Девонская зональность и история развития Восточномагнитогорской палеоостроводужной системы

Глава 3. Обстановки формирования девонских комплексов Восточномагнитогорской палеоостроводужной системы.

Детальное изучение стратиграфии, петрографии и геохимии девонских стратифицированных комплексов Восточномагнитогорской и Уйско-Новооренбургской зон дало больше количество нового материала, который, с учетом уже имеющихся данных, позволил сделать более обоснованные выводы об обстановках их формирования.

Ранний девон. Вулканиты киембаевской свиты, представленные умеренно-глиноземистыми толеитовыми, иногда оливиновыми базальтами, слегка обогащенными K, Rb и Nb, рассматриваются как образования "эмбриональной" стадии формирования островной дуги при частичном плавлении истощенной и слабо гидратированной мантии (Мосейчук, 2000). Вулканокласто-карбонатно-кремнистая тюлькубайская толща, вероятно, относится к формации окраинных (задуговых) морей, сформировавшихся в зоне, удалённой от центров вулканической деятельности. Углисто-терригенная андреевская толща известна только в Ащебутакской подзоне, где островодужные раннедевонские комплексы достоверно не установлены, поэтому не исключено, что она накапливалась на пассивной окраине Восточно-Уральского микроконтинента либо на тыловом склоне задугового бассейна.

Средний девон - ранний фран. Вулканиты гумбейской свиты (Гумбейская подзона) представлены преимущественно базальтами и андезибазальтами; щелочность пород возрастает в южном направлении, где в составе свиты установлены также дациты, риодациты и риолиты. По геохимическим и петрографическим характеристикам свита относится к островодужной низкокалиевой известково-щелочной серии, сформированной на коре значительной мощности. На это указывают повышенные содержания сидерофильных элементов, а также Rb.

Вулканогенная толща (Ащебутакская подзона) относится к бимодальной островодужной дифференцированной от базальтов до риолитов серии; она состоит из пачек преимущественно основного и кислого составов с подчиненным количеством средних пород. Для толщи отмечается увеличение общей щелочности с севера на юг. Интересно, что пограничные эйфель-живетские образования толщи отличаются повышенными содержаниями оксидов титана (до 3%) и калия (до ультракалиевых разностей) по сравнению как с более древними (эйфельскими), так и с более молодыми (живетскими) породами.

Породы новобуранной толщи (Гумбейская подзона) дополняют разрез гумбейской свиты, образуя с нею единую базальт-андезит-дацитовую формацию. Вероятно, толща формировалась в обстановках затухающего вулканизма в морских, прибрежно-морских, а также наземных условиях.

Туфогенно-осадочная и осадочная (солончатская) толщи (Ащебутакская подзона) характеризуют, вероятно, завершающую стадию формирования развитой островной дуги. Пирокластический материал в составе туфогенно-осадочной толщи близок к породам подстилающей ее вулканогенной толщи, с которой она связана постепенным переходом. Солончатская карбонатно-терригенная толща практически лишена вулканогенного материала и формировалась по завершении вулканизма.

Вулканиты копаловской толщи (Уйско-Новооренбургская зона) могут быть отнесены к формации тыловых склонов островных дуг. По петрографическим и геохимическим особенностям они аналогичны вулканитам гумбейской свиты и новобуранной толщи (Мосейчук, 2000ф). Отличает же их широкое развитие андезитоитов. На копаловской толще согласно залегает арсинская толща, которая представлена главным образом осадочными и пирокласто-осадочными фациями удаленной вулканической зоны, содержащими остатки радиолярий и конодонтов. Она может относиться к формациям тыловых склонов или задугового бассейна.

К формациям задуговых бассейнов, по мнению автора, следует относить также вулканогенно-кремнистые толщи: сатубалбинскую и соленодольскую (Уйско-Новооренбургская зона). В эйфельское время в пределах этой зоны накапливались примитивные низкотитанистые, низкокалиевые базальтоиды сатубалбинской толщи. В дальнейшем (соленодольская толща) щелочность пород вообще и калиевость в частности возрастают.

В составе соленодольской толщи при непосредственном участии автора (Матвеева и др., 2008) описан конденсированный кремнистый разрез, соответствующий возрастному интервалу эйфель - нижний фран (карьер по добыче щебня в 2,5 км южнее пос. Новооренбург). Ранее здесь были найдены конодонты, характерные для верхнего эмса - эйфеля (Иванов, Пущаев, Пучков, 1984). Повторить эти находки, к сожалению, не удалось. Однако с учетом этих данных стратиграфический интервал разреза может быть расширен: верхний эмс - нижний фран. Конденсированный кремнистый разрез и сопровождающие его вулканиты формировались в бассейне с глубинами, превышающими критическую глубину карбонатонакопления, который существовал восточнее островной дуги (здесь и далее в современных координатах), по крайней мере, в течение эйфельского, живетского и первой половины франского веков.

