СТРАТИГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ, 2014, том 22, № 6, с. 26-44
УДК 552.321.1/.3(470.5)
ВОЗРАСТ И ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГРАНИТОИДОВ ВЕРХИСЕТСКОГО БАТОЛИТА, ВОСТОЧНЫЙ СКЛОН СРЕДНЕГО УРАЛА (ПО РЕЗУЛЬТАТАМ U-Pb SIMS-ДАТИРОВАНИЯ ЦИРКОНОВ)
© 2014 г. В. Н. Смирнов*, К. С. Иванов*, А. Н. Ларионов**
*Институт геологии и геохимии УрО РАН, Екатеринбург e-mail: smirnov@igg.uran.ru **Всероссийский научно-исследовательский геологический институт, Санкт-Петербург Поступила в редакцию 27.03.2013 г., получена после доработки 19.08.2013 г.
U-Pb SIMS-датирование цирконов из разных по составу и относительному возрасту гранитоидных ассоциаций Верхисетского батолита показало, что он сложен породами трех возрастных групп, сформировавшихся на разных этапах развития Уральского подвижного пояса. Первая группа представлена кварцевыми диоритами с возрастом 396 ± 5 млн лет, имеющими незначительное площадное распространение. Их внедрение было синхронным вулканизму островодужного типа, протекавшему в изученном районе со второй половины эмса до конца живетского—начала франского веков, что позволяет рассматривать эти породы в качестве интрузивных комагматов островодужных вулканитов. Вторая группа включает тоналиты и трондьемиты с возрастом 367 ± 4.0 млн лет, слагающие западную часть батолита. На основании сходства этих пород по вещественному составу с гра-нитоидами современных активных окраин континентов считается, что их образование происходило на протяжении окраинно-континентальной стадии развития Уральского подвижного пояса. Гра-нитоиды третьей возрастной группы, преобладающие в составе Верхисетского батолита, сформировались в результате нескольких гомодромных ритмов внедрения гранодиоритовых и гранитных расплавов умеренно-калиевого состава на протяжении относительно короткого промежутка времени от 315 до 300 млн лет назад. Их образование относится к началу коллизионного этапа развития региона, длившегося на Среднем Урале с начала башкирского века до конца пермского периода, что фиксируется временем формирования флиша и молассы в Предуральском краевом прогибе. Полученные данные существенно меняют представления о характере эволюции гранитоидно-го магматизма и месте изученных ассоциаций пород в геологической истории Урала.
Ключевые слова: гранитоиды, Урал, циркон, U-Pb датирование, активная окраина континента, континентальная коллизия.
DOI: 10.7868/S0869592X14060052
ВВЕДЕНИЕ
Верхисетский батолит является одним из наиболее крупных и сложных по строению гранитоидных массивов Урала. В пределах этого массива выделяется целый ряд естественных ассоциаций пород, различающихся по составу, относительному возрасту и степени деформаций, что делает его одним из ключевых объектов при изучении характера эволюции орогенного гранитоидного магматизма Уральского подвижного пояса.
Гранитоиды Верхисетского массива прорывают вулканогенные и вулканогенно-осадочные толщи, образовавшиеся в возрастном интервале от силура до среднего девона включительно, что свидетельствует о формировании батолита на относительно поздних этапах развития Урала. Первоначально на основании сходства тоналитов и гранодиоритов этого массива по вещественному составу с аналогичными породами, развитыми в
пределах современных активных окраин континентов, предполагалось, что образование первых было связано с окраинно-континентальной стадией развития. При этом считалось, что внедрение гранитов, слагающих крупные тела в центральной части батолита, было значительно оторвано по времени от процесса формирования гранитоидов повышенной основности и знаменовало начало нового этапа гранитоидного магматизма, обусловленного коллизией континентальных плит (Зинькова, 1997; Смирнов и др., 1998 и др.). Позднее в связи с получением близких значений 207Pb/206Pb и Rb-Sr возрастов для грано-диоритов (318—310 млн лет) и гранитов (310— 275 млн лет) было высказано предположение о том, что субдукционный магматизм активной окраины континента мог постепенно переходить в коллизионный (Montero et al., 2000). Затем в целом ряде публикаций Г. Б. Ферштатера (2001; Фершта-
тер и др., 2007 и др.) все гранитоидные ассоциации Верхисетского батолита рассматривались в качестве надсубдукционных образований активной континентальной окраины андского типа, что предполагает существование зоны субдукции вплоть до позднего карбона и даже ранней перми.
