ГЕОТЕКТОНИКА, 2014, № 5, с. 3-16
УДК 551.2
СТРУКТУРА И СОСТАВ МАНТИЙНЫХ ПЕРИДОТИТОВ НА ГРАНИЦЕ С КОРОВЫМИ КОМПЛЕКСАМИ ОФИОЛИТОВ В МАССИВЕ СЫУМКЕУ,
ПОЛЯРНЫЙ УРАЛ
© 2014 г. Г. Н. Савельева, П. В. Суслов
Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 e-mail: Savel2@yandex.ru Поступила в редакцию 05.09.2013 г.
В лерцолитах и гарцбургитах массива Сыумкеу, в зоне 1—1.5 км ниже границы с коровыми комплексами, установлены интенсивные вязко-пластические деформации с образованием многопорядковых складок течения и формирования тонкой полосчатости перидотитов. Область интенсивных сдвиговых деформаций мантийных реститов прослежена вдоль всей пограничной зоны. Минеральный состав перидотитов (лерцолитов и гарцбургитов) в этой области занимает промежуточное положение между составом минералов реститовых перидотитов и оливинового вебстерита из нижней части разреза полосчатого дунит-верлит-пироксенит-габбрового комплекса. Сделан вывод о том, что мантийные породы в области перехода кора—мантия были существенно преобразованы в условиях транспрессии (при очень значительном стрессе) с высокотемпературным пластическим течением материала мантийных реститов, при интенсивном его перемешивании с поступающим расплавом, на глубине более 10 км. Этот тип формирования зоны перехода отличен от известных на Урале и дополняет наши представления о способах совмещения мантийных реститов и коровых плутонических пород.
Ключевые слова: офриолиты, мантия, кора, гарцбургит, вязко-пластические деформации, складки течения
DOI: 10.7868/S0016853X14040079
ВВЕДЕНИЕ
Исследования геологического строения и состава пород в области перехода от мантийных реститов к коровым плутоническим комплексам офиолитовой ассоциации показали, что строение верхней части разреза мантийных комплексов офиолитов отражает условия их выведения в кору [9, 25—27, 29, 31]. Граница между верхнемантийными и коровыми комплексами пород формируется при подъеме мантийного вещества вдоль линейных зон в верхние слои литосферы при спре-динге океанической коры и при образовании рифтовых зон в континентальной коре. Формирование этой границы (петрологического Мохо) происходит практически непрерывно с середины палеопротерозоя [31], и этот процесс сопровождается многоуровневыми и разномасштабными деформациями пород в области раздела: в рести-товых мантийных перидотитах и в породах ниж-некоровых комплексов. Глубинные тектонические срывы (detachment faults), развивающиеся по мере удаления новообразованной коры от центров спрединга и/или рифтовых зон, сопровож-
даются многокилометровыми складками твердо-пластического субсолидусного течения мантийных перидотитов [9, 11, 16, 32, 33]. Деформационные структуры пород, сопровождающие рождение и эволюцию зоны перехода кора—мантия, сохраняются в офиолитовых разрезах [19, 27, 28, 32].
Мантийные комплексы составляют основной объем разреза полярноуральских офиолитов, протягивающихся на расстояние около 600 км. Гигантские масштабы пояса и прекрасная обнаженность позволяют проследить и оценить вариации внутренней структуры мантийных комплексов как по простиранию офиолитовых аллохтонов, так и по разрезу относительно границы кора—мантия. В статье рассмотрены разномасштабные деформационные структуры ультраосновных пород массива Сыумкеу — самого северного в цепи офиолитов Полярного Урала. Структурный анализ пород этого массива в комплексе с петрологическими исследованиями впервые проведен В.Р. Шмелевым [22]. Этот массив отличается от массивов Райиз и Войкаро-Сыньинского наиболее интенсивными деформациями пород в
области перехода от мантийных комплексов к ко-ровым, и только здесь в разрезе полосчатого комплекса, перекрывающего мантийные перидотиты, присутствуют гранатовые пироксениты, вер-литы и гранатовые габбро-нориты.
Актуальность изучения массива Сыумкеу состоит и в том, что он расположен в области тектонического узла на сочленении герцинских структур Урала, севера западной Сибири и киммерид Пайхоя [5]. Эта область частично перекрыта мезозойскими и третичными осадочными породами, которые содержат уникальные газоконден-сатные месторождения Арктики, например, Бо-ваненковское и Ново-Портовское. Офиолиты входят в состав фундамента осадочных пород и понимание строения и эволюции мантийных комплексов может представлять интерес в связи с процессами серпентинизации ультрамафитов.
