рисунка и фотографии, 5 таблиц, список литературы из 114 наименований.

Благодарности. Большую помощь в решении ряда вопросов, связанных с проведенным исследованием, оказали советы и консультации научного руководителя к.г.-м.н. профессора Плякина A.M. и заведующего кафедрой МиГГТ УГТУ д.г.-м.н. профессора Кочеткова О.С., которым автор глубоко благодарен. В обсуждении ряда вопросов и определении методики работы принимали участие кх-м.н. Белякова Л.Т., директор ТП НИЦ до 2004 г. к.г.-м.н. Богацкий В.И. и д.г.-м.н. Ремизов Д.Н., которым автор выражает свою искреннюю признательность. Автор выражает благодарность сотрудникам университета г. Упсала Дэвиду Джи и Виктории Пиис, сотрудникам Института геологии Коми научного центра УрО РАН д г.-м.н. Макееву А.Б., д.г.-м.н. Махлаеву Л.В. и к.г.-м н. Андреичеву В Л., своим коллегам по ТП НИЦ Козлитиной С.Г. и Комайгородской C.B.

Содержание работы Глава 1. Анализ тектонических схем фундамента Печорской плиты и характера докембрийского магматизма Тимана и севера Урала

Северо-восточная часть Восточно-Европейской платформы обычно рассматривается под названием Печорская плита. Выделение ее в крупную самостоятельную структуру обусловлено наличием молодого эпибайкальского фундамента. В 50-е годы прошлого века было окончательно доказано, что складчатые метаморфизованные рифей-вендские породы являются фундаментом для всей Печорской плиты. Изучению строения и состава фундамента в разные годы посвятили свои работы А.П. Карпинский, Ф.Н. Чернышев, А.Д. Архангельский, Н.С. Шатский, Н.П. Херасков, Н.Н Тихонович, В.А. Разницын, З.И. Цзю, P.A. Гафаров, А.Я. Креме, B.C. Журавлев, В.Г. Черный, В.А. Дедеев, И.В. Запорожцева, A.C. Перфильев, В.Н. Пучков, М.В. Фишман, В.В. Юдин, JT.T. Белякова, В.И. Богацкий, С. А. Данилевский, Ф.Н. Снисарь, Н.Г. Берлянд, О.С. Кочетков, A.M. Плякин, В.Г. Оловянишников (Гецен) и другие. Часть исследователей (С.Н. Иванов, И.М. Шах-новский, Г.Ф. Буданов, Н.В. Шаблинская, B.C. Дружинин, В.И. Башилов) считают, что рифей-вендские отложения следует относить к платформенным или прото-платформенным формациям, подобным тем, которые заполняют рифты — авла-когены Восточно-Европейской платформы. Во многих других работах (JI.T. Беляковой, В.И. Богацкого, Л.П. Зоненшайна, В.Н. Пучкова, H.A. Богданова, В.Е. Хаи-на, Е.В. Хаина, С.Г. Самыгина, C.B. Руженцева, Н.И. Тимонина, С.Л. Костюченко, Н.Б. Кузнецова) при оценке геодинамических обстановок региона на рубеже протерозоя и фанерозоя принимается наличие океанического режима, островных дуг и зон палеосубдукции к северо-востоку от пассивной Тиманской окраины Русской плиты.

Для решения этого непростого вопроса привлекаются данные изучения характера магматизма Тимана и севера Урала, где протерозойские магматические комплексы выходят на поверхность и изучались уже достаточно долгое время. Изучение докембрийского магматизма Тимана связано с именами Ю.П. Ивенсе-на, Б. А. Малькова, В.Г. Калюжного, В.Г. Черного, М.Н. Косгюхина, В.А. Скрипни-ченко, М.Ю. Смирнова, В.И. Степаненко и других. Фактически все магматиты Тимана имеют внутриплитное происхождение. Это древние траппы (760— 1100 млн. лет), северотиманский габбро-сиенит-гранитный комплекс (700— 534 млн. лет), щелочно-ультраосновной четласский комплекс пикритов, фенитов и карбонатитов (590 млн. лет).

Магматические комплексы Приполярного, Полярного и Северного Урала изучались JI.T. Беляковой, A.M. Пыстиным, В.Н. Малашевским, Б.А. Голдиным М.В. Фишманом, Е.П. Калининым, В.А. Душиным, В.И. Охотниковым, В.И. Мизиным, J1.B. Махлаевым, М.А Масловым, A.A. Соболевой, О.В. Удоратиной и другими. Среди этих комплексов присутствуют породы, происхождение которых никак нельзя отнести к внутриплатным. Это, прежде всего енганепэйский ультрабазк-товый комплекс, вулканиты базальтовой толеитовой и непрерывно дифференци-

рованной базальт-андезит-дацит-риолитовой формаций хребта Оченырд, склонов хребта Сабля и истоков р. Мороя.

Изучение петрографического и петрохимического состава доордовикских магматических пород Припечорской зоны разломов и Большеземельского ме-габлока наряду с широким использованием данных гравиметрии и магниторазведки позволило Л.Т. Беляковой в начале восьмидесятых годов высказать предположение об островодужном режиме геодинамического развития региона в позднем протерозое.

Глава 2. Структурно-тектонические особенности и стратиграфия фундамента Печорской плиты

В составе фундамента Печорской плиты выделяются два мегаблока, разделенные Припечорской зоной разломов и различающиеся вещественным составом и характером магматизма. Тиманский мегаблок сложен метаморфизированными осадочными породами, характерными для пассивных окраин континентов и содержащими органические остатки рифей-вендского возраста. Метаморфические преобразования не превышают фации зеленых сланцев. На Тимане эти породы выходят на поверхность. Далее к востоку, в Ижма-Печорской впадине, они с резким несогласием перекрываются палеозойским осадочным чехлом. Из интрузивных образований здесь преобладают граниты, достаточно широко распространенные на востоке Тиманского мегаблока, в пределах Ижма-Печорской впадины, вблизи от Припечорской зоны разломов.

Большеземельский мегаблок сложен метаморфизованными вулканогенными (преимущественно среднего и кислого состава) и вулканогенно-осадочными породами. Среди интрузивных образований, судя по наличию крупных положительных гравимагнитных аномалий, широкое распространение имеют основные породы.

