 |
|
Рис. 1.47. Схема геологического
строения массива Нурали
|
В числе наиболее сохранившихся офиолитовых ультрабазитовых
массивов - один из объектов практики, массив Нурали,
приуроченный к западному флангу Вознесенско-Присакмарской тектонической зоны.
Контакты массива тектонические, он представляет собой крупный блок в серпентинитовом
меланже. По структурному положению и составу он вполне типичен для образований
дунит-перидотитовой формации (Магматические ..., 1979) и относится к общеуральскому
кемпирсайско-войкарскому плутоническому комплексу.
Нуралинский массив в плане вытянут в север-северо-восточном
направлении, согласно простиранию зоны ГУР, и характеризуется отчетливо выраженным
зональным строением (рис.1.47). Главная горная гряда (хребет Большой Нурали)
протяженностью около 15 км и с относительными превышениями до 300 м
соответствует его западной части, непосредственно контактирующей с докембрийскими
метаморфитами антиклинория Уралтау. С запада на восток
здесь обнажаются: (1) плагиоклазовые и шпинелевые лерцолиты, (2) гарцбургиты
и (3) дуниты. Восточнее главного хребта проходит невысокая (до 50 м) гряда
того же север-северо-восточного простирания, сложенная породами полосчатого
дунит-пироксенитового комплекса. Еще восточнее расположена зона серпентинитового
меланжа, включающая обильные блоки габброидов (размером до первых сотен метров)
и реже - крупнокристаллических оливин-энстатитовых пород. С удалением от гряды,
сложенной породами полосчатого комплекса, доля габброидов в меланже убывает,
и состав обломков становится очень пестрым (диориты, гранитоиды, среднепалеозойские
известняки, сланцы и т.д.).
На аэрофотоснимках главной гряде соответствует ровный серый
тон, а образования полосчатого комплекса хорошо дешифрируются благодаря отчетливой
продольной стратификации. Хорошо заметны также отдельные глыбы габброидов в
зоне меланжа, слагающие невысокие субизометричные поднятия.
 |
| Рис. 1.48. Образец плагиоклазовых
лерцолитов |
В пределах главной гряды участки, сложенные различными
петрографическими разновидностями ультрабазитов, в первом приближении имеют
форму субвертикальных пластин, ориентированных согласно общему простиранию массива.
Эти участки связаны переходными зонами мощностью от первых метров до первых
сотен метров, в которых наблюдается чередование различных по составу пород (гарцбургитов
и лерцолитов, дунитов и гарцбургитов).
 |
| Рис. 1.49. Микрофотография
плагиоклазовых лерцолитов |
Плагиоклазовые лерцолиты (рис.1.48, 1.49) - темно-бурые среднезернистые
породы, слагающие большую часть массива. Нередко в них проявлена отчетливая
минеральная линейность, обусловленная присутствием цепочек зерен хромшпинелида,
окруженного каемками плагиоклаза (рис.1.52). В большинстве случаев линейность
пологая, субпараллельная общему простиранию массива. Породы сложены оливином
(65-80%), энстатитом (15-20%), диопсидом (5-15%), битовнитом (1-8%) и акцессорной
хромшпинелью (1-3%). Плагиоклаз часто присутствует в количестве менее 5%, и
породу в этом случае правильнее именовать не плагиоклазовой, а плагиоклазсодержащей.
Оливин (Fo89-92)
представлен субизометричными зернами размером до 4 мм (обычно 1-2 мм). В породах,
не подвергшихся пластическим деформациям, заметны признаки субсолидусной рекристаллизации
(постоянный размер зерен, углы у тройных сочленений границ, близкие к 120o,
и др.). Однако нередко в оливинах присутствуют полосы излома (кинкбенды) - следствие
деформации структуры при внешнем
 |
| Рис. 1.50. Кинкбенды в оливине |
механическом воздействии (рис.1.50).
