УДК 550.93:551.72(234.853
ЦИРКОНОВАЯ ГЕОХРОНОЛОГИЯ МАШАКСКИХ ВУЛКАНИТОВ И ПРОБЛЕМА ВОЗРАСТА ГРАНИЦЫ НИЖНИЙ-СРЕДНИЙ РИФЕЙ
(ЮЖНЫЙ УРАЛ)
© 2013 г. А. А. Краснобаев*, В. И. Козлов**, В. Н. Пучков**, С. В. Бушарина*,
Н. Д. Сергеева**, И. П. Падерин***
*Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого УрО РАН, Екатеринбург **Институт геологии Уфимского научного центра РАН, Уфа; Башкирский государственный университет, Уфа ***Всероссийский научно-исследовательский институт (ВСЕГЕИ), Санкт-Петербург
e-mail: puchkv@ufaras.ru Поступила в редакцию 05.12.2011 г., получена после доработки 10.04.2012 г.
В стратотипических разрезах рифея Башкирского мегантиклинория (Южный Урал) машакская свита является базальной для среднерифейской эратемы. На всей площади распространения она представлена чередованием вулканогенных, вулканогенно-осадочных и осадочных пород. Свита расчленена на нижнюю, среднюю и верхнюю подсвиты. Вулканиты, из которых выделен циркон (4 пробы, риодациты и риолиты с хр. Машак, р. Березяк и хр. Большой Шатак), приурочены к нижней подсвите. Использована методология SHRIMP-II, особое внимание уделялось минералогическим особенностям кристаллов циркона, их облику, степени сохранности, включениям. По мине-ралого-геохимическим параметрам цирконы всех проб сопоставимы, что уже предполагает геохимическую общность вулканитов. Тем не менее у кристаллов проявляются и индивидуальные особенности, отражающие некоторые параметры и самих вулканитов, связанные с различными условиями их образования. Интегральный U-Pb возраст цирконов (SHRIMP-II, ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург) всех четырех проб составляет 1383 ± 3 млн. лет. С учетом возраста магматитов Бердяуш-ского массива (до 1410 млн. лет) он позволяет оценить возрастной рубеж нижнего—среднего рифея в 1400 млн. лет, что совпадает с границей экстазия и калиммия в Международной стратиграфической шкале.
Ключевые слова: стратон, машакская свита, рифей, циркон, геохронология, Южный Урал.
DOI: 10.7868/S0869592X13050050
ВВЕДЕНИЕ
Мезо- и неопротерозою Международной стратиграфической шкалы (The Geologic..., 2012) в Общей шкале докембрия России (Стратотип..., 1983) соответствует верхний протерозой, который расчленен на рифей и венд. На Южном Урале рифейские отложения слагают самую крупную структуру этого региона — Башкирский меганти-клинорий, имеющий протяженность около 300 км, при ширине от 60—80 до 100—120 км (рис. 1). В Башкирском мегантиклинории расположены стратотипические разрезы рифейской эонотемы. По комплексу признаков (историко-геологические события, и прежде всего цикличность осадконакопления, биостратиграфическая и изотопно-геохронологическая характеристики и др.) рифейская эонотема расчленена на три стратона: нижний рифей (бурзяний), средний ри-фей (юрматиний) и верхний рифей (каратавий)
(Семихатов и др., 1991; Стратотип..., 1983). Эти стратоны имеют наблюдаемые в конкретных разрезах четкие взаимоотношения как между собой, так и с подстилающими (дорифейскими) и перекрывающими (вендскими или палеозойскими) отложениями. Они имеют свой стратотип: своеобразный набор пород с определенной последовательностью напластования, которую можно проследить по простиранию. Каждый стратон имеет свои специфические маркирующие горизонты, которые прослеживаются на десятки километров. Стратоны рифея отражают длительную (более 1 млрд. лет) историю геологического развития Земли. Важнейшей особенностью рифей-ской эонотемы является наличие трех уровней проявления вулканизма, последовательно сменяющих друг друга: нижний — навышские вулканиты айской свиты нижнего рифея, средний — вулканиты машакской свиты среднего рифея и верх-
ний — аршинские вулканиты верхнего рифея (?). Эти вулканиты представляют уникальную (и единственную в мире) возможность для построения хроностратиграфической шкалы рифейской эоно-темы. В данной статье нами рассматривается возраст вулканитов машакской свиты на основании 8ИЯ1МР-датировок цирконов и обсуждается проблема возраста рубежа нижний—средний рифей.
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК
Типом среднего рифея (юрматиния) являются карбонатно-терригенные и в меньшей степени вулканогенные и вулканогенно-осадочные образования юрматинской серии. В стратиграфических схемах докембрия Урала (Стратиграфические..., 1993) эта серия расчленена на машакскую, зигальгинскую, зигазино-комаровскую и авзян-скую свиты. Базальными для серии являются зи-гальгинская (на западном крыле Башкирского мегантиклинория) и машакская (на восточном крыле этой структуры) свиты, залегающие на разных горизонтах подстилающих отложений раннего рифея с размывом и угловым несогласием (Иванов, 1937, 1956; Гарань, 1969; Стратотип..., 1983; Геологическая., 2002).
Машакская свита (ИР2ш 8) впервые выделена А.И. Ивановым в 1934 г. со стратотипом на хр. Машак (Иванов, 1937) и распространена только на восточном крыле Башкирского меганти-клинория, где прослеживается почти непрерывной полосой уральского простирания, протяженностью около 270 км при ширине от 5 до 10 км от г. Златоуст на севере до широты пос. Верхний Авзян на юге (рис. 1).