В нашей статье приведены новые результаты детального картирования пород верхней части мантийного разреза, где сосредоточены основные рудопроявления хромовых руд. Структуры высокотемпературного пластического течения ультраосновных пород контролируют размещение хро-митовых тел и детальная характеристика подобных структур может иметь практическое значение при поисковых работах на хромовые руды. Цель статьи — показать масштаб, стиль изменения деформационных структур мантийных реститов в области приближения к плутоническим ультраба-зит-габбровым комплексам и особенности состава пород в этой области.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ МАССИВА
Офиолиты Полярного Урала входят в систему аллохтонов, надвинутых на запад на палеозойские толщи Центрально-Уральского поднятия, Лемвинской и Западно-Тагильской (Салатим-ской) зон, а также на допалеозойские кристаллические сланцы Харбейского поднятия (рис. 1). Крупные тектонические пластины в составе ал-
лохтонов включают комплексы пород Тагило-Щучьинской (03—81) и Войкарской (S2—Dз) островных дуг, мантийные и коровые породы офио-литовой ассоциации [2, 3, 5, 18, 19, 21 и др.]. Офи-олиты представляют собой крупные фрагменты коры и литосферы океанического типа, сформированной в задуговых и междуговых окраинных бассейнах, в том числе, и в надсубдукционной обстановке в ранне- и среднепалеозойское время. В конце среднего—позднем палеозое офиолиты вместе с перекрывающими и интрудирующими их островодужными комплексами пород надвинуты на континентальную окраину Восточно-Европейской плиты [3, 13—15, 18, 21 и др.]. Возраст габброноритов и лерцолитов из низов разреза плутонического комплекса массива Сыумкеу по данным Sm/Nd изотопии составляет 604 ± 39 млн лет [1,7], однако точность определений невелика.
Массив Сыумкеу расположен на западном борту Щучьинской структуры, которая занимает центральное место в области тектонического узла на сочленении герцинских структур Урала, севера Западной Сибири и киммерид Пайхоя (см. рис. 1). Щучьинская структура имеет в плане округлую форму диаметром около 70 км, представляя собой кольцеобразную синформу на северном окончании уральского складчатого пояса [5]. Западную часть структуры слагает офиолитовый аллохтон, где мантийные перидотиты обнажены на крайнем западе (нижняя часть аллохтона), а габброи-ды распространены восточнее. В центральной и восточной части Щучьинской структуры обнажены палеозойские толщи, относимые к палеоокеа-ническому и палеоостроводужному секторам (ор-довикско-силурийские осадочно-вулканоген-ные, вулканно-терригенные девонские, терригенные каменноугольные породы), смятые в складки с субгоризонтальными шарнирами юго-западного простирания [5]. Офиолиты и палеозойские толщи перекрыты с угловым несогласием триасово-юрскими и меловыми отложениями, окаймляющими Щучьинскую структуру с се-
Рис. 1. Обзорная геологическая карта Щучинской структуры, с упрощением, по [6]
1 — палеогеновые, неогеновые и четвертичные отложения объединенные: пески, глины, гравелиты; 2 — меловые отложения: песчаники, аргиллиты, алевролиты; 3 — триасовые и раннеюрско-триасовые отложения: пески, глины, конгломераты, гравелиты, бурые угли; 4 — каменноугольные отложения: песчаники, конгломераты, гравелиты, аргиллиты, известняки; 5 — средне—позднедевонские отложения: известняки, песчаники, конгломераты, аргиллиты, алевролиты; базальты, андезитовые порфириты, туфы; 6 — ранне—среднедевонские отложения: известняки, песчаники, конгломераты, базальты, андезибазальты, туфы; 7 — силурийские отложения: известняки, базальты, андезиты, микродиабазы, риолиты, туфы; 8 — позднеордовикские — раннесилурийские отложения нерасчлененные: базальты, даци-ты, риолиты, кремнисто-глинистые сланцы; 9 — ранне—среднеордовикские отложения: филлитовидные сланцы, песчаники, вулканиты основного состава, песчаники, конгломераты; 10 — венд-раннепалеозойские отложения: песчаники, конгломераты, алевролиты, кристаллические сланцы; 11 — раннепротерозойские отложения (харбейский комплекс): гнейсы, амфиболиты, эклогиты, линзы кварцитов и мраморов; 12 — гранодиориты поднепалеозойские; 13 — граниты, гнейсо-граниты рифейско-палеозойского возраста; 14, 15 — офиолитовая ассоциация: 14 — верлиты, пироксениты, габбро, габбронориты, габбро-амфиболиты, диабазы, 15 — ультраосновные породы: лерцолиты, гарц-бургиты, дуниты; 16 — серпентиниты, тальк-амфиболовые, тальк-антигоритовые сланцы в подошве офиолитового массива; 17 — крутые тектонические контакты; 18 — надвиги
66°00' в.д. 68° 00' .ш.
0 10 20 30 40 50 км
1_I_I_I_I_I
л л / 0 9
А л
10
11
□к
и
17
18
* + + 17
■+■ * * I 12
5
вера и востока (см. рис. 1). Ультраосновной массив имеет в плане серповидную форму, выпуклая сторона обращена на запад. Размеры массива по длинной оси составляют около 50 км при максимальной ширине 6 км. Западный контакт массива представляет собой очень пологий надвиг, осложненный крутыми сбросо-сдвигами. В долине р. Харче-Рузь в подошве массива эродированы амфиболиты, таким образом, по эрозионному врезу в южной части массива определяется истинная мощность ультраосновного тела — 60—100 метров. Вдоль западного контакта апогарбургитовые сер-пентиновые сланцы и милониты граничат с амфиболитами, пара- и отросланцами няровейской свиты допалеозойского (?) возраста и, возможно, с палеозойскими сланцами пальникшорской свиты. На юге массива ультрамафиты граничат с до-палеозойскими амфиболитами и гнейсами Хар-бейского антиклинория по крутым тектоническим контактам, обрывающим пологие надвиги. Вдоль всей восточной границы тела гарцбургитов развиты породы полосчатого дунит-верлит-пи-роксенитового комплекса, наращивающие офио-литовый разрез. Далее к востоку геологическая структура массива усложняется
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.