ГЕОТЕКТОНИКА, 2007, № 6, с. 52-77
УДК 551.242.3:550.93(234.85)
ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ И ИСТОРИЯ ПАЛЕОЗОЙСКОГО ИНТРУЗИВНОГО МАГМАТИЗМА СРЕДНЕГО И ЮЖНОГО УРАЛА (ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДАТИРОВАНИЯ ЦИРКОНОВ)
© 2007 г. Г. Б. Ферштатер1, А. А. Краснобаев1, Ф. Беа2, П. Монтеро2, Н. С. Бородина1
1Институт геологии и геохимии УрО РАН, 620151, г. Екатеринбург, Почтовый пер., 7, Российская Федерация 2Университет Гранады, г. Гранада, Испания (Campus Fuentenueva, Granada, 18071, Spain)
Поступила в редакцию 22.08.2006 г.
Выделены главные этапы интрузивного палеозойского магматизма на Урале: 460-420, 415-395, 365-355, 345-330, 320-315, 290-250 млн. лет с двумя практически амагматичными периодами 375-365 (фран-ранний фамен) и 315-300 (поздний карбон). Началу магматической активности в Уральском орогене предшествовала кембрийско-раннеордовикская пауза, а ее завершению - раннетриасовая, после которой следует вспышка траппового магматизма.
Магматизм в возрастном интервале 460-420 млн. лет является чисто мантийным по источнику магм, которые изначально имели ультрамафитовый или мафитовый состав. Его продукты формируют такие специфические ассоциации, как дунит-клинопироксенит-габбровая Платиноносного пояса и миаскит-карбонатитовая. В это же время функционирует Тагильская синформа, имеющая, вероятно, рифтогенную природу. Вулкано-плутонический магматизм этой наиболее древней магматической структуры уралид представлен габбровыми, габбро-гранитоидными, габбро-сиенитовыми сериями и комагматичными им вулканитами. После перерыва почти в 20 млн. лет он завершается в раннем девоне (405-400 млн. лет) формированием небольших по размеру K-Na габбро-гранитоид-ных массивов.
Магматизм возрастных интервалов 415-395, 365-355, 320-315 млн. лет имеет мантийно-коровую природу, причем первый сопровождает обдукцию океанической литосферы на структуры континентальной коры. Последующие эпизоды магматизма предположительно связаны с субдукцией островодужной (?) литосферы под континентальную и с коллизией. В возрастном интервале 365355 млн. лет начинается интенсивный гранитоидный магматизм. В это время, как и в интервале 320315 млн. лет, он представлен преимущественно тоналит-гранодиоритовыми комплексами, формирование которых сопровождается водным базитовым магматизмом. Продукты последнего - рого-вообманковые габбро и диориты - служат источником тепла и протолитом преобладающих в составе массивов тоналитов и гранодиоритов. Гранитный магматизм пермского возраста имеет коровый субстрат.
Таким образом, в развитии палеозойского магматизма отмечается четкая закономерность, которая заключается в смене мантийного ордовик-силур-ранне- и среднедевонского магматизма позднеде-вонско-каменноугольным мантийно-коровым, а последнего - коровым гранитным магматизмом пермского возраста. Соответствующим образом в ходе развития орогена меняется и состав магматических серий. Эта закономерность нарушается формированием рифтов и дуговых континентальных структур, в которых локализованы специфические магматические комплексы (раннекаменно-угольная магнитогорская габбро-гранитоидная серия или раннепермская монцодиорит-гранитная степнинская), не укладывающиеся в отмеченную генеральную схему эволюции.
Магматизм Урала, как и большинства других подвижных поясов, тесно связан с основными этапами геологической эволюции. Исследование соотношения типа магматизма (строения серий, особенностей вещественного состава магматических пород) с его интенсивностью позволяет получить информацию о характере эндогенной активности на разных этапах развития Уральского орогена.
Магматизм на Урале в палеозойское время развивался неравномерно. Это известное положение
до последнего времени основывалось на геологических наблюдениях, палеонтологическом изучении вулканогенно-осадочных толщ и немногочисленных изотопных данных, полученных различными методами. Трудами Б.М. Романова, Л.Н. Овчинникова, И.Д. Соболева, Д.С. Штейнберга были заложены основы современных знаний о магматизме Урала. Исследования последних 10-15 лет, среди которых следует отметить работы В.С. Попова, Т.Н. Савельевой и ряда иностранных ученых, работавших в рамках проекта "Европроба",
существенно дополнили эти знания, в первую очередь, сведениями по изотопной геохимии и геохронологии.
Предлагаемая работа основана на результатах изотопного датирования единичных зерен цирконов. Возрастные интервалы магматизма выделены на основании изучения цирконов из наиболее информативных типовых массивов Среднего и Южного Урала, положение которых показано на схеме (рис. 1), а сами данные суммированы в таблице и на рис. 2 и 3. Результаты по другим изотопным методам привлекаются лишь как вспомогательные, что позволяет оперировать однотипным изотопным материалом. Подобный подход был продемонстрирован ранее серией работ В.И. Коваленко и В.В. Ярмолюка с соавторами (см., например, [9]), работами А.Г. Владимирова с соавторами [4], Т.Б. Баяновой [1], внесшими существенный вклад в понимание геологической истории таких крупных регионов, как Центрально-Азиатский складчатый пояс и Кольский полуостров.
