Строение и история развития литосферы
Шрифт:
Рис. 4. Некоторые тектонические элементы восточной и северо-восточной периферии ВЕП и западного сектора Российской Арктики и изотопные возраста (в млн. лет) вулканитов, гранитоидов и метаморфических пород (красные цифры), участвующих в строении комплексов протоуралид-тиманид (использованы данные: Кораго, Чухонин, 1984, 1988; Никифоров, Калеганов, 1991; Русин, 1996; Андреичев, Юдович, 1999; Андреичев, Ларионов, 2000; Андреичев, 2003; Кузенков и др., 2004; Шишкин и др., 2004; Соболева, 2004; Соболева и др., 2004, 2005; Кораго, Тимофеева, 2005; Удоратина и др., 2005; Андреичев, Литвиненко, 2007; Кузнецов, Удоратина, 2007; Gayer et al., 1966; Ohta, 1992; Manechki et al., 1997; Gee et al., 2000; Khain et al., 2003; Glodny et al., 2004; Korago et al., 2004; Beckholmen, Glondy, 2004; Remizov, Pease, 2004; Leech, Willingshofer, 2004; Johansson et al., 2004; Larionov et al., 2004; Larionov, Teben’kov 2004; Majka et al., 2007a,b, 2008; Samygin et al., 2007). Эб – Эбетинское поднятие, Б – Башкирское поднятие (Т – Тараташский выступ в пределах Башкирского поднятия), У – поднятие Уралтау, Кв – Кваркушский антиклинорий, Л – Ляпинский антиклинорий, ДЮ – район Дзеля-Ю Х – Хараматалоуское поднятие, Е – Енганэпэйский выступ, М – Манитанырдский выступ,
В пределах северо-восточного (Тимано-Печорско – Баренцевоморского) складчатого обрамления ВЕП образования (комплексы и структуры), в целом одновозрастные комплексам протоуралид Уральского региона, называются тиманидами. Тиманиды и их возрастные аналоги выступают на дневную поверхность из-под комплексов фанерозойского чехла лишь в некоторых трудно доступных районах Тиманского хребта и п-ова Канин, о. Кильдин, п-ов Средний, Рыбачий и Варангер, хребта Пайхой (Югорский полуостров), на севере о. Вайгач, на островах архипелагов Новая Земля и Свальбард (рис. 4). В остальных местах региона они скрыты под мощным комплексом фанерозойских отложений и лишь в отдельных случаях вскрыты глубокими скважинами. По структурно-вещественному принципу тиманиды отчетливо разделяются на образования юго-западного и северо-восточного типа. Тиманиды юго-западного типа сложены позднедокембрийскими осадочными породами, обнажающимися на Тимане, на п-ове Канин, на острове Кильдин и на полуостровах Средний, Рыбачий и Варангер (Маслов и др., 2002). Кроме того, они участвуют в строении притиманской части фундамента Печорской плиты (Ижемский блок фундамента плиты), а также в строении акустического фундамента шельфа Баренцева моря, в той его части, которая прилегает к Кольскому полуострову и полуострову Канин. В противоположность им в строении тиманид северо-восточного типа участвуют наряду с позднедокембрийскими осадочными породами одновозрастные им образования вулканогенного и вулканогенно-осадочного состава. Комплексы тиманид северо-восточного типа неравномерно метаморфизованы и интрудированы позднедокембрийско-среднекембрийскими гранитоидами. Эти комплексы представлены в пределах нескольких структурных выступов, расположенных на хребте Пайхой (Тимонин и др., 2004), на севере о. Вайгач, в южных частях Южного и Северного островов Новой Земли (Кораго, Тимофеева, 2005, Korago et al., 2004 и ссылки в этих работах) и в выступах структурного основания Свальбарда (Кузнецов, 2009б, в и ссылки в этих работах). Кроме того, судя по данным бурения и геофизическим материалам, тиманиды северо-восточного типа участвуют в строении северо-восточной части фундамента Печорской плиты (Большеземельский мегаблок фундамента плиты) (Довжикова, 2007) и акустического фундамента шельфа Баренцева моря между архипелагами Свальбард и Новая Земля (Шаров и др., 2005). Граница между ареалами развития тиманид юго-западного и северо-восточного типа проводится по отчетливо выраженной в потенциальных полях Припечорско-Илыч-Чикшинской зоне разломов фундамента Печорской плиты, а также северо-западному и юго-восточному продолжению этой разломной зоны в пределы шельфа Баренцева моря и на Урал, соответственно (рис. 5).