Припечорская зона разломов представляет собой особую структурно-форма-ционную зону. Здесь осадочный разрез сменяется преимущественно вулканогенным и, поданным геофизики и глубокого бурения, зона насыщена интрузивными образованиями различного состава Судя по результатам интерпретации гравимагнитных аномалий, интрузии средних и кислых пород развиты здесь в подчиненном количестве, по сравнению с основными и ультраосновными. Аномалии, отвечающие ультраосновным интрузиям, объединяются в полосы, выделяющиеся как зоны повышенного градиента гравитационного и магнитного полей.

Рифейские отложения восточной части Ижма-Печорского блока представлены сланцами, имеющими первичный состав, сходный со сланцами Тимана. Однако в них установлен в том или ином количестве туфогенный материал, и по степени метаморфических преобразований они, как правило, отвечают биотит-хлоритовой субфации зеленосланцевого метаморфизма. Молассовая формация (седуяхинская свита) в Тиманском мегаблоке имеет незначительное распространение.

В Большеземельском мегаблоке и в Припечорской зоне разломов фундамент имеет двухъярусное строение. Нижний ярус представлен дислоцированными вулканогенными породами возейской свиты; верхний, молассовый —терриген-ными и туфо-терригенными толщами (сандивейская свита). В северной части Припечорской зоне разломов сандивейская свита отсутствует, в южной — имеет незначительное распространение.

Отава 3. Геолого-петрографическая характеристика докембрийских изверженных пород Припечорской зоны разломов

Фундамент Припечорской зоны разломов сложен преимущественно осадоч-но-вулканогенными породами возейской свиты и прорван многочисленными интрузиями. Среди вулканитов возейской свиты выделяются породы базальтовой толеитовой формации (базальты, вскрытые скв. 2-Чаркаю-Лунвож) и базальт-андезит-дацит-риолитовой известково-щелочной серии (базальты скв. 1-Зап. Дутовой 1-Средняя Шапкина, андезиты скв. 11-Ронаиоль, риолиты скв. 1-Сандивейи 1-Носовая) рифей-вендского возраста. Структура базальтов обычно порфировая, вкрапленники представлены лейстами соссюритизированного плагиоклаза. Текстура флюидальная или массивная. Основная масса вариолитовая или интер-сертальная. Темноцветные минералы нацело замещены агрегатом хлорита, эпи-дота, цоизита. Андезиты представляют собой породу зеленовато-серого цвета. Под микроскопом в них выявлена порфировая структура, структура основной массы —пилотакситовая. Основная масса сложена ориентированными микролитами плагиоклаза и хлоритом. Плагиоклаз хлоритизирован, темноцветные минералы нацело замещены цоизитом.

Поздневендские риолиты сандивейской свиты (скв. 63-Возей, 2-Ср. Колва), связанные с молассовыми отложениями, развиты только на территории Болыне-земельского мегаблока. В отличие от риолитов возейской свиты они характеризуются калиевым типом щелочности и повышенными содержаниями ЛЬ и Бг. В составе риолитовой формации выделяются породы: агломератовые и пепловые туфы, ксенотуфы, туфолавы, игнимбриты, а также фельзиты, образующие маломощные потоки, риолиты. Риолиты имеют порфировую, гломеропорфировую или сериально-порфировую структуру. Основная масса также характеризуется разнообразными структурами. Наиболее распространены фельзитовая, сферо-литовая, лепидогранобластовая и микрогранобластовая структуры. Фенокрис-таллы составляют от 10 до 40 % объема породы, представлены кварцем, плагиоклазом, микроклином или ортоклазом в различных соотношениях. Кварц присутствует в виде изометричных четырехугольных и шестиугольных оплавленных зерен, часто корродированных основной массой. Калиевый полевой шпат обычно присутствует в виде короткопризматических кристаллов. Плагиоклаз вкрапленников представлен альбитом и олигоклаз-альбигом.

Из интрузивных пород здесь известны габбро габбро-перидотит-дунито-вой формации (скв 1 -Динью и 89-Пашня); габбро, диориты, плагиограниты и

гранодиориты с возрастом 682—665 млн. лет (скв 1 -Сев. Савинобор) и 567 млн. лет (скв. 1-Новая), относимые к габбро-плагиогранитной формации; гранодиориты чаркаюского комплекса габбро-гранитной формации (558—551 млн. лет) и граниты нижне-омринского комплекса гранитной формации (555 млн. лет).

Структура габбро габбровая, сложена порода Лабрадором № 62-65 (40— 60 %) и зеленой роговой обманкой (35—40 %). В центральных частях выделений роговой обманки нередко сохраняются реликты бесцветного трещиноватого клинопироксена. По роговой обманке развиваются тремолит, светло-зеленый актинолит, эпидот, хлорит. Акцессорные минералы представлены апатитом, магнетитом (до 2 % породы), пиритом, халькопиритом. Диориты — средне- и крупнозернистые массивные породы, сложенные зональным плагиоклазом (40— 60 %), роговой обманкой (20—35 %), кварцем (5—10 %), биотитом(0—10 %). Плагиоклаз представлен андезин-лабрадором № 45-55, краевые части кристаллов — № 45-30; роговая обманка серо-зеленая по светло-желтая по Кр. Из вторичных минералов развиты хлорит, эпидот, клиноцоизит, карбонат; из акцессорных — апатит, магнетит, гранат, циркон, сфен, лейкоксен. Граниты —биоти-товые или двуслюдяные, крупно- или среднекристаллические породы серого или розового цвета. Структура обычно аллотриоморфнозернистая или гипиди-оморфнозернистая, характеризующаяся идиоморфизмом таблитчатых и удлиненных кристаллов биотита и плагиоклаза, иногда порфировидная обусловленная крупными лейстами плагиоклаза или пойкиллитовая, обусловленная включениями мелких зерен плагиоклаза и мусковита в калиевом полевом шпате. Плагиоклаз (олигоклаз-андезин) составляет 25—40 % породы, чаще всего имеет идиоморфную форму, кристаллы нередко зональны. Микроклин (20—40 %) образует крупные (до 5мм) ксеноморфные зерна, решетчатый, по краям зерен нередко развиваются ленточные пертиты. Кварц (25—40 %) также ксеномор-фен, имеет размеры до 3 мм. Биотит(1—15 %) образует удлиненные кристаллы размером до 0.5 мм, иногда встречается в срастании с мусковитом (0—15 %, чаще 0—5 %), свидетельствующие об их совместном росте. Из вторичных минералов обычны серицит, хлорит, кальцит, цоизит, из акцессорных — циркон, сфен, апатит, ортит, турмалин, рутил, лейкоксен, фанат. Граниты чаркаюского комплекса отличаются повышенной основностью, иногда породы содержат зеленую роговую обманку (до 10 % породы).