В этой статье мы ограничиваемся лишь краткой характеристикой вещественного состава пород, отсылая интересующихся к детальным данным, изложенным в других работах авторов [20, 36-38, 46, 48, 50, 55].
Описание истории палеозойского интрузивного магматизма Урала начинается с возраста 460 млн. лет, отвечающего началу закрытия Уральского палеоокеана и активного взаимодействия океанической и континентальной плит. Геохронология магматизма океанического этапа развития Урала, представленного офиолитовыми комплексами, слабо документирована и во многом противоречива. Что же касается цирконовых датировок, то в последнее время стали появляться данные о докембрийском возрасте части офио-литов [24, 30, 42].
В предыдущих статьях авторов были рассмотрены основные особенности эволюции интрузивного палеозойского магматизма Урала и корреляция магматических комплексов в его крупных структурных подразделениях [39]. Настоящая статья посвящена главным этапам магматической истории Урала, специфике вещественного состава магматических пород каждого из этих этапов.
АНАЛИЗЫ
Вещественный состав пород изучался стандартными аналитическими методами, характеристика которых приведена в предыдущих работах авторов [36, 51, 57]. Результаты сведены в компьютерную базу данных, включающую в себя бо-
лее 3000 проб, проанализированных на петроген-ные и 40 редких элементов. Новые аналитические материалы по возрасту и геохимии цирконов (более 700 определений отдельных зерен) получены в лабораториях Университета г. Гранада, Испания [12] и-РЬ методом LA ICPMS и 2°7РЬ/206РЬ методом, а также на ионных зондах NORDSIM (Стокгольм, Швеция) и SHRIMP-П (ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург, Россия). Подробные изотопные характеристики большинства проанализированных цирконов, использованных в работе, приведены в отдельных статьях [12-16].
ЭТАПЫ МАГМАТИЗМА
В эволюции палеозойского магматизма Уральского орогена выделяются следующие главные возрастные этапы (млн. лет): 460-420, 415-395, 400-405, 365-355, 345-330, 325-290, 298-293, 290-250. Каждый из этих этапов характеризуется своим преобладающим типом магматизма, рассмотренным ниже.
Средний ордовик-силур (460-420 млн. лет), нижний девон (405-400 млн. лет)
Самый ранний средне-позднеордовикский магматизм в наиболее полном виде представлен в зоне, которая в современной структуре Урала известна как Тагильская мегазона, объединяющая две подзоны. В западной подзоне развиты зональные верлит-клинопироксенит-габбровые массивы Платиноносного пояса Урала, а в восточной - вул-кано-плутонические дифференцированные базаль-тоидные серии [7, 8].
Многочисленные изотопные исследования возраста пород Платиноносного пояса Урала в последние годы выполнены различными методами, выявившими широкий возрастной диапазон их формирования от 560 до 340 млн. лет [6, 19, 21, 26, 29, 51, 52]. Зачастую нелегко разобраться, обусловлены ли возрастные различия особенностями эволюции разных изотопных систем, каждая из которых имеет свою температуру "запуска изотопных часов", либо действительными эпизодами магматизма. Анализ имеющихся к настоящему времени наших данных по цирконам [12, 16] показывает, что возраст габброидов Платиноносного пояса Урала, по крайней мере в его южной части, представленной крупным Тагило-Баранчинским массивом, варьирует в пределах 460-420 млн. лет (от позднего ордовика до среднего силура) с двумя четкими максимумами - около 440 и 420 млн. лет. Первый из них отвечает оливиновым габбро-норитам и габброноритам, т.е маловодному магматизму, а второй - роговообманковым габбро, продуктам богатых водой магм (рис. 4, см. рис. 2).
60° в.д.
Рис. 1. Схема тектоно-магматического районирования Среднего и Южного Урала [35]
I-III - мегаблоки: I - шовный (а - зона Главного Уральского разлома, b - Платиноносный пояс); II, III - два острово-дужно-континентальных мегаблока: северо-западный (II) с ордовикско-силурийской "островодужной" вулканогенной зоной (Тагильская мегазона, IIa), D-C1 активной континентальной окраиной (IIb) и континентальной зоной (IIc) и юго-восточный (III) с девонской "островодужной" вулканогенной зоной (Магнитогорская мегазона, IIIa), D-Q активной континентальной окраиной (IIIb) и преимущественно палеозойской континентальной зоной (IIIc). К западу от показанной территории располагается палеоконтинентальный сектор, пассивная палеоокраина; к востоку - Зауралье, зона перехода к казахстанидам.
Жирные линии - тектонические швы, разделяющие крупные структуры Урала: Серовско-Маукский (С), Алапаевский (А), Челябинский (Ч). Разными знаками, значение которых раскрыто в прямоугольнике в правом верхнем углу схемы, показаны некоторые интрузивные массивы разного возраста, указанные в тексте и таблице: 1 - Косьвинский, 2 - Вол-ковский, 3 - Черноисточинский, 4 - Тагильский сиенитовый, 5 - Тагильский гранитоидный, 6 - Ауэрбаховский, 7 -Рефтинский, 8 - Хомутинский, 9 - Некрасовский, 10 - Кемпирсайский (Кокпектинский), 11 - Хабарнинский, 12 - Ну-ралинский, 13 - Нижне-Санарский, 14 - Большаковский, 15
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.