Ромбический пироксен (En84-90Hy9-12Wo1-5) образует короткопризматические кристаллы до 2-3 мм,
часто содержащие игольчатые вростки (ламелли) клинопироксена - следы распада
твердого раствора при снижении температуры. В краевых частях зерен ламелли отсутствуют
(рис.1.51), что, очевидно, является
следствием первичной магматической зональности ортопироксена.
 |
| Рис. 1.51. Ламелли моноклинного
пироксена в ромбическом ... |
Моноклинный пироксен (En45-48Hy4-8Wo48-51)
представлен небольшими (до 1 мм)
ксеноморфными зернами, располагающимися в интерстициях между крупными оливинами
и ортопироксенами. Плагиоклаз (An71-80) пространственно связан с выделениями шпинелидов, лишен
зональности и, по-видимому, не является продуктом магматической кристаллизации,
а образован в результате твердофазной реакции шпинель+энстатит+диопсид = анортит+оливин,
смещенной вправо при снижении давления. Хромшпинелиды в шлифах имеют красно-
и желто-бурую окраску, образуют субизометричные зерна или "графические"
срастания с плагиоклазом (рис.1.52).
 |
| Рис. 1.52. Микрофотографии
сростков плагиоклаза и шпинелида ... |
Шпинелиды в бесплагиоклазовых парагенезисах содержат заметно
больше алюминия (рис.1.59в), что, очевидно, связано с отсутствием конкуренции
за этот элемент.
Наиболее распространенным вторичным минералом является серпентин,
развивающийся по оливину (с образованием характерных петельчатых структур -
рис.1.53), реже - по ортопироксену и крайне редко замещающий клинопироксен.
При серпентинизации освобождается значительное количество железа, которое в
большинстве случаев связывается в магнетите и является причиной высокой магнитности
ультрабазитовых массивов. В тектонических зонах появляются карбонаты (кальцит,
магнезит) и тальк. Примечательно, что при относительной сохранности железо-магнезиальных
минералов плагиоклаз в Нуралинском массиве почти полностью замещен агрегатом
мелких зерен гидрограната, хлорита и др. (родингитовая ассоциация).
 |
| Рис. 1.53. Микрофотографии
дунитов ... |
Шпинелевые (бесплагиоклазовые) лерцолиты по площади
выходов значительно уступают плагиоклазсодержащим и отличаются от них лишь отсутствием
плагиоклаза и несколько меньшей хромистостью шпинелидов. Эти породы распространены
главным образом в западной части массива, но встречаются также в зоне, переходной
от гарцбургитов к плагиоклазовым лерцолитам.
 |
| Рис. 1.54. Микрофотографии
гарцбургитов ... |
Гарцбургиты - (рис.1.54) темно-бурые средне- и крупнозернистые
породы, слагающие восточный склон хребта Большой Нурали. Текстура их, как правило,
массивная, но иногда отмечаются признаки минеральной линейности и полосчатости,
обусловленные ориентировкой сегрегаций шпинелидов и пироксенов. Простирание
текстур обычно совпадает с простиранием массива, направление и углы падения
меняются без видимой закономерности. В составе гарцбургитов 75-90% объема приходится
на оливин, 10-25% на энстатит и 1-2% - на хромшпинель.
 |
|
Рис. 1.55. Фотография хромшпинели из гарцбургитов ...
|
Структура гарцбургитов несколько более крупнозернистая, чем
структура лерцолитов. Кристаллы ортопироксена и оливина в 5-7 мм не являются
редкостью, а их средний размер составляет 3-4 мм. Шпинелиды, помимо "графических"
срастаний с другими минералами, образуют изометричные кристаллы, по форме приближающиеся
к октаэдрическим (рис.1.55). В остальном, включая проявленность отжиговых и
деформационных структур, состав минералов и степень гидротермальных изменений,
эти породы не обнаруживают значимых отличий от лерцолитов.