Глава 4. Геохимическая характеристика докембрийских изверженных пород

Анализ на редкие и редкоземельные элементы были выполнены в Нэнси (Франция) методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ISP-MS). Следует отметить, что эффузивные породы нередко изменены до фации зеленых сланцев. Высокозарядные элементы с высокой энергией кристаллического поля HFSE —Th, Та, Zr, Nb, Hf и редкоземельные элементы (РЗЭ) наименее мобильны при метаморфических процессах, поэтому, в дальнейшем, при геохимической характеристике пород, акцент будет сделан на наименее мобильных элементах, т.е. P33hHFSE.

По характеру спектров РЗЭ породы были разделены на четыре основные группы (см. рисунок).

Первая группа (N-MORB-1) это базальты скв. 2-Чаркаю-Луньвож и габбро, вскрытое скв. 1 -Динью. Базальты имеют слабодифференцированный спектр РЗЭ (La/Yb = 1.2—-1.3), близкий к спектру океанических базальтов. Распределение содержаний РЗЭ характеризуется слабой фракционированностью легких и тяжелых элементов. Эти породы обогащены легкими изотопами Nd почти на уровне базальтов срединно-океанических хребтов, но отношение изотопов стронция достаточно высоко (0.711 ), что, возможно, свидетельствует о вторичных изменениях. У этих пород есть петрогенетическое сходство с бонинитами —высокое содержание MgO,Ni и Сг, V-образный спектр РЗЭ и низкая концентрация HFSE (Y, Zr, Nb). Они являются представителями толеитового островодужного магматизма.

Габбро, вскрытое скв. 1 -Динью, очень сильно истощено как легкими, так и тяжелыми РЗЭ. Подобные породы широко распространены в фундаменте современных островных дуг и в задуговых бассейнах. Пологий V-образный профиль графика РЗЭ этого образца, располагающийся ниже области N-MORB, и отчетливый дефицит тантала позволяют однозначно интерпретировать эти породы в качестве продуктов ранней энсиматической островной дуги. Для пород первой группы следует, видимо, предположить очень раннюю стадию развития.

Во вторую группу (N-MORB-2) объединяются андезиты скв. 11 -Ронаиоль, базальты 1 -Зап. Дутово и габбро скв. 1 -Сев. Савинобор. Эти породы также обладают достаточно плоским "океаническим" спектром распределения РЗЭ. По сравнению с породами первой группы несколько более обогащены цериевыми лантаноидами и литофильными элементами, значения тяжелых РЗЭ близки значениям N-MORB. Здесь также отчетливо наблюдается дефицит Та (0.12—0.2 ррш) и Nb (1.97—2.82 ррш) с соответственно высокими отношениями Th/Ta и La/Ta, что характерно для производных субдукционного магматизма. Те же выводы можно сделать, анализируя положение точек составов этих пород на дискриминантных диаграммах K/La-La/Yb и Th-Hf-Ta. От сходных с ними пород первой группы они отличаются более дифференцированным спектром распределения РЗЭ и обогащенное гью литофильными элементами, что позволяет предположить среднюю стадию развития океанической островной дуги.

Третья группа объединяет дифференцированные породы, представляющие известково-щелочной островодужный магматизм: базальты скв. 1 -Ср. Шапкина и 1-Малолебединская, долериты скв. 2-Веяк, габбро и гранодиориты скв. 1-Новая, гранодиориты скв. 22-Ср. Макариха и чаркаюского гранодиоритового комплекса. Все они обладают фракционированным спектром РЗЭ, обогащены легкими редкоземельными и литофильными элементами. На дискриминантных диаграммах точки составов этих пород попадают в поле островных дуг и активных континентальных окраин, кроме субщелочного базальта скв. 1 -Малолебединская. Его составу соответствует поле внутриплитных структур. Дефицит Та и ЫЬ в сочетании с высокими значениями содержаний литофильных элементов свидетельствуют о присутствии в источнике субдукционной составляющей. Соотношение изотопов N(1 и 8г и высокие концентрации Се позволяют предполагать происхождение этих пород от деплетированного мантийного источника с вовлечением обогащенного компонента. Породы третьей группы следует интерпретировать как продукты зрелой энсиматической островной дуги. Субщелочной базальт скв. 1 -Малолебединская выделяется в качестве внутриплитных более поздних производных весьма условно, так как результаты интерпретации для него неоднозначны.

Четвертую группу составляют риолиты и граниты. Были проанализированы биотитовые и двуслюдяные граниты, относимые к нижне-омринскому комплексу восточной части Тиманского мегаблока, вскрытые скв. 11 -Ср. Мылва и 11 -Малая Пера, граниты и риолиты Большеземельской тундры, вскрытые скв. 2-Веяк, 26-В. Харьяга (граниты), скв. 1-Сандивей, 2-Средняя Колва, 63-Возей (риолиты). Все эти породы несколько обогащены легкими РЗЭ и характеризуются небольшой отрицательной европиевой аномалией, характерной для коровых гранитои-дов. Отношения 875г/863г также типично коровые—не ниже 0.708. Согласно генетической схеме классификации гранитных пород Б. Чапелла, по совокупности петрографических, петрохимических и геохимических данных большинство гранитов Припечорской зоны относятся к Б-типу, в отдельных случаях (интрузия

1000 -

1а Се Рг Ш &п Ей О* ТЬ йу Но Ег Тт УЬ 1-й Рис. Распределение РЗЭ для магматических пород фундамента Печорской плиты

-♦—Группа 1 -»—Группа 2

—л— Группа 3 —*— Группа 4 —•—Габбро, скв 1-Динью

скв. 26-В. Харьяга) — к 1-типу. Следовательно, все граниты являются коровыми, различия заключаются лишь в природе субстрата, подвергавшегося переработке: в большинстве случаев это метаосадочные породы, реже, в пределах Больше-земельского мегаблока -— метавулканиты преимущественно основного состава. Все вышесказанное не относится к гранитам, слагающим интрузию, вскрытую скв. 2-Веяк. Эти породы обнаруживают четкие признаки А-типа, то есть, образовались при переплавлении ультраметаморфизованных блоков земной коры. Использование диаграммы Пирса позволило установить, что основная масса гранитных пород (555—558 млн. лет) является позднеостроводужными или синкол-лизионными. Только граниты скв. 2-Веяк (618 млн. лет) обнаруживают черты внут-риплитного происхождения.

