Раннекаменноугольный вулканизм Южного Урала.

Глава IX. Геодинамическая позиция раннекаменноугольных комплексов общей истории развития региона.

В начале главы приводится детальный обзор представлений о развитии Южного Урала в раннем карбоне и смежных эпохах. Насчитывается более десятка различных, часто диаметрально противоположных вариантов геодинамических реконструкций. Зачем же потребовалась еще одна? К сожалению, большинство из предложенных моделей являются относительно "глобальными", то есть оперируют мегазонами и охватывают очень широкий временной интервал (в лучшем случае - весь ранний карбон). Такой подход не позволяет учитывать детали: узкие зоны раннекаменноугольных вулканитов, развитые между хорошо известными Магнитогорской и Валерьяновской зонами в пределах Кочкарско-Адамовской и Зауральской зон; кинематику отдельных блоков и разрывных зон, которая для карбона изучена сейчас достаточно подробно. Кроме того, Восточно-Европейский континент, участвующий во всех без исключения реконструкциях, обычно рассматривается как "жесткий блок", никак не реагирующий на события, происходящие на его окраине.

Современные геодинамические реконструкции, как правило, основываются на взаимном учете плитнотектонических и плюмтектонических процессов (Никишин, Якубчук, 2002; Puchkov, 2003; Веймарн и др., 2002, 2005 и др.). Автором предпринята попытка построения подобной модели, в которой учтены также и кинематика главных разрывных зон, и реакция Восточно-Европейского палеоконтинента. Однако автор, конечно же, отдает себе отчет в том, что эта модель - всего лишь одна из многих, у нее есть свои плюсы, но и несомненно, свои недостатки.

Рассмотрение геодинамики раннего карбона невозможно без анализа ближайших предшествующих этапов развития, по крайней мере, позднего девона. Одним из основных событий в позднем девоне было формирование глобального суперплюма, проявленного и на Урале (Веймарн и др., 2002, 2005). Первый импульс суперплюма отвечает последней трети франского века, а второй, более интенсивный, выпадает на границу фран/фамен (Веймарн, Корнеева, 2007, в печати).

Ключевым моментом позднедевонской истории Восточного Урала является коллизия Восточно-Европейского континента и Магнитогорской островной дуги в середине франского века, которая находит отражение не только в изменении структуры самой дуги, но и в структурных перестройках на платформе (Фокин, Никишин, 1999). Вследствие этой коллизии зона субдукции восточной полярности, предполагаемая в большинстве моделей последнего времени (Серавкин, 1997; Пучков, 2000, 2005 и мн. др.), видимо, закончила свое развитие, хотя остаточное погружение еще некоторое время продолжалось. В результате образовались прогибы, в которых формировались кремнистые толщи - мукасовская и ее аналоги.

Практически все исследователи предполагают существование на этом этапе развития региона палеоокеана к востоку от Восточно-Уральского микроконтинента. Тогда можно считать, что до середины франского века восточная окраина микроконтинента имела характер пассивной. Результатом упомянутой коллизии стал срыв океанической коры под Восточно-Уральский микроконтинент и формирование зоны субдукции западной полярности.

В последней трети франского века первый импульс мантийного плюма, видимо, вызвал излияния вулканитов абсарокит-шошонитового ряда на западной и восточной границах Восточно-Уральского микроконтинента. Не исключено, что их формирование происходило еще из гидратированного вещества мантийного клина, и поэтому во многом геохимически они схожи с надсубдукциоными образованиями. Следующему, более мощному импульсу активности плюма, на границе фран/фамен, соответствует начало извержения в пределах Магнитогорской зоны высокотитанистых и высококалиевых, преимущественно основных вулканитов, обогащенных редкоземельными элементами. Последними, наиболее глубинными образованиями, связанными с мантийным диапиром, являются высокомагнезиальные пикриты и пикробазальты конца девона - начала карбона.

Восточно-Уральский микроконтинент представлял собой в фамене невысокую сушу. Восточнее его можно реконструировать полный ряд палеоструктур активной окраины: задуговые рифты с преимущественно карбонатным осадконакоплением - островная дуга с известково-щелочным вулканизмом - относительно глубоководный бассейн с накоплением кремнистых толщ.

Формирование раннекаменноугольных магматических комплексов происходило в геодинамических обстановках, близких к обстановкам современной западной окраины Северной Америки, то есть в условиях глубинного растяжения, наложенного на коллаж разнородных террейнов, среди которых преобладают континентальные и островодужные. При этом образовалась серия локальных грабенов (рифтов) и горстов. В первых изливались контрастные серии вулканитов, имеющие различные источники, на вторых отлагались мелководные карбонатные толщи.