Задача настоящей работы заключалась в том, чтобы на основе результатов изотопного датирования проследить историю формирования Верхисетского массива, выделить главные этапы внедрения магматических расплавов и определить геодинамические обстановки гранитообразования на разных этапах формирования батолита путем сопоставления с имеющимися геологическими данными.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МАССИВА
Верхисетский батолит, занимающий обширную территорию (80 х 30 км) в непосредственной близости от г. Екатеринбурга (верховья рек Нейва и Исеть), расположен в пределах Верхисетско-Ту-ринской структурной зоны, которая протягивается параллельно главной вулканогенной зоне Среднего Урала — Тагильской, непосредственно к востоку от нее (Смирнов и др., 2003 и др.). Согласно результатам интерпретации геофизических данных, эта зона характеризуется наличием кристаллического фундамента преимущественно базитового и местами кислого состава, кровля которого располагается на глубинах от 5 до 9 км (Рудные..., 1996 и др.). Выше залегают вулканогенные и вулканогенно-осадочные толщи силурийского, ранне- и среднедевонского возраста, вмещающие комагматичные им габбро-гранито-идные массивы. Все эти образования прорываются резко дискордантными по отношению к их структурному плану гранитоидными интрузиями, к числу которых относится рассматриваемый в настоящей работе Верхисетский батолит.
Массив имеет сложное внутреннее строение (рис. 1). Преобладающая его часть сложена породами умеренно-кислого состава: тоналитами и гранодиоритами с небольшими телами кварцевых диоритов, дайками и жилами трондьемитов и гранитов. При геологическом картировании массива, выполненном под руководством Д.А. Двое-глазова в 1972—1979 гг., на основе анализа вещественного состава и ориентировки гнейсовидно-сти пород было показано, что гранитоиды повышенной основности образуют ряд сливающихся и частично наложенных друг на друга структур (плутонов) овальной или округлой формы. На государственной геологической карте масштаба 1 : 200000 последней редакции (1999 г.) эти образования разделены на два плутонических комплекса: раннекаменноугольный западно-вер-хисетский тоналит-плагиогранитовый, в состав которого включены породы западной и южной частей батолита, и ранне-среднекаменноуголь-ный верхисетский гранодиорит-гранитовый, сла-
гающий центральную, северную и восточную части батолита (рис. 1). Н.С. Бородина с соавторами (1979) среди пород верхисетского комплекса выделили два типа гранодиоритов, различающихся по содержанию магнетита (т.е. образовавшихся в условиях разной величины фугитивности кислорода). Предполагалось, что выделенные ими типы являются результатом разных фаз внедрения магматического расплава (Бородина и др., 1979).
Тоналит-трондьемитовые и гранодиорит-гра-нитовые ассоциации прорваны телами гранитов, залегающими несогласно по отношению к структуре гранитоидов повышенной основности (рис. 1). На государственной геологической карте масштаба 1 : 200000 эти граниты выделены в качестве аятского гранитового комплекса.
Более дробное расчленение гранитоидов Вер-хисетского батолита было предложено Е.А. Зинь-ковой (1997), выделившей здесь четыре интрузивные серии: таватуйскую тоналит-трондьемитовую, северскую низкокалиевую тоналит-гранодиори-товую, исетскую калиево-натриевую тоналит-гранодиоритовую и аятскую адамеллит-гранито-вую. Кроме того, позднее габброиды южной части батолита были выделены в качестве самостоятельного петрографического подразделения — чусовской габбро-диоритовой серии, сингене-тичной гранитоидам (Зинькова и др., 2009).
Приведенная в настоящей работе схема строения массива (рис. 1) составлена на основе представлений Д.А. Двоеглазова (Орогенный..., 1994) с учетом данных Е.А. Зиньковой с соавторами (Зинькова, 1997; Зинькова и др., 2009 и др.) и результатов собственных исследований авторов. Нами выделяется семь крупных плутонов, определяющих общую структуру батолита. Наряду с ними присутствует целый ряд плутонов меньшего размера, небольших тел, жил, даек и дайковых поясов. Как правило, выделенные плутоны сложены близкими по составу и возрасту породами, но некоторые из них содержат несколько разновозрастных ассоциаций гранитоидов, что предполагает возможность дальнейшей детализации структуры описываемого батолита.
Таватуйский плутон, расположенный в западной части Верхисетского батолита, сложен деформированными и в разной степени перекристаллизованными тоналитами и трондьемитами. Наряду со слаборассланцованными породами, здесь присутствуют разновидности, полностью утратившие исходный минеральный состав и первичные структурно-текстурные особенности. В северной части этого плутона в значительном количестве присутствуют калиево-натриевые гранодио-риты, по вещественному составу близкие к породам описанного ниже Исетского плутона. При геологическом картировании (Д.А.Двоеглазов и др., 1972—1979 гг.) они были показаны в виде достаточно крупного тела (Федьковской структуры). Однако, по полученным нами данным, это скорее
СЕВЕРНЫЙ ЛЕДОВИТЫЙ /
ПГКАН ¿/
60°
л>,0
Каспийское море
40°
X X X
т =г !_±_
1
2
3
4
серия сближенных тел меньшего размера, перемежающихся с тоналитами Таватуйского плутона.
Чусовской плутон, представляющий собой южное окончание Верхисетского батолита, неоднороден по строению. В его западной части обнажаются кварцевые диориты, резко отличающиеся по вещественному составу от всех других пород Верхисетского батолита. Восточная часть, судя по данным региональных геологических исследований, сложена гранитоидами западно-верхисет-ского комплекса, которые ассоциируют с породами основного и среднего состава, выделенными Е.А. Зиньковой и др. (2009) в качестве чусовской габбро-диоритовой сери
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.