Дуниты слагают
подножие восточного склона главной гряды и
местами обнажаются в долине, разделяющей хребет
Большой Нурали и гряду, сложенную породами
полосчатого комплекса; имеют темно-зеленую
окраску на свежем сколе и светло-рыжую на
выветрелых поверхностях. Шпинелиды в дунитах в
ряде случаев образуют отчетливые плоскостные
сегрегации, иногда полого падающие к западу,
иногда субвертикальные. Иногда в дунитах
присутствуют гарцбургитовые "прослои"
мощностью 1-5 см, параллельные сегрегациям
шпинелидов; породы в этом случае приобретают
полосчатую текстуру. Дуниты почти полностью
сложены оливином Fo90-93, немного более магнезиальным, чем
оливины перидотитов. Как и в перидотитах, здесь
отчетливо проявлены признаки субсолидусной
рекристаллизации (отжига) и умеренных
пластических деформаций. Наиболее характерная
форма шпинелидов в дунитах - октаэдрическая. По
составу шпинелид здесь более хромистый, чем в
перидотитах, и соответствует алюмохромиту.
 |
|
Рис. 1.56. Выходы пород полосчатого дунит-пироксенитового комплекса
|
Полосчатый комплекс (рис.1.56, 1.57) представлен
чередующимися дунитами, верлитами и клинопироксенитами. Породы мелко- и среднезернистые,
с отчетливой грубополосчатой текстурой. Полосы мощностью от 0.5 см до 30 см
различаются количественным соотношением оливина и пироксенов. Границы полос
в большинстве случаев резкие (переход на интервале в первые миллиметры), но
есть и случаи постепенной смены минерального состава породы. Ширина полос меняется
вдоль простирания, что может создавать иллюзию косой и линзовидной слоистости.
Азимут простирания текстур меняется от 340o до 70o (преобладают простирания
10-50o, т.е. согласные простиранию гряды и всего массива). Отдельные линзовидные
участки мощностью до 80 см и протяженностью в первые метры резко обогащены
хромшпинелидом, содержание которого может достигать 70% от общего объема.
 |
|
Рис. 1.57. Микрофотография
пород полосчатого дунит-пироксенитового комплекса, с полностью серпентинизированным
оливином
|
Оливин в породах полосчатого комплекса
изначально был представлен субизометричными зернами Fo81-90 размером
0.3-0.7 мм, впоследствии почти полностью серпентинизированными. Клинопироксен
- диопсид En44-50Hy3-10Wo46-48,
в отличие от оливина, почти не затронут гидротермальными преобразованиями. В
незначительных количествах (1-2%) присутствуют ромбический пироксен и хромшпинель.
Общая структура пород (рис.1.57) сформирована при интенсивной перекристаллизации:
оливин и клинопироксен весьма однородны по размеру, лишены зональности и по
форме близки к равновесным полиэдрам (Григорьев, Жабин, 1975); клинопироксен
иногда образует крупные, до 2 см, порфиробласты. Интенсивная серпентинизация
оливина способствовала формированию значительного количества магнетита, скопления
которого местами затрудняют работу с компасом.
 |
| Рис. 1.58. Микрофотографии
амфиболовых габброидов из зоны серпентинитового меланжа |
Габброиды (рис.1.58) - серые крупно- и среднезернистые
породы, нередко с отчетливой линейно-параллельной ориентировкой призматических
кристаллов амфибола (вероятно, согласно направлению течения расплава). Сложены
измененным плагиоклазом (40-60%) и амфиболом (40-60%), бледно-зеленоватым по
Ng. Акцессорные минералы представлены сфеном, магнетитом и цирконом.
В породах главной
гряды и полосчатого комплекса встречаются жилы
крупнокристаллического пироксена и амфибола
мощностью до 20-30 см, а также многочисленные жилы и
прожилки, выполненные различными агрегатными
разновидностями серпентина (антигоритом,
лизардитом, хризотилом), тальком и магнезитом.
