Строение и условия формирования ранне-среднедевонских структурно-вещественных комплексов западной части Магнитогорской мегазоны и краевых аллохтонов Южного Урала

Глава 3. Офиолитовые комплексы.

Согласно современным представлениям, офиолиты представляют собой особую ассоциацию мафит-ультрамафитовых пород, формировавшуюся в различных геодинамических обстановках растяжения, включая океанические спрединговые центры, задуговые бассейны, островные дуги и прочее [T.M. Kusky et.al, 2011; Y. Dilek, H. Furnes, 2011; и др.]. Выделяют несколько типов офиолитов, различающихся по полноте разреза и особенностям состава слагающих их пород. В пределах всех рассмотренных в работе структурных единиц Южного Урала офиолитовые ассоциации имеют широкое распространение. По относительному объему различных перидотитов в реститовой части разреза выделяют два типа офиолитовых ассоциаций: лерцолитовый и гарцбургитовый [Савельева, 1987; Савельева и др., 1998].

Рис. 2. Схема сопоставления девонских комплексов западной части Магнитогорской мегазоны и краевых аллохтонов Южного Урала 1 - граувакки, полимиктовые песчаники (зилаирская свита D3fm); 2 - карбонатные и терригено-карбонатные породы (рыскужинская толща D1, улутауская свита D2zv-f1); 3 - кремнистые и терригенно-кремнистые породы (хуторская толща D1-2, сагитовская толща D1e, ярлыкаповская толща D2ef, бугулыгырская толща D2ef, мукасовская свита D3f, шулдакская толща D2zv); 4 - терригенные толщи с олистостромами (рысаевская толща D3fm, биягодинская толща D3f2-fm1); 5 - офиолитокластовые терригенные породы; 6 - туфы, туфогенно-кремнистые породы (мансуровская толща D1p-e, улутауская свита D2zv-f1,); 7 - вулканогенные породы контрастной формации (карамалыташская свита D2ef2); 8 - вулканогенные породы дифференцированных серий (верхнетаналыкская свита D1e, ирендыкская свита D2ef1, куркудукская свита D2ef, милыашинская свита D2zv); 9-10 - кремнисто-базальтовые комплексы: 9 - высокотитанистые базальтоиды (абсалямовская толща D1e-ef1, утягуловская свита D2ef1, ишмуратовская свита D2ef2, мугоджарская свита D1e-D2ef1), 10 - низкотитанистые базальтоиды (баймак-бурибайская свита D1p-e); 11 - субщелочные и щелочные вулканические комплексы (чанчарская свита D1p-e1, бугодакская свита D3fm); 12 - дайковые комплексы; 13-20 - временные интервалы формирования метаморфических и плутонических комплексов (в млн. лет): 13 - максютовский эклогит-глаукофансланцевый комплекс; 14 - высокобарические мафиты и ультрамафиты; 15 - гранулит-амфиболитовые комплексы; 16 - восточно-хабарнинский дунит-верлит-клинопироксенит-габбро-норитовый комплекс; 17 - молостовский комплекс дифференцированных интрузий клинопироксенит-габбро-гранитного состава; 18 - роговообманковые габбро-диориты; 19 - плагиограниты, ассоциирующие с комплексом диабазовых даек (д. Буйды); 20 - плагиограниты, ассоциирующие с комплексом диабазовых даек (Хабарнинский массив)

Лерцолитовый тип офиолитов слагает массивы в пределах Присакмаро-Вознесенской (Нуралинский, Тетламбетовский и Миндякский массивы) и Кракинской зон. Мантийная часть разреза массивов представлена шпинелевыми и плагиоклазовыми лерцолитами, реже амфиболовыми перидотитами, дунитами и гарцбургитами [Савельева, 1987; Savelieva et al., 1997; Gaggero et al., 1997; Garuti et al., 1997; Чащухин и др., 1996; 2011]. Полосчатый комплекс представлен дунит-верлит-клинопироксенитовой серией. В массивах выделяется две генерации габброидов. Первые слагают дайки, секущие мантийные породы, вторые, наиболее поздние, слагают прорывающие массивы штоки и дайки роговообманковых габбро и габбродиоритов раннедевонского возраста [Смирнов, 1995; Ферштатер и др., 2007]. В разрезе отсутствует комплекс параллельных даек. Согласно современным представлениям перидотиты офиолитов лерцолитового типа представляют относительно слабодеплетированную субконтинентальную мантию и/или глубинные части океанической мантии. Их формирование связывается с начальным расколом континентальной коры [Dilek, Furnes, 2011 и ссылки в этой работе]. В раннем девоне (~400 млн. лет) эти офиолиты испытали переработку в надсубдукционных условиях [Spadea et al., 2003].