Суммируя вышесказанное, можно сделать следующие выводы в отношении геодинамической интерпретации магматических пород фундамента Печорской плиты:

• производными ранней энсиматической островной дуги являются базальты скв. 2-Чаркаю-Лунвож и габбро скв. 1 -Динью;

• производные энсиматической островной дуги средней стадии развития представлены базальтами скв. 1-Зап. Дутово, андезитами скв. 11-Ронаиоль, габбро скв. 1-Сев. Савинобор;

• к производным зрелой энсиматической островной дуги относятся базальты скв. 1-Ср. Шапкина, долериты скв. 2-Веяк, габбро и гранодиориты скв. 1-Новая, гранодиориты скв. 22-Ср. Макариха и чаркаюского гранодиоритового комплекса;

• позднеостроводужные и (или) синколлизионные гранитоиды: граниты ниж-не-омринского комплекса восточной части Тиманского магаблока, вскрытые скв. 11-Ср. Мылва и 11 -Малая Пера; граниты и риолиты Большеземельской тундры, вскрытые скв. 26-В. Харьяга, скв. 1-Сандивей, 2-Средняя Колва, 63-Возей;

• производными внутриплитного магматизма, вероятнее всего, послевендс-кого, являются субщелочные базальты скв. 1-Малолебединская и более ранние гранитоиды скв. 2-Веяк.

Таким образом, на территории Припечорской зоны разломов можно выделить спектр магматитов, фиксирующих полный цикл развития Припечорской энсиматической островной дуги.

Глава 5. Эволюция докембрийского магматизма Припечорской зоны разломов и геодинамическая модель развития региона в позднем протерозое

Индикаторами динамических обстановок являются, в первую очередь, проявления интрузивного и эффузивного магматизма, их масштабы и состав.

На территории Припечорской зоны разломов установлен ряд магматических пород, фиксирующих полный цикл развития позднепротерозойской энсиматической островной дуги. Как известно, общая тенденция эволюции островных дуг состоит в нарастании щелочности вулканитов, в убывании роли базальтов и увеличении количества андезитов и дацит-риолитовых пород. В энси-

матических островных дугах эволюционный ряд начинают толеитовые базальты, а также бониниты, для которых характерна высокая магнезиальность при низкой титанистости. На примере дуги Фиджи показано, что далее эволюция ведет к известково-щелочному и субщелочному шошонитовому магматизму. В Марианской дуге представлены две первые стадии: толеитовая и известково-щелочная. В дугах Тонга-Кермадек и Скотия подобный ряд находится все еще на стадии толеитового магматизма, хотя появилось уже небольшое количество известково-щелочных пород.

Этапу раннего развития Припечорской островной дуги отвечают толеитовые базальты скв. 2-Чаркаю-Лунвож, габбро скв. 1 -Динью (возможно, и скв. 89-Паш-ня), отнесенные к ранней габбро-пироксенит-дунитовой формации. Это породы геохимической группы 1.

Этап средней стадии фиксируют базальты скв. 1-Зап. Дутовой андезиты скв. 11-Ро-наиоль; габбро, диориты и плагиограниты скв. 1 -Сев. Савинобор —геохимическая группа 2. Вулканиты этой группы относятся к базальт-андезит-дацит-риолитовой формации. Возраст диоритов скв. 1 -Сев. Савинобор—682-665 млн. лет.

К поздней стадии развития Припечорской островной дуги относятся породы геохимической группы 3 — базальты и андезиты, вскрытые скв. 1-Ср. Шапкина и относящиеся к базальт-андезит-дацит-риолитовой известково-щелочной серии и интрузивные породы габбро-гранитной формации (чаркаюский комплекс, массив скв. 1 -Новая). Возрастная привязка этой стадии развития Припечорской энси-магичесшй островной дуги — поздний венд—567 млн. лет для интрузии скв. 1 -Новая и 558—551 млн. лет для чаркаюского массива.

Результаты интерпретации происхождения гранитов и риолитов геохимической группы 4 неоднозначны. Это граниты нижне-омринского комплекса восточной части Тиманского мегаблока, вскрытые 11-Ср. Мылва и 11-Малая Пера, а также граниты и риолиты Большеземельской тундры, вскрытые скв. 2-Веяк, 26-В. Харьяга, скв. 1-Сандивей, 2-Средняя Колва, 63-Возей. Вероятнее всего, эти образования уже не имеют прямого отношения к Припечорской энсиматичес-кой островной дуге. Граниты, вскрытые скв. 2-Веяк отвечают по составу А-типу, имеют более ранний возраст (618 млн. лет) и даже пространственно локализуются вне Припечорской зоны. Их образование, возможно, связано с рифтогенным этапом развития Большеземельского микроконтинента.

Граниты скв. 26-В. Харьяга относятся к 1-типу, то есть показатели конвергентных геодинамических обсгановок—активных континентальных окраин и зон коллизии, с возрастом 557 млн. лет. Область их развития — Большеземельский мегаб-лок. Граниты нижне-омринского комплекса развиты в пределах Тиманского мегаблока, но в непосредственной близости от Припечорской зоны, имеют возраст 555 млн. лет (скв. 11-Малая Пера) и обнаруживают признаки 5-типа. Для всех этих образований наиболее вероятно их образование на активной континентальной окраине, в надсубдукционной зоне, в обстановке энсиалических островных дуг, в зоне аккреции или коллизии края континента и осгроводужного сооружения. По

вещественному составу позднеостроводужные и коллизионные гранитоиды нередко разделить очень сложно и на данном этапе исследований нецелесообразно. Пока этот вопрос остается открытым.

Эпохи становления кислых вулкано-плутонических комплексов геохимических групп 3 и 4, таким образом, перекрываются, но только на первый взгляд В южной части Припечорской дуги (в современных координатах) возраст гранито-идов составляет 567 млн. лет (массив скв. 1 -Новая —• геохимическая группа 3), а гранитов нижне-омринского комплекса — 555 млн. лет. По северной части дуги в нашем распоряжении имеется только определение возраста гранитоидов чарка-юского комплекса (геохимическая группа 3) — 55В—55 \ млн. лет. Возможно, возраст гранитов нижне-омринского комплекса этой территории окажется моложе. То есть, вполне вероятно, что коллизионные процессы на юге территории начались раньше.