Наиболее неоднозначна геодинамическая интерпретация амурской толщи, стоящей особняком в ряду девонских комплексов. Район ее распространения выделяется в качестве отдельного сегмента Уйско-Новооренбургской зоны, отличающегося от других по строению и истории развития. Нижняя подтолща амурской толщи сложена углисто-карбонатно-терригенными флишоидами, содержащими пачки пиритовых ритмитов со сфалеритом. Именно в ней локализованы практически все известные к настоящему времени цинковые руды Амурского цинково-колчеданного месторождения. Нижнеамурская подтолща, скорее всего, формировалась в зоне локального рифтинга, связанного с развитием задугового бассейна.

Поздний фран - фамен. Абсарокит-шошонитовые серии, характерные для Восточномагнитогорской палеоостроводужной системы позднего франа, образуют три ареала: в Восточномагнитогорской зоне они слагают аблязовскую толщу (Мосейчук, 2000), в Уйско-Новооренбургской зоне известны как шелудивогорская толща, а на востоке Кочкарско-Адамовской зоны - как березняковская толща (Тевелев, Кошелева, 2002; Тевелев и др., 2006). По целому ряду геохимических признаков (умеренно-щелочной состав, присутствие существенно калиевых разностей, высокие концентрации легких РЗЭ и др.) позднефранские вулканиты отвечают зрелым островным дугам, что отмечается многими исследователями Южного Урала (Вулканизм , 1992; Мосейчук, 2000; Пучков, 2005 и др.).

Фаменские вулканиты новоивановской толщи (Гумбейская, Кипчакская и Магнитогорская подзоны) по сравнению с вулканитами аблязовской более лейкократовые, содержат заметно меньше магния, больше щелочей и фосфора. Они представлены умеренно-щелочными породами, а иногда высококалиевыми до шошонитов. Для новоивановской толщи в целом характерно широкое развитие и эффузивных, и пирокластических фаций. Предполагается, что она формировалась в морских условиях, не исключено, однако, что часть вулканитов может относиться и к наземным фациям, на что указывает их краснокаменное изменение. Новоивановская толща обладает как островодужными, так и внутриплитными геохимическими характеристиками и относится к переходной стадии развития Восточномагнитогорской палеоостроводужной системы.

Вулканиты шумилинской свиты (Гумбейская и Магнитогорская подзоны) продолжают единую серию, начатую трахибазальтами новоивановской толщи, близки к ним по геохимическим особенностям. Эволюция фаменского вулканизма связана, с одной стороны, с увеличением мощности коры, а с другой - с формированием коровых очагов, что привело к постепенному увеличению количества кислых пород и повышенным содержаниям титана в базальтоидах. Таким образом, начальные фазы рифтинга в пределах Восточномагнитогорской островодужной системы могли проявиться уже в раннем фамене. Вместе с тем, для вулканитов новоивановской толщи еще характерны островодужные геохимические метки. Не исключена также вероятность воздействия на кору мантийного плюма, связанного с глобальным суперплюмовым событием (Veimarn et al., 2004; Веймарн, Корнеева, 2007).

Будамшинская толща (Ащебутакская подзона) по возрастным, петрографическим и геохимическим характеристикам близка к новоивановской толще и шумилинской свите Гумбейской подзоны, однако ее формирование происходило в субаэральных условиях, и она практически не содержит основных вулканитов.

Геохимия базальтоидов верхнеамурской подтолщи также имеет двойственный характер. Сравнение с вулканитами различных островных дуг демонстрирует сходство амурских вулканитов с высококалиевыми известково-щелочными сериями. Однако они сильно отличаются от среднедевонских островодужных комплексов Южного Урала прежде всего высокими содержаниями калия и титана. Излияния верхнеамурских базальтов происходили, вероятно, в условиях локального растяжения в пределах сутурной зоны.

Большекараганская толща Уйско-Новооренбургской подзоны и свита горы Магнитной Магнитогорской подзоны относятся к формации детритовых известняков, которые скорее всего формировались в локальных грабенах.

Происхождение сара-тюбинских вулканитов (Гумбейская и Магнитогорская подзоны) трактуется различными авторами по-разному (Говорова, 1982, Юрецкий и др., 1995, 1997, Lukyanova etc., 1995). Согласно результатам последних исследований В.М. Мосейчука и Т.Н. Сурина (1998), разнообразие петрографического состава пирокластики сара-тюбинской толщи показывает, что она сформировалась в результате эксплозий из очагов флюидонасыщенных продуктов дифференциации умеренно-магнезиальной пикритовой магмы, которой отвечает средний состав толщи. Такие образования характерны уже для внутриплитных обстановок. Впрочем, их возраст устанавливается недостаточно уверено и, возможно, их следует относить к турнейскому веку.