Раннекаменноугольный вулканизм Южного Урала.

Введение.

Актуальность работы.

Раннекаменноугольные вулканические комплексы Южного Урала являются уникальным объектом для анализа и корреляции близких по возрасту вулканических поясов и построения общей геодинамической модели региона в раннем карбоне. Эти образования присутствуют практически во всех тектонических зонах Южного Урала, хорошо обнажены и с высокой точностью палеонтологически датированы. Новейшие данные по геохимии этих комплексов позволяют вплотную подойти к оценке геодинамических режимов развития раннекаменноугольного вулканизма.

В настоящее время на территории Южного Урала продолжаются работы по подготовке второго издания Государственных геологических карт масштаба 1:200 000, и на отдельные листы уже созданы, при участии автора, обновленные геологические карты. В основу этих работ положен объемный новый материал по геологии, геохимии и металлогении вулканических комплексов, обобщенный, к настоящему времени, лишь в пределах отдельных съемочных листов. Поскольку в ближайшее время предполагается издание всей Южно-Уральской серии листов второго издания Госгеолкарты-200, важнейшее значение приобретает обобщение и корреляция разнородных, иногда даже противоречивых данных, полученных в последнее время для этой большой территории.

Цель и задачи.

Целью настоящей работы является получение комплексной геолого-геохимической характеристики вулканических комплексов раннего карбона Южного Урала и разработка на этой базе геодинамической модели раннекаменноугольного вулканизма. Для достижения этой цели необходимо было решить ряд конкретных задач.

1. Изучить особенности геологического строения раннекаменноугольных вулканических комплексов в различных структурно-фациальных зонах Восточного Урала и Зауралья.

2. Изучить особенности петрографии и геохимии раннекаменноугольных вулканитов во всех зонах.

3. Дать сравнительную характеристику вулканических комплексов разных зон.

4. Установить характер миграции вулканизма.

5. Выявить соотношения изученных вулканитов с близкими по возрасту интрузивными комплексами.

6. Сравнить раннекаменноугольные вулканиты с вулканическими комплексами предшествующих этапов.

7. Уточнить геодинамические обстановки формирования вулканических комплексов раннего карбона.

Защищаемые положения.

1. В пределах Восточного Урала начало вулканической деятельности в раннем карбоне постепенно перемещается с запада на восток. Интервал времени от начала формирования березовского вулканического комплекса в западных частях Магнитогорской зоны до начала формирования аккаргинского комплекса в Зауральской зоне (от першинского времени позднего турне до жуковского времени позднего визе) составляет примерно 20 млн лет.

2. Всем средне-основным раннекаменноугольным вулканитам Южного Урала свойственны геохимические характеристики как надсубдукционных, так и внутриплитных образований, причем признаки внутриплитного формирования проявлены отчетливее в вулканитах восточных зон. Вместе с тем, составы кислых вулканитов во всех зонах не обнаруживают статистически значимых различий и близки к среднему составу верхней коры континентов.

3. Этапы раннекаменноугольного вулканизма в Магнитогорской и Кочкарско-Адамовской зонах разнесены по времени с интервалами плутонической активности, но соизмеримы с ними по длительности (8-12 млн лет). Выделено два этапа плутонической деятельности, причем для первого из них отмечается отчетливое смещение по времени на 8 млн лет с запада на восток (от Магнитогорской зоны к Кочкарско-Адамовской), а второй проявлен в обеих зонах синхронно. Время формирования плутонических комплексов соответствует авулканогенным этапам, когда происходило накопление осадочных комплексов.

Научная новизна.

1. Впервые разработана общая корреляционная схема для раннекаменноугольных вулканитов Восточного Урала и Зауралья.

2. Выявлен пространственно-временной тренд развития вулканитов, характеризующий последовательную миграцию начала раннекаменноугольной вулканической активности с запада на восток.

3. Создана единая полная геохимическая база данных для раннекаменноугольных вулканитов Южного Урала.

4. Показано, что плутонические комплексы в различных тектонических зонах формируются главным образом асинхронно с эпизодами вулканизма, во время накопления осадочных комплексов.

Практическое и научное значение.

1. Разработанные схемы корреляции вулканических комплексов используются при проведении региональных геологических исследований различного масштаба, а их характерные петрографические и геохимические признаки важны для составления локальных корреляционных стратиграфических схем.