Гарцбургитовый тип офиолитов распространен в структуре Сакмарской системы аллохтонов, а также в западной части Магнитогорской мегазоны. Данные по строению офиолитовых массивов, а также по составу блоков, присутствующих в серпентинитовых меланжах, показывают что данный тип офиолитов отличается полным разрезом ассоциации, соответствующим набору комплексов, принятому для офиолитов на Пенроузской конференции (1972). Мантийная и нижнекоровая части разреза различных офиолитовых массивов имеют сходный набор структурно-вещественных комплексов и включают: реститовый комплекс гарцбургитов, с жильными телами дунитов, лерцолиты и полосчатый дунит-верлит-пироксенит-габбровый комплекс. Верхнекоровые части разрезов, включающие комплекс параллельных даек с плагиогранитами и кремнисто-базальтовый комплекс, в различных массивах отличаются по возрасту, строению и составу, что отражает разные палеотектонические обстановки их формирования.

Установлено, что большинство верхнекоровых комплексов офиолитовых ассоциаций имеют пражско-эмсский возраст и формировались в надсубдукционной обстановке. К ним относятся дайковый и кремнисто-базальтовый комплексы Хабарнинского, Чингизовского и Калканского массивов. В Хабарнинском массиве получены возраста плагиогранитов, ассоциирующих с дайковым комплексом (U-Pb, SHRIMP) - 394±2 млн. лет [Пушкарев, 2008] и 399,8±6,2 млн. лет [Белова и др., 2010]. В Калканском массиве дайковый комплекс прорван штокверком плагиогранитов, возраст которых по цирконам U/Pb методом TIMS определен как 399±15 млн. лет [Белова и др., 2010]. По составу верхние части разреза перечисленных выше массивов сопоставляются с баймак-бурибайским вулканогенно-дайковым комплексом Актау-Таналыкской зоны [Пушкарев, Хазова 1991; Чаплыгина и др., 2003; Белова и др., 2010]. Близость времени формирования пражско-эмсского комплекса параллельных даек и ассоциирующих вулканитов подтверждена геохронологическим и биостратиграфическим данным. В разрезе комплекса параллельных даек и эффузивов преобладают низкотитанистые (TiO₂=0,2-0,7%) и высокомагнезиальные (MgO = до 20%) породы толеитовой базальт-андезибазальт-андезитовой серии, некоторые породы по содержанию SiO₂, TiO₂ и MgO соответствуют бонинитам. Офиолитовые ассоциации данного типа служат основанием для мощного разреза нижне-среднедевонских островодужных вулканитов. Полученные данные позволили предположить, что формирование пражско-эмсских верхнекоровых частей офиолитовых ассоциаций происходило в надсубдукционной обстановке и предшествовало основному этапу островодужного магматизма.

Другой тип верхнекоровых комплексов офиолитов описан в пределах Западно-Мугоджарской зоны, в южной части Мугоджарских гор. В современном эрозионном срезе обнажается часть офиолитовой ассоциации, включающая полосчатый комплекс, габбро, комплекс параллельных даек, в скринах которого находятся подушечные базальты и кремнисто-базальтовый комплекс [Куренков и др., 2002]. Офиолитовый разрез согласно перекрывается среднедевонской толщей островодужных вулканитов. Описание стратифицированной части разреза приводится в главе 2. Описанный здесь дайковый комплекс был одним из первых выделен в качестве комплекса параллельных даек разреза палеоокеанической коры [Кориневский, 1972, 1984; Иванов и др., 1973; Семенов и др., 1980; Формирование , 1986]. Возраст вулканогенно-дайкового комплекса - эмс-средний эйфель. По геохимическому составу породы дайкового комплекса и ассоциирующие вулканиты принадлежат к толеитовой базальт-андезибазальтовой серии, с повышенным содержанием TiO₂ (до 2,2%). Породы обеднены ЛРЗЭ (La_n/Yb_n =0,4-0,9) и КИЛ. На спайдерограммах проявлен небольшой Nb минимум. Особенности состава и геологического положения позволяют предполагать, что мугоджарский комплекс формировался в структуре задугового бассейна.