Этапу платформенной стабилизации молодой Печорской плиты соответствуют лейцитсодержащие эффузивы скв. 1 -Малолебединская и, возможно, сиениты Изкось-Горы и скв. 50-Зап. Хыльчую.

Как следует из анализа состава магматических пород Припечорской зоны разломов и данных геофизики, здесь предполагается позднепротерозойская аккреционная структура. В рифейское время в западной части Доуральского океана, между восточной пассивной окраиной Балтии и Большеземельским микроконтинентом, существовал бассейн. Здесь на океанической коре была заложена зона суб-дукции в сторону Болынеземельского микроконтинента. Этим объясняется резкая смена осадочного разреза рифея в Тиманском мегаблоке на вулканогенный разрез в Припечорской зоне. Не исключен вариант задугового происхождения этого бассейна. Закрытие его произошло в конце венда. Субдукция с востока под Большезе-мельский мегаблок продолжалась, возможно, более значительное время. С поздне-островодужным этапом этой субдукционной зоны связаны, возможно, гранитные интрузии нижне-омринского комплекса и Болынеземельского мегаблока.

Дальнейшее сближение литосферных плит привело к коллизионному взаимодействию окраины Восточно-Европейской плиты с микроконтинентами и с островными дугами. Интенсивное сжатие породило сложную складчато-надви-говую деформацию литосферы и горообразование, в результате которых были образованы Печорская гряда и Тиман. В условиях тектонического скучивания в коре образовывались палингенные очаги гранитной магмы, проявлялся высоко-градиетный метаморфизм. Гранитный магматизм особенно сильно проявился на микроконтинентах и в восточной части континентального Ижма-Печорского блока.

Горообразование сменилось накоплением граувакковых моласс в остаточном прогибе Хорейверского блока и красноцветных и сероцветных молассовых сланцев в Ижма-Печорской впадине. Новообразованная Печорская плита вступила в этап платформенного развития, что фиксируется посторогенным субщелочным магматизмом.

Глава 6. Перспективы нефтегазоносности фундамента Припечорской зоны разломов и Печорской плиты

На сегодняшний день промышленная нефтегазоносность пород кристаллических фундаментов различных регионов мира установлена определенно и достоверно. Месторождения нефти и газа в образованиях фундамента открыты на всех континентах и в большинстве акваторий. Преодолен основной стереотип, согласно которому в кристаллических породах фундамента не может быть промышленных скоплений углеводородов, и поэтому их не нужно там искать. Промышленные скопления нефти и газа открыты в гнейсах (Березовский район Западной Сибири), сланцах (Уилмингтон, Калифорния), кварцитах (месторождения Центрально-Канзасского свода), мраморах (Северный Китай), серпентинитах (Куба, Западная Сибирь), гранитах Вьетнама, Западной Сибири, Днепров-ско-Донецкой впадины, Южно-Мангышлакского бассейна. И все эти факты достаточно хорошо объяснимы как с позиции традиционной органической гипотезы происхождения нефти (Вассерман, 1964), так и с позиций абиогенного нефтегазообразования из мантийного материнского источнока (Кочетков, 2004).

Исходя из анализа литературных данных, можно перечислить следующие условия возможного существования месторождений углеводородов в фундаменте Печорской плиты:

1. Наличие продуктивных осадочных комплексов, перекрывающих фундамент. На сегодняшний день все промышленные скопления углеводородов в фундаменте присутствуют лишь в тех регионах, где осадочный чехол также содержит месторождения нефти и газа.

2. Наличие коллекторов. Коллекторы в фундаменте образуются под влиянием разрывной тектоники, гипергенных процессов, в магматических породах это гидротермально-пневматолитовые процессы, в метаморфических породах — перекристаллизация, в карбонатных —доломитизация и карстообразование. Механизм образования пустотного пространства пород фундамента связан не обязательно с процессами выветривания, но и, в основном, с глубоким преобразованием пород под воздействием гидротермальных процессов. Так, в месторождении Белый тигр основные нефтесодержащие интервалы находятся на различной глубине — от 100 м до 2000 м ниже поверхности фундамента.

3. Наличие покрышек. Покрышками могут служить как традиционные породы осадочного чехла, так и непроницаемые массивы фундамента, зачастую сложенные такими же породами, как и зоны повышенной пустотности. Однако на большей части Тиманского мегаблока сланцевые толщи фундамента перекрываются песчаниками седъельской свиты нижнего ордовика, которые сами являются коллекторами с неплохими емкостными характеристиками. Выше залегает рассеивающая толща нибельской свиты. Только в отдельных участках фундамент перекрыт региональной покрышкой —тиманскими апеврито-глинистыми отложениями.

4. Наличие гранитов (дополнительное необязательное условие, исходя из того, что по статистике с гранитами связано более 75 % запасов углеводородов в фун-

даменте). Интрузии гранитов в фундаменте Печорской плиты присутствуют, и достаточно много.

Таким образом, теоретически фундамент Печорской плиты удовлетворяет практически всем условиям возможного нахождения в нем промышленных месторождений углеводородов. Основная проблема заключается в отсутствии хороших покрышек на большей части территории.

Качественная положительная оценка перспектив нефтегазоносности рифей-вендских образований основывается на широком распространении нефтегазоп-роявлений (вплоть до промышленных притоков газа) в многочисленных скважинах на хорошо изученной территории Ухтинского и Ижемского валов Южного Тимана, вскрывших на различную глубину (до 400—500 м) верхнюю, прикро-вельную часть метаморфических сланцев.

Основные результаты данной работы позволяют наметить перспективную площадь для поисков углеводородов — в первую очередь, западную часть Приг печорской зоны разломов, заслуживающую постановки детальных сейсморазве-дочных работ. Возможно, в процессе этих исследований перспективная зона может расшириться на всю Припечорскую зону разломов. Если рассматривать эту зону не только как аккреционный, но и как коллизионный ороген, вполне вероятно формирование здесь шарьяжно-надвиговых дислокаций, подобных более поздним уральским. В таком случае, западная часть фундамента Припечорской зоны (а возможно, и вся зона) имеет двухъярусное строение. Верхний ярус сложен аллохтонными аккреционными островодужными комплексами, нижний ~ автохтонными комплексами пассивной окраины Восточно-Европейской платформы, которые по своему составу и происхождению являются потенциально нефтегазоносными. Их поднадвиговое структурное положение может обеспечить благоприятные условия для образования природных резервуаров нефти и газа, а вулканогенные островодужные ассоциации во многих случаях могут являться и являются неплохими флюидоупорами.