Вопросы генезиса массива Нурали
Ассоциация тектонизированных ультрабазитов, габброидов и шаровых
базальтов с прослоями радиоляритов в начале XX века была выделена Г. Штейнманном
как "офиолитовая триада". Позже были выделены еще два типичных элемента
данной ассоциации. По современным представлениям, полный офиолитовый разрез
состоит из пяти компонентов:
1) тектонизированные и серпентинизированные ультраосновные
породы;
2) расслоенный комплекс габброидов-ультрабазитов;
3) массивные и полосчатые габброиды;
4) комплекс параллельных даек долеритов;
5) подушечные лавы базальтов с прослоями кремнистых осадочных
пород.
В шестидесятые годы ХХ века с развитием концепции тектоники
плит было выдвинуто положение о тождественности офиолитов блокам океанической
коры геологического прошлого, надвинутым на континентальную кору (Пейве, 1969).
В настоящее время это положение является общепризннным (Хаин, Ломизе, 1995).
Строение массива Нурали в целом не противоречит данной модели:
с запада на восток ультрабазиты, отождествляемые с реликтами литосферной мантии,
сменяются породами полосчатого комплекса и массивными габброидами. Более лейкократовый
состав нижней части офиолитового разреза (плагиоклазовые лерцолиты) можно объяснить
обеднением (деплетированием) верхних горизонтов мантии некогерентными элементами
при выплавлении базальтовых магм; дуниты в этом случае рассматриваются как тугоплавкий
остаток - реститы (Савельева, Денисова, 1983; Савельева, Перцев, 1995, и др.)
Образования полосчатого комплекса отождествляются с зоной, переходной от мантии
к океаничской коре, а габброиды - с нижними горизонтами коры. Завершают офиолитовый
разрез подушечные лавы толеитовых базальтов поляковской толщи, слагающие тектоническую
пластину в 15 км юго-восточнее массива.
В данном контексте интересны материалы Г.Б. Рудника, автора
первой детальной карты Нуралинского массива. Его исследования проводились до
окончательной победы плейт-тектонической концепции, и потому были свободны от
некоторых стереотипов. Структура массива была интерпретирована как субгоризонтально-слоистая
(Рудник, 1965): дуниты основания разреза сменяются вверх гарцбургитами, над
которыми залегают плагиоклазовые лерцолиты. Образование этой структуры связывалось
с поздне- и постмагматическими процессами пироксенизации и фельдшпатизации интрузивного
тела дунитов по ортогональной сетке трещин.
 |
| Рис. 1.59. Составы минералов массива Нурали |
Структурно-петрологические исследования, проведенные в 1999-2001 гг.
при участии авторов настоящего руководства, показали, что границы между участками
Нуралинского массива, имеющими различный петрографический состав, в общем случае
близки к субвертикальным, что подтверждает данные Г.Н.Савельевой и Е.А.Денисовой
(1983). Вместе с тем скрытая зональность массива, выраженная в изменении состава
минералов, нередко обнаруживает зависимость от современной гипсометрии (в частности,
это свойственно клинопироксенам и шпинелидам бесплагиоклазовых парагенезисов
- рис. 1.59а,б,г). Таким образом, некоторую поддержку получает и вывод
Г.Б.Рудника о пологой зональности массива. Разрешить сложившееся противоречие
можно, предположив двухэтапную историю формирования массива:
(1) формирование общей зональности массива (как фрагмента океанической литосферы?),
(2) изменение пологой декомпрессионный метаморфизм и развитие элементов "интерференционной"
зональности в коллизионную эпоху, при подъеме массива в верхние горизонты коры.
Возраст Нуралинского
массива оценивается исходя из представлений о целостности офиолитового разреза,
включающего вулканиты ордовикской поляковской толщи. Вместе с тем, единственное
определение изотопного возраста, выполненное U-Pb методом для циркона из габброидов,
дало значение около 400 млн лет (ранний девон). Таким образом, данная проблема
пока остается нерешенной.
|