К офиолитовым комплексам задугового бассейна также отнесен коровый разрез Кемпирсайского массива Сакмарской зоны. Отмечается, что породы мантийной части разреза претерпели интенсивную переработку при участии флюида [Melcher et al., 1999]. На западе Кемпирсайского массива комплекс параллельных даек представлен дайками долеритов, габбро-долеритов. В скринах дайкового комплекса присутсвуют калиевые габбро и сиено-диориты (аналоги молостовского комплекса). Вулканогенная часть разреза представлена кремнисто-базальтовым комплексом акайской свиты. По конодонтам доказывается ее ордовикский возраст [Иванов, Пучков, 1984; Иванов, 1998; Коробков и др., 1988; Кориневский, 1989]. Различные геохимические характеристики вулканитов и даек не позволяют предполагать их комагматичность, а присутствие в скринах дайкового комплекса пород, аналогичных раннедевонским плутоническим субщелочным комплексам, позволяет говорить о совмещении в пределах данной офиолитовой ассоциации гетерогенных и гетерохронных образований. Породы комплекса параллельных даек Кемпирсайского массива обладают геохимическими характеристиками, близкими к примитивным базальтам СОХ и схожи с породами даек мугоджарского комплекса. Возможно, что Кемпирсайский офиолитовый массив представляет собой фрагмент ордовикской океанической литосферы, претерпевшей изменения во время внедрения щелочных комплексов пород, а затем оказавшейся в структуре задугового бассейна.

Особый разрез офиолитовой ассоциации изучен в районе дер. Буйды на севере Западно-Магнитогорской зоны. Здесь офиолиты приурочены к ядру узкой меридиональной антиформы. В разрезе практически отсутствует реститовый комплекс, широко распространен полосчатый комплекс, сменяющийся телами такситовых габбро и комплексом параллельных даек. Скрины даек сложены, как правило, пироксенитами. Кремнисто-вулканогенная часть разреза в структуре присутствует, но тектонически отделена от основной части офиолитового разреза. По конодонтам толща датирована эмсским ярусом. Стратиграфически она наращивается туфогенно-терригенными породами (аналоги мансуровской и сагитовской толщ) и островодужными вулканитами ирендыкской свиты (D₂ef₁). Геохимический состав дайкового и кремнисто-вулканогенного комплексов совпадают. Породы принадлежат базальт-андезибазальтовой толеитовой серии с повышенным содержанием MgO (4,7- 20,2%) и низким TiO₂ (0,5 -1%), некоторые образцы по составу отвечают бонинитам. Для долеритов и базальтоидов характерно незначительное обогащение ЛРЗЭ и КИЛ, а на спайдерограммах проявлены небольшие отрицательные аномалии Nb и Ta. В северо-восточной части участка распространены пакеты и рои даек, прорывающих нижнедевонскую кремнисто-базальтовую толщу, а так же островодужные вулканиты ирендыкской свиты. На юге участка из гранофировых плагиогранитов выделены цирконы, конкордантный возраст которых 391,9±3 млн. лет (SHRIMP RG). Таким образом, в пределах Буйдинского участка, по-видимому, присутствует два дайковых комплекса, имеющих сходный вещественный состав. Раннедевонский комплекс параллельных даек и ассоциирующая с ним кремнисто-базальтовая толща являются аналогами верхнекоровых комплексов Хабарнинского и Чингизовского офиолитовых массивов. Стратиграфическое положение вулканогенной части офиолитовой ассоциации подтверждает предположение о надсубдукционной природе данных комплексов. Второй дайковый комплекс формировался в позднеэйфельское время, и по-видимому маркирует процессы растяжения в структуре Магнитогорской островной дуги. Это подтверждается структурными соотношениями с нижнеэйфельским островодужным вулканогенным комплексом, а так же полученной по плагиогранитам изотопной датировкой. В позднейфельское время, в пределах Магнитогорской островной дуги, происходило формирование контрастной колчеданоносной серии, которую традиционно связывают с процессами <расщепления> островной дуги.

В структуре Присакмаро-Вознесенской, Кракинской и Сакмарской зон выделены эмс-эйфельские кремнисто-базальтовые комплексы, формировавшиеся предположительно в бассейне между островной вулканической дугой и пассивной окраиной Балтики (см. главу 2). В пределах Кракинской зоны, в полосе распространения кремнисто-базальтовых пород, описан тектонический блок, представленный дайковым комплексом. Породы даек сходны по геохимическому составу с вулканитами. В работе делается предположение, что кремнисто-базальтовые комплексы представляют фрагмент эмсско-эйфельской офиолитовой ассоциации.