Таким образом, на территории Припечорской зоны разломов имеются в наличии все условия для возможного существования месторождений нефти и газа в породах фундамента. Коллекторами для залежей углеводородов могут быть рифей-вендские сланцевые толщи пассивной окраины Восточно-Европейской платформы с уже доказанной на территории Тимана нефтегазоносностью. Роль покрышек могут выполнять вулканогенные породы того же возраста, надвинутые на Тиманский мегаблок по системе разломов. Глубина вскрытия пород фундамента на этой территории составляет 2.5—3 км в северных и центральных районах и 4—4.5 км— в южных.

Заключение

Проведенное исследование позволило, на основе детального геологического, петрографического и современного геохимического анализа особенностей вещественного состава изученных пород выделить среди них породы, связанные с магматизмом энсиматической островной дуги.

Обобщая выводы, сделанные в основных главах работы необходимо подчеркнуть следующие наиболее важные результаты проведенного исследования:

1. Установлено, что среди магматических пород Припечорской зоны разломов преобладают породы, сформировавшиеся в геодинамической обстановке островных дуг. Породы с такими геохимическими характеристиками ни при каких обстоятельствах не могли быть образованы в рамках платформенного магматизма.

2. Установлена эволюция магматизма Припечорской энсиматической островной дуги от заложения ее на океанической коре до коллизии. По своим геохимическим характеристикам исследуемые магматические породы были разделены на четыре основные группы, которые отвечают различным этапам в развитии островодужного магматизма. Породы первой группы являются представителями толеитового магматизма, обнаруживают петрогенетическое сходство с бони-нитами и отвечают ранней энсиматической островной дуге. Породы второй группы отличаются более дифференцированном спектром РЗЭ и обогащенностью литофильными элементами, что указывает на среднюю стадию развития энсиматической островной дуги. Третья группа объединяет дифференцированные породы, происходящие из обогащенного мантийного источника, что характерно для зрелых островных дуг. Последнюю, четвертую группу составляют риолиты и граниты. Эта породы по своим геохимическим характеристикам могут являться как позднеостроводужными, так и синколлизионными производными. В любом случае, это уже заключительная стадия развития Припечорского подвижного пояса. Все этапы развития островной дуги увязаны с имеющимися данными абсолютного возраста по магматическим породам.

3. На основании анализа магматизма предложена геодинамическая модель развития региона в позднем протерозое до становления Припечорского аккреционно* коллизионного орогена. Эта модель предполагает наличие в центральной части Печорской плиты позднепротерозойской аккреционной структуры. Используя магматизм, как индикатор reo динамических обстановок, можно проследить историю развития бассейна между восточной пассивной окраиной континента Балтия и Больщеземельским микроконтинентом Здесь, на океанической коре, в конце рифея — начале венда была заложена зона субдукции на восток, в сторону Большеземельского микроконтинента. Дальнейшее сближение литосферных плит привело к коллизии континент — дуга в самом конце венда и последующему орогенезу. Фрагменты Припечорской островной дуги, коллаж из микроконтинентов и других островных дуг нарастили остов континентальной плиты, и новообразованная Печорская плита вступила в этап платформенного развития.

4. Рассмотрены варианты практического использования основных результатов работы, в том числе для нужд геологии нефти и газа. Намечена перспективная площадь для поисков углеводородов в породах фундамента — западная часть Припечорской зоны разломов, где предполагается залегание в поднадвиговом положении потенциально нефтегазоносных позднепротерозойских сланцевых комплексов Восточно-Европейской платформы.

Таким образом, на конкретном уникальном материале глубоких скважин решена важная задача установления палеоостроводужной природы магматических пород Припечорской зоны разломов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Смирное МЮ, Довжикова Е Г Микропегматиты как индикаторы условий формирования гранитов Северного Тимана // Вопросы магматизма и метаморфизма. Л., 1980. С 43—48.

2. Довжиков Н А, Довжикова Е.Г., Смыслов С А Клинопироксены из щелочно-уль-траосновных пород дайкового комплекса Среднего Тимана // Зап. ВМО. ч.114, вып. 5, 1985. С.599—605.

3. Довжиков НА , Довжикова ЕГ. Ультраосновные включения из лайковой серии Среднего Тимана // Геология и экономика минерального сырья Тимано-Печорского региона Л., Наука, 1989. С.64—69.

4. Белякова Л Т. Довжикова Е.Г Состав и формационный анализ пород, слагающих фундамент Тимано-Печорской провинции // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента. Сыктывкар, 1996. С.40—41.

5. Белякова JI.T, Богацкий В.И, Данилевский CA , Довжикова ЕГ., Ласкин В М Гранитоидные вулкано-плутонические ассоциации, петрология, геодинамика, металлогения // Геодинамическая позиция гранитоидов Тимано-Печорской плиты и ее влияние на размещение залежей углеводородов. Сыктывкар, 1997. С.86—87

6. Gee D G, Beliakova L, Larionov A, Pease V, Dovzikova E Vendian granites in the neoproterozoic Basement beneath the Pechora Basin' new Pb/Pb evaporation Ages // ICAM III, Abstracts, Celle (Germany), 12—16 Oktober, 1998.

7. БеляковаЛ.Т, Довжикова E Г. Геодинамическая модель Тимано-Уральского региона в позднем протерозое // Тектоническая эволюция Тимана, Печорского бассейна и севера Урала. Международный семинар Европроба / Тимпебар Сыктывкар. Геопринт, 1999. С. 10—11.

8.ДовжиковаЕ Г., РемизовДН., ПиисВЛ. Геодинамическая позиция магматических пород фундамента Тимано-Печорской плиты в свете новых данных // Петрография на рубеже XXI века: итоги и перспективы. Материалы Всероссийского петрографического совещания. Сыктывкар, 2ООО. Т. IV. С. 49—52.