Рис. 5. Фрагменты (А) гравитационной (аномалии Буге) и (Б) магнитной карт для северо-востока ВЕП и её северо-восточного обрамления. Использованы данные: (А) – сайт ftp://topex.ucsd.edu/pub/global_grav_1min; (Б) – компиляция С.Ю.Соколова по [Jorgensen, 1995]. Пунктирные контуры – Колгуевская (1) и Харейверская (4) антиформы; точечные контуры – Харьягинская (2), Шарьинско-Макарьевская (3) и Верхнеадзьвинская (5) синформы в структуре фундамента Печорской плиты.
Со времен работ Н.С. Шатского, В.С. Журавлева, Н.П. Хераскова и А.С. Перфильева 40-х–60-х годов XX века было подмечено, что комплексы, которые предлагается называть как «южные протоуралиды», непрерывно прослеживаются в структуры Тимана и притиманской части фундамента Печорской плиты, т. е. было показано, что южные протоуралиды и юго-западные тиманиды являются возрастными и вещественными эквивалентами (Журавлев, Гафаров, 1959; Шатский, 1946; Херасков, Перфильев, 1963). При этом они резко отличаются от одновозрастных комплексов северных частей Западного Урала и сопредельных с ними структур северо-восточной части фундамента Печорской плиты, т. е. северных протоуралид и северо-восточных тиманид, которые между собой также являются возрастными и вещественными эквивалентами. По существу протоуралиды Западного Урала являются тиманидами, вовлеченными в герцинский тектогенез. Поэтому позднедокембрийско-среднекембрийские образования Западного Урала и Тимано-Печорско – Баренцевоморского региона в совокупности именуются протоуралидами-тиманидами.
Опираясь на представления о попарном тождестве южных протоуралид и юго-западных тиманид с одной стороны и северных протоуралид и северо-восточных тиманид с другой, еще в 60-х годах XX века некоторые исследователи сформулировали вывод о том, что эти пары комплексов (соответственно, протоуралиды-тиманиды юго-западного и северо-восточного типа) первоначально принадлежали совершенно разным палеоструктурам (Херасков, Перфильев, 1963). Эти идеи, особенно в той их части, которая касается протоуралид-тиманид юго-западного типа (южных протоуралид и юго-западных тиманид), в последние годы получили развитие и продолжение в работах (Маслов и др., 2002, 2006; Любцов и др., 1989, 1998; Оловянишников, 1998; Siedlecki, 1980; Maslov, 2004 и др.), где показано, что протоуралиды юго-западного типа маркируют собой единую палеоструктуру – протяженную и длительно развивавшуюся пассивную Тиманско-Уральскую окраину континента Балтика.
Однако, эти представления о пассивном режиме Тиманско-Уральской окраины Балтики в течение всего позднего докембрия не получили еще полного признания. В частности, во многих статьях двух крупных монографических сборников, подводящих итоги более чем 10-летних работ по программам международного проекта EUROPROBE, Тиманская окраина Балтики в позднем докембрии интерпретируется как аккреционная окраина, то есть как наращиваемая последовательно шаг-за-шагом за счет причленения разнородных литосферных блоков – островных дуг, микроконтинентов, фрагментов литосферы бассейнов с корой океанического типа и т. п. Например, в работах (Костюченко, 2005; Костюченко и др., 2006; Kostyuchenko et al., 2006 и др.) позднедокембрийское развитие Тиманского края Балтики интерпретируется как дискретно перманентное наращивание за счет причленения к нему разнородных терреинов, прибывающих из Тиманского океана. То есть, в настоящее время тот факт, что в комплексах протоуралид-тиманид северо-восточного типа широко представлены реликты
Большинство современных исследователей трактуют допозднекембрийско-раннеордовикскую эволюцию как аккреционную не только для Тиманского края Балтики, но и всего Западного Урала и Тимано-Печорско – Баренцевоморского региона (Gee, Pease, 2004; Костюченко, 2005; Костюченко и др., 2006; Kostyuchenko et al., 2006; Lorenz et al., 2008 и др.). В противоположность этим доминирующим сейчас представлениям автор настоящей статьи развивает представления о том, что развитые в разных частях западного Урала и Тимано-Печорско – Баренцевоморского региона позднедокембрийские и (?) ранне-среднекембрийские комплексы формировались в основном в пределах позднедокембрийских окраин двух разных континентов: юго-западные протоуралиды-тиманиды на пассивной Тиманско-Уральской окраине Балтики, а северо-восточные протоуралиды-тиманиды на активной Большеземельской окраине Арктиды и в зоне коллизии Балтики и Арктиды.