2. Часть выделенных стратиграфических подразделений утверждена в Легенде Южноуральской серии Госгеолкарты-200 второго издания.

3. Результаты проведенных работ особенно важны для развития представлений о формировании вулкано-плутонических поясов, понимания их роли и места в общегеологической структуре региона.

4. Полученные результаты позволяют по-новому оценить перспективы изученной территории на многие полезные ископаемые, поскольку с раннекаменноугольными магматическими комплексами связаны многочисленные рудные объекты, в том числе Магнитогорское скарновое железорудное месторождение и ряд месторождений золота.

Фактический материал.

В основу настоящей работы положены региональные геологические исследования на Южном Урале, проводимые Уральской геологосъемочной партией геологического факультета МГУ по Государственному контракту с МПР РФ. Автор в течение последних 7 лет принимала непосредственное участие в этих среднемасштабных геологосъемочных работах по подготовке второго издания геологических карт масштаба 1:200 000 листов N-41-XXV и N-40-XXXVI. Кроме того, в работе использованы материалы, полученные при разработке тем по программам "Ведущие Научные Школы" (гранты в 2003-2005 гг., НШ-326.2003.5, и в 2006 г., НШ-5280.2006.5), "Университеты России" и Федеральной целевой научной программе "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" (2006-РИ-16.0/006/104).

В работе использованы описания около 500 шлифов (помимо 200 авторских, использованы описания И.А. Кошелевой и А.В. Рудаковой), результаты 991 анализа на петрогенные элементы и 216 анализов на элементы-примеси, в том числе авторских 324 и 79 соответственно.

Публикации и апробация работы.

По теме диссертации автором лично и в соавторстве опубликовано 28 печатных работ, из них 1 коллективная монография, 2 статьи в монографических сборниках (1 в печати), 3 статьи в реферируемых журналах (1 на английском и 2 на русском языке, из них 1 в печати), 1 отчет по научно-исследовательским работам, 16 кратких сообщений в периодических и продолжающихся изданиях, а также 6 тезисов докладов. Основные положения диссертации докладывались автором на заседании кафедры региональной геологии и истории Земли геологического факультета МГУ, а также на многочисленных конференциях разного ранга, в том числе: на Международном Геологическом конгрессе 2004 года (Флоренция, Италия), Международном симпозиуме "Происхождение, эволюция и динамика Земли - будущие и современные исследования" 2005 года (Мисаса, Япония), конференции Международного геологического общества 2006 года (Вена, Австрия), на Всероссийских Тектонических совещаниях (2003, 2004, 2006 гг., Москва), симпозиумах "Вулканизм и геодинамика" (2003 г., Екатеринбург; 2006 г., Улан-Удэ), молодежных конференциях "Ломоносов" (2003, 2004, 2006 гг., Москва), "Геологи XXI века", (2003, 2004 гг., Саратов), "Геология и геоэкология" (2002 г., Апатиты; 2004 г., Санкт-Петербург).

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из 9 глав, введения и заключения. Она включает в себя 123 страницы текста, 94 рисунка, фотографии и таблицы, сопровождается списком литературы из 143 наименований.

Благодарности.

Научным руководителем данной работы является Ал.В. Тевелев, и ему автор выражает особую признательность за всестороннюю помощь. Диссертация подготовлена на кафедре региональной геологии и истории Земли, автор выражает благодарность всему коллективу, особенно заведующему кафедрой А.М. Никишину, коллегам М.В. Коротаеву и П.Л. Тихомирову. Автор искренне признательна И.А. Кошелевой, Арк.В. Тевелеву и другим сотрудникам Уральской геологосъемочной партии, с которыми было проведено множество интереснейших полевых сезонов. Особую признательность автор выражает А.Б. Веймарну К.Е. Дегтяреву, Э.М. Спиридонову и В.С. Попову за многочисленные консультации и интерес к работе. Автор благодарит В.Н. Пучкова и О.В. Артюшкову за ценные совместные работы. Огромное спасибо студентам геологического факультета А.В. Рудаковой, Ю.Г. Краснояровой и М.А. Фуриной за помощь в оформлении работы. Автор рад случаю поблагодарить своих родных и близких за понимание и поддержку.