9. Gee D G Beliakova L, Pease V. Larionov A . Dovzikova E New, single ztrkon (Pb-evaporation) ages from Vendian Intrusions in the Basement beneath the Pechora Basin, Northeastern Baltica//ICAM III. Polarforschung: 1998. 68: P. 161—170 (erschienen 2000)

10. БеляковаЛ T, Довжикова Е Г Магматизм и геодинамика позднепроггерозойского Тимано-Уральского подвижного пояса // Тектоника неогея общие и региональные аспекты М„ ГЕОС, 2001 Т И С. 42—45

11 .Довжикова Е Г Позднедокембрийские островодужные комплексы Печорской плиты // Геология и металлогения ультрамафит-мафитовых и гранитоидных ассоциаций склад-

чатых областей Материалы научной конференции (X Чтения А.Н. Заварицкого) 21-23 сентября 2004 г., Екатеринбург. С. 21—24.

12. Pease V.. Dovzikova Е, Beliakova L, Gee D.G Late Neoproterozoic granitoid magmatism in the Pechora Basin basement to, NW Russia: geochemical constraints indicate westward subduction beneath EN Baltica // The Neoproterozoic Timanide Orogen of Eastern Baltica Geological Society, London, 2004. Pp. 75—85.

13. Dovzikova E„ Pease V, Remizov D Neoproterozoic island ars magmatism beneath the Pechora Basin, NW Russia// Swedish Geological Society (GFF), 126,2004. Pp. 353—362.

14. Доежикова ЕГ. Островодужный магматизм позднепротерозойского Тимано-Уральского подвижного пояса //Геология и нефтегазоносность Тимано-Печорскош бассейна. Сборник научных трудов. Ухта, 2006. С. 16—23.

15. Довжикова ЕГ., Белякова JI.T. Фундамент Печорской плиты: состав, возраст, геодинамика // Геология и нефтегазоносность Тимано-Печорского бассейна. Сборник научных трудов. Ухта, 2006. С. 24—35.

Издательско-информационный отдел Института геологии Коми НЦ УрО РАН 167982, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54. E-mail: geoprint@geo komisc.ru

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Довжикова, Елена Геннадьевна

Введение.

Глава 1. Анализ тектонических схем фундамента Печорской плиты и характера докембрийского магматизма Тимана и севера Урала.

1.1. Тектонические схемы Печорской плиты.

1.2. Характер докембрийского магматизма Тимана.

1.3. Характер докембрийского магматизма севера Урала.

Глава 2. Структурно-тектонические особенности и стратиграфия фундамента Печорской плиты.

2.1. Тиманский мегаблок.

2.2. Припечорская зона разломов.

2.3. Большеземельский мегаблок.

Глава 3. Геолого-петрографическая характеристика докембрийских изверженных пород Припечорской зоны разломов.

Глава 4. Геохимическая характеристика докембрийских изверженных

Пород.

Глава 5. Эволюция докембрийского магматизма Припечорской зоны разломов и геодинамическая модель развития региона в позднем протерозое.

Глава 6. Перспективы нефтегазоносности фундамента Припечорской зоны разломов и Печорской плиты.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Позднедокембрийский магматизм Припечорской зоны разломов"

Актуальность проблемы. До настоящего времени нет единого мнения о природе фундамента Печорской плиты в силу ограниченности геологической информации о протерозойских магматических комплексах, перекрытых мощным осадочным чехлом. Тем не менее, уже накопилось достаточное количество данных о вещественном составе пород, слагающих фундамент, для переосмысления этой информации в связи со сменой геодинамической парадигмы. Магматические породы являются частью фундамента для Тимано-Печорского нефтегазоносного бассейна. Структуры осадочного чехла во многом определяются рельефом поверхности фундамента, поэтому интерес к фундаменту обоснован и понятен. Дефицит фонда потенциально нефтегазоносных структур в Тимано-Печорском бассейне на сегодняшний день свидетельствует о необходимости новых идей и новых подходов для дальнейшего успешного освоения региона.

Целью работы является доказательство палеоостроводужной природы докембрийских магматических пород Припечорской зоны разломов -срединной части Печорской плиты; реконструкция строения и эволюции позднепротерозойской островодужной системы на основе синтеза геологических, петрографических и геохимических данных.

Задачи исследования

1. Обобщение геологических и петрографических данных, формационный анализ магматических пород Печорской плиты и, в частности, Припечорской зоны разломов.

2. Реконструкция последовательности образования магматических комплексов.

3. Изучение геохимических особенностей этих образований и сопоставление геохимических параметров пород Припечорской островодужной системы и современных островных дуг для установления общих закономерностей эволюции магматизма Припечорской островодужной системы.

4. Разработка геодинамической модели развития региона в позднем протерозое.

Фактический материал диссертационной работы составили результаты исследований автора в 1995-2006 в отделе литологических и тектонических основ нефтегазоносности ТП НИЦ с привлечением данных более ранних исследований на Северном и Среднем Тимане в составе Ухтинской ГРЭ. Проанализирован керновый материал около 100 параметрических, поисковых, разведочных, поисково-структурных глубоких скважин, находящийся в региональном кернохранилище ТП НИЦ. В процессе исследований автором были изучены более 1 ООО петрографических шлифов. В работе было использовано около 200 химических анализов горных пород и 24 оригинальных анализа редкоземельных элементов и микроэлементов. Химические анализы были выполнены в лаборатории ГУП РК ТП НИЦ Е.Ю. Малофеевой, определения редких и рассеянных элементов - в Нэнси (Франция) методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ISP-MS) В. Пиис.

Основные защищаемые положения

1 - Среди позднедокембрийских магматических пород Припечорской зоны разломов выделяются вулканиты базальтовой толеитовой и известково-щелочной серии; интрузии габбро-перидотит-дунитовой, габбро-плагиогранитной, габбро-гранитной и гранитной формаций, сформировавшиеся в геодинамической обстановке островных дуг.

2 - По особенностям химизма установлен ряд магматических пород, фиксирующих полный эволюционный цикл развития Припечорской энсиматической островной дуги от заложения ее на океанической коре до коллизии континент - дуга: от толеитовых базальтов до андезитов и риолитов; от габбро до гранодиоритов и гранитов.

3 - Припечорская зона представляет собой аккреционную и коллизионную структуру, которая разделяет два мегаблока фундамента Печорской плиты - терригеннный Тиманский и вулканогенно-осадочный Болынеземельский.

Научная новизна. На основе петрографических, геохимических и геодинамических исследований доказывается, что формирование позднепротерозойских магматических комплексов Припечорской зоны обусловлено надсубдукционным магматизмом энсиматической островной дуги.