Стратотипические разрезы машакской свиты в районе хр. Машак в настоящее время практически недоступны для изучения, так как они расположены на территории Южно-Уральского государственного природного заповедника. В качестве гипостратотипического для машакской свиты нами предложен разрез на хр. Большой Шатак на широте дер. Исмакаево (Козлов и др., 2003) в пересечении урочище Матвеев Залавок— Лесовская Поляна—гора Капкаташ. Этот разрез сравнительно доступен и хорошо изучен.
По всей полосе распространения в каждом конкретном разрезе набор основных типов пород в машакской свите остается постоянным, но значительно изменяется соотношение этих пород (и особенно вулканитов) в переслаивании. Геологосъемочными работами масштаба 1 : 50 000 и редко 1 : 200000, проведенными в различные годы по всей территории Башкирского мегантиклинория (руководители работ М.И. Гарань, А.И. Иванов, К.А. Львов, В.И. Козлов, А.Ф. Ротарь, П.Н. Швецов и Н.П. Лебедев), установлено, что вулканиты в составе машакской свиты имеют наибольшее распространение в центральной части этой структуры (северная половина Ямантауского ан-тиклинория: хребты Машак, Юша, горы Ямантау, Дунгансунган и др.). Именно здесь расположены стратотипические разрезы машакской свиты (реки Большая и Малая Кузъелга, Большой и Малый Катав, горы Машак, Ямантау, Калпак, Каран, Ка-интюбе). Здесь в разрезе машакской свиты отмечено наибольшее количество вулканитов (70— 80%; Ротарь, 1974; Стратотип., 1983). В южной половине Ямантауского антиклинория (хребты Большой Шатак, Большой Карагас, гора Катушка и др.) вулканогенные, вулканогенно-осадочные и осадочные породы, занимающие здесь аналогичное машакским стратиграфическое положение, были выделены в 1933 г. К.А. Львовым в шатакскую свиту (Львов, Олли, 1935). В северных районах (южное окончание Тараташского антиклинория между хребтами Нургуш и Уреньга и Иремельский антиклинорий) вулканогенные, вулканогенно-осадочные и осадочные образования, аналогичные машакским по составу и стратиграфическому положению, были отнесены в 1937 г. М.И. Гаранем к кувашской свите (Гарань, 1956).
Одновозрастность машакской, шатакской и кувашской свит убедительно доказана в работах А.И. Иванова (1937, 1946, 1956), М.И. Гараня (1956, 1969) и подтверждена последующими исследованиями (Стратотип., 1983).
Отложения машакской свиты, как и рифея Южного Урала в целом, изучались многочисленными исследователями на протяжении нескольких десятилетий. Основные итоги этих исследований изложены во многих работах (Гарань, 1969; Стратотип., 1983; Геологическая., 2002; Ротарь,
Рис. 1. Схема расположения проб на циркон из вулканитов машакской свиты среднего рифея Южного Урала (Геологическая., 2002, с упрощением).
1 — нерасчлененные отложения палеозоя; 2—7 — рифей и венд Башкирского мегантиклинория: 2 — венд, 3 — завершающий рифей, 4 — верхний рифей, 5 — средний рифей, за исключением машакской свиты, 6 — машакская свита, 7 — нижний рифей; 8 — метаморфические образования архея—раннего протерозоя тараташского комплекса, 9 — магматические образования: габбро-долериты (а), граниты (б); 10 — геологические границы; 11 — основные разрывные нарушения; 12 — места отбора обсуждаемых в статье проб на циркон и их номера: К323, риолиты, хр. Машак, р. Кузъелга; К906, риолиты, р. Березяк; К125 и К898, риодациты, хр. Большой Шатак.
1974; Швецов, 1974; Козлов и др., 2003, 2007; Парначев и др., 1986).
Основные вопросы состава, строения и расчленения машакской свиты достаточно подробно рассмотрены нами ранее (Козлов и др., 2007). На основании обобщения всего имеющегося геолого-геофизического материала с учетом цикличности осадконакопления и периодичности вулканической деятельности В.И.Козловым предложено расчленение машакской свиты на нижнюю, среднюю и верхнюю подсвиты (рис. 2), связанные постепенным переходом (Стратотип..., 1983; Козлов и др., 2007).
Нижняя подсвита (КР2тз1) представлена мета-базальтами, риодацитами, углеродисто-глинистыми сланцами, полимиктовыми алевролитами, песчаниками и разногалечниковыми конгломератами. В упомянутом гипостратотипическом разрезе на хр. Большой Шатак в составе нижней подсвиты преобладают метабазальты и риодаци-ты. Мощность нижней подсвиты в разрезе хр. Большой Шатак около 1000 м (в том числе ме-табазальтов и риодацитов около 520 м; Козлов и др., 2007), а на хребте Машак, где возрастные аналоги нижней подсвиты выделены А.Ф. Ротарем в кузъелгинскую, казавдинскую и быковскую подсвиты, ее общая мощность достигает 800 м (Ро-тарь, 1974). Исходя из этого, в сводной стратиграфической колонке для нижней подсвиты мы приняли мощность 800—1000 м (Козлов и др., 2007).
Средняя подсвита (КР2тз2) на всей площади распространения сложена неравномерным чередованием разнозернистых полимиктовых песчаников, метабазальтов, кварцито-песчаников, ту-фопесчаников и туфоалевролитов, с подчиненными прослоями полимиктовых алевролитов и конгломератов. Эта подсвита включает калпак-скую, куянтавскую и каранскую подсвиты, выделенные А.Ф. Ротарем (1974). Мощность средней под
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.