Можно предположить, что растяжение реализовывалось по поверхности листрического срыва, наклоненного к востоку от западного края зоны, близко к механизму "простого сдвига" (Wernicke, 1985). Не исключено, что следы этого срыва зафиксированы профилем Уралсейс-95 (Глубинное строение , 2001) в виде серии отражающих площадок восточного падения, погружающихся под Магнитогорскую зону. Общее растяжение, как и в Провинции Бассейнов и Хребтов (Jones et al., 1992), было сопряжено с интенсивно проявленными сдвиговыми деформациями, которые, во-первых, инициировали формирование массивов гранитоидов в локальных зонах присдвигового растяжения (Тевелев, 2002 и др.), а во-вторых, способствовали быстрой эксгумации гранитно-метаморфических ядер Кочкарско-Адамовской зоны в середине визейского века (Тевелев, Правикова, 2006).

Детальный анализ раннекаменноугольных событий на Восточном Урале позволяет выделить несколько этапов его развития, характер которых в целом определяется соотношением процессов общего растяжения и сдвигания. Эти этапы выражены в разных зонах не синхронно, что связано и с неравномерностью растяжения, и с дискретным проявлением сдвиговых деформаций.

1. Начало раннего турне. Первый этап, вероятно, совпадает со временем завершения развития позднедевонского плюма. Его начало уходит в фаменский век, а конец в большой степени условен. Практически повсеместно этот этап амагматичен, лишь в Гумбейской подзоне Восточно-Магнитогорской зоны фиксируются последние проявления активности плюма - пикритовые туфы сара-тюбинской толщи. На восточной окраине рассматриваемого региона в это время продолжает функционировать зона субдукции с западным падением.

2. Конец раннего турне - начало раннего визе. Начало этого этапа проводится условно, а завершение его в разных зонах происходит в разное время, постепенно смещаясь с запада на восток. Особенностями второго этапа являются преобладание сдвиговых деформаций. Генеральные левые сдвиги формируются, главным образом, вблизи жесткого блока - Восточно-Уральского микроконтинента. В многочисленных локальных зонах присдвигового растяжения происходит внедрение массивов гранитоидов тоналит-гранодиорит-адамеллитового ряда, а в сопряженных с ними поверхностных впадинах формируются бассейны с карбонатным (на западе) или терригенным (на востоке) осадконакоплением. В Восточно-Магнитогорской зоне эти процессы завершаются примерно на границе турне и визе, а в пределах Восточно-Уральского микроконтинента - в середине раннего визе. Зона субдукции на восточной окраине рассматриваемого региона в это время прекращает свое существование.

3. Граница раннего и позднего турне - начало позднего визе. Начало третьего этапа отчетливо смещается по времени с запад на восток. Особенность этого этапа - преобладание растяжения, сопровождающегося утонением коры и формированием рифтовой системы с контрастными базальт-риолитовыми сериями вулканитов. Предполагается, что в период времени от границы раннего и позднего турне до начала раннего визе процессы растяжения постепенно захватывали участки с запада на восток, а зоны сдвиговых деформаций постепенно отмирали. Поскольку завершение третьего этапа практически синхронно на всем Восточном Урале, продолжительность его уменьшается с запада на восток от 20 до 10 млн лет. В конце этого этапа растяжение, видимо, достигло максимума. В пределах Восточно-Уральского микроконтинента оно выразилось в растаскивании тектонических пластин, которое привело к быстрой эксгумации гранитоидов, сформировавшихся на втором этапе, а также докембрийских и раннепалеозойских метаморфических комплексов. Следы образовавшейся антиформы, возможно, фиксируются на Троицком профиле СГЗ (Кашубин, Дружинин, 1986 г.) в виде серий отражающих площадок, наклоненных в разные стороны от Кочкарско-Адамовской зоны.

4. Середина позднего визе - конец позднего визе. Четвертый этап проявлен практически синхронно на всем Восточном Урале. Он характеризуется затуханием процессов глубинного растяжения и локальным проявлением сдвиговых деформаций. При этом завершается формирование рифтовой системы в Восточно-Магнитогорской зоне, вулканическая деятельность прекращается, а последними проявлениями рифтового магматизма оказываются небольшие интрузивы контрастных габбро-гранитных серий умеренно-щелочного состава, внедрившиеся в локальные зоны присдвигового растяжения. Устанавливается режим общего умеренного опускания всей территории, в которое втягивается и Восточно-Уральский микроконтинент. Гранитоиды и метаморфиты, выведенные на поверхность в результате тектонической эксгумации, оказываются перекрытыми терригенно-карбонатными толщами.

5. Конец позднего визе - серпуховской век. Заключительный, пятый этап раннекаменноугольного развития в пределах Восточно-Магнитогорской зоны и Восточно-Уральского микроконтинента в целом продолжает предыдущий и является амагматическим. Ось растяжения смещается еще дальше на восток, где в Зауральской зоне, имевшей в это время максимально растянутую, т.е. наиболее тонкую кору, фиксируется последний кратковременный импульс растяжения. Здесь сформировался самый молодой раннекаменноугольный вулканический комплекс, представленный базальтами, обогащенными тяжелыми РЗЭ и крупноионными элементами.