Практическое значение работы. Основные положения и конкретные данные могут быть использованы для детального изучения фундамента Печорской плиты при проектировании глубоких скважин, в том числе для поисковых работ на нефть и газ.

Апробация работа и публикации. Отдельные положения и результаты исследований представлялись и докладывались на российских и международных совещаниях в г. Целле (1998), Санкт-Петербурге (2000), Москве (2001), Екатеринбурге (2004), Сыктывкаре (1996, 1997, 1999, 2000, 2004), изложены в нескольких тематических научных отчетах ТП НИЦ. По теме диссертации опубликовано 15 работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа объемом 150 страниц состоит из введения, 6 глав и заключения, включает 34 рисунка и фотографии, 5 таблиц, список литературы из 114 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Петрология, вулканология", Довжикова, Елена Геннадьевна

Основные результаты данной работы позволяют наметить перспективную площадь для поисков углеводородов - в первую очередь, западную часть Припечорской зоны разломов, заслуживающую постановки детальных сейсморазведочных работ. Возможно, в процессе этих исследований перспективная зона может расшириться на всю Припечорскую зону разломов. Если рассматривать эту зону не только как аккреционный, но и как коллизионный палеоороген, вполне вероятно формирование здесь шарьяжно-надвиговых дислокаций, подобных более поздним уральским. В таком случае, западная часть фундамента Припечорской зоны (а возможно, и вся зона) имеет двухъярусное строение. Верхний ярус сложен аллохтонными аккреционными островодужными комплексами; нижний - автохтонными комплексами пассивной окраины Восточно-Европейской платформы, которые по своему составу и происхождению являются потенциально нефтегазоносными. Их поднадвиговое структурное положение может обеспечить благоприятные условия для образования природных резервуаров нефти и газа, а вулканогенные островодужные ассоциации во многих случаях могут являться и являются неплохими флюидоупорами (Шустер, 1997; Шнип, 2000).

К сходным выводам пришел Кузнецов Н.Б. с соавторами (2005) также исходя из коллизионной природы Припечорского орогена. В этой работе приводятся предположения о возможной нефтегазоносности фундамента всего Болыпеземельского мегаблока, включая Припечорскую зону.

Таким образом, на территории Припечорской зоны разломов имеются в наличии все условия для возможного существования месторождений нефти и газа в породах фундамента. Коллекторами для залежей углеводородов могут быть рифей-вендские сланцевые толщи пассивной окраины ВосточноЕвропейской платформы с уже доказанной на территории Тимана нефтегазоносностью. Роль покрышек могут выполнять вулканогенные породы того же возраста, надвинутые на Тиманский мегаблок по системе разломов. Глубина вскрытия пород фундамента на этой территории составляет 2,5-3 км в северных и центральных районах и 4-4,5 км - в южных.

Заключение

Проведенное исследование позволило на основе детального геологического, петрографического и современного геохимического анализа особенностей вещественного состава изученных пород выделить среди них породы, обусловленные магматизмом энсиматической островной дуги.

Обобщая выводы, сделанные в основных главах работы, необходимо подчеркнуть следующие наиболее важные результаты проведенного исследования:

1. Установлено, что среди магматических пород Припечорской зоны разломов преобладают породы, сформировавшиеся в геодинамической обстановке островных дуг. Совместно с зарубежными учеными в рамках программы «Европроба» был произведен анализ этих пород на редкие и рассеянные элементы методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ISP-MS). Полученные данные в сравнении с анализами аналогичных пород других регионов мирапозволяют сделать вывод об их несомненной островодужной природе. Породы с такими геохимическими характеристиками ни при каких обстоятельствах не могли быть образованы в рамках платформенного магматизма.

2. Установлена эволюция магматизма Припечорской энсиматической островной дуги от заложения ее на океанической коре до коллизии. По своим геохимическим характеристикам исследуемые магматические породы были разделены на четыре основные группы, которые отвечают различным этапам в развитии островодужного магматизма. Породы первой группы являются представителями толеитового магматизма, обнаруживают петрогенетическое сходство с бонинитами и отвечают ранней энсиматической островной дуге. Породы второй группы отличаются более дифференцированном спектром REE и обогащенностью литофильными элементами, что указывает на среднюю стадию развития энсиматической островной дуги. Третья группа объединяет дифференцированные породы, происходящие из обогащенного мантийного источника, что характерно для зрелых островных дуг. Последнюю, четвертую группу составляют риолиты и граниты. Эти породы по своим геохимическим характеристикам могут являться как позднеостроводужными, так и синколлизионными производными. В любом случае, это уже заключительная стадия развития Припечорского подвижного пояса. Все этапы развития островной дуги увязаны с имеющимися данными абсолютного возраста по магматическим породам.

3. На основании анализа магматизма предложена геодинамическая модель развития региона в позднем протерозое до становления Припечорского аккреционно-коллизионного орогена. Эта модель предполагает наличие в центральной части Печорской плиты позднепротерозойской аккреционной структуры. Используя магматизм, как индикатор геодинамических обстановок, можно проследить историю развития бассейна между восточной пассивной окраиной континента Балтия и Большеземельским микроконтинентом. Здесь, на океанической коре, в конце рифея - начале венда была заложена зона субдукции на восток, в сторону Большеземельского микроконтинента. Именно этим объясняется резкая смена осадочного разреза протерозоя в пределах Тиманского мегаблока на вулканогенный по западной границе Припечорской зоны. Дальнейшее сближение литосферных плит привело к коллизии континент -дуга в самом конце венда и последующему орогенезу. Фрагменты Припечорской островной дуги, коллаж из микроконтинентов и других островных дуг нарастили остов континентальной плиты и новообразованная Печорская плита вступила в этап платформенного развития.

4. Рассмотрены варианты практического использования основных результатов работы для нужд геологии нефти и газа. Намечен перспективный участок для поисков углеводородов в породах фундамента - западная часть

Припечорской зоны разломов, где предполагается залегание в поднадвиговом положении потенциально нефтегазоносных позднепротерозойских сланцевых комплексов Восточно-Европейской платформы. Глубины залегания докембрийских пород здесь - 2 - 2,5 км в северной и центральной зоне и 4 - 4,5 км в южной.

Таким образом, на конкретном уникальном материале глубоких скважин Печорской плиты решена важная задача установления палеоостроводужной природы магматических пород Припечорской зоны разломов.