2. Изотопные возраста комплексов протоуралид-тиманид Западного Урала и Тимано-Печорско – Баренцевоморского региона
В настоящее время имеется уже достаточно большой объем изотопно-геохронологической информации по магматическим и метаморфическим породам из комплексов протоуралид-тиманид северной части Западного Урала и Тимано-Печорско – Баренцевоморского региона (рис. 4), т. е. комплексов, по мнению автора представляющих в современной структуре восточного и северо-восточного обрамления ВЕП реликты кембрийского орогена Протоуралид-Тиманид. Кристаллические породы комплексов протоуралид-тиманид отдатированы K/Ar и Ar/Ar методами, Rb/Sr изохронным методом, различными вариантами методов цирконового изотопного датирования, а также датированием по монациту. В течение последнего десятилетия автор настоящей статьи совместно с коллегами из ИГ КНЦ УрО РАН (А.А. Соболевой, О.В. Удоратиной и К.В. Куликовой) принимал участие в работах по целенаправленному датированию гранитоидных образований протоуралид-тиманид северных районов Западного Урала (Кузнецов и др., 2005а, б; 2006). Все известные на сегодняшний день результаты изотопного датирования магматических и метаморфических пород комплексов протоуралид-тиманид и их возрастных аналогов сведены на Рис. 4. Изотопные возраста доордовикских гранитоидов и ассоциирующих с ними вулканогенных и метаморфических пород Тимано-Печорско – Баренцевоморского региона и северных районов Западного Урала охватывают временной диапазон приблизительно от 730 до 500 млн лет, т. е. от позднего рифея до рубежа среднего и позднего кембрия (рис. 6.).
К настоящему времени усилиями главным образом Л.В. Махлаева и А.А. Соболевой (ИГ КНЦ УрО РАН, Сыктывкар) достигнуты значительные успехи в генетической типизации гранитоидов и ассоциирующих с ними вулканогенных пород Западного Урала и сопряженных с ним частей Тимано-Печорско – Баренцевоморского региона (Махлаев, 1996; Соболева, 2004; Соболева и др. 2004, 2005; Кузнецов и др., 2005а, б). В соответствии с этой типизацией, в самом начале этого временного интервала (730–670 млн лет) формировались преимущественно граниты M-типа. Примером этого типа гранитоидного магматизма служат гранитоиды Манюкуяхинской полосы меланжа на севере поднятия Енганэ-Пэ (Полярный Урал) (Scarow et al., 2001; Соболева и др., 2008). Начиная с рубежа ~700 млн лет и до ~510 млн лет формировались гранитоиды I-типа и ассоциирующие с ними вулканические серии (Соболева, 2004), которые считаются индикаторами геодинамических обстановок активной континентальной окраины и/или зоны коллизии. Для этих обстановок характерен рост и утолщение континентальной коры и по отношению к коре континентального типа они являются конструктивными. Мы полагаем, что в ранних эпизодах гранитоиды I-типа и ассоциирующие с ними вулканические серии образовывались на активной континентальной окраине, а в поздних завершающих эпизодах – в зоне коллизии двух континентов (Кузнецов и др., 2005а, б 2006; Kuznetsov et al., 2007). Судя по очень отрывочным и пока все еще весьма ненадежным данным, в интервале от ~625 до ~510 млн лет внедрялись граниты S-типа, которые считаются маркерами анатексиса континентальной коры и часто встречаются в зонах континентальной коллизии. А во временном интервале ~565–500 млн лет формировались бимодальные габбро-гранитные и базальт-риолитовые ассоциации, частью которых являются гранитоиды и кремнекислые вулканиты A-типа. Магматизм этого типа является индикатором деструктивных по отношению к коре континентального типа геодинамических обстановок (пост-коллизионный коллапс орогенов, зоны растяжения коры различного типа и т. п.). Бимодальные ассоциации, как правило, формируются в областях подъема горячих глубинных базитовых магм по глубинным разломам. Они прогревают сиалическое коровое вещество в прилежащих к разломам областях и там образуются кремнекислые расплавы, родоначальные для гранитоидов и кремнекислых вулканитов А-типа. Поэтому граниты А-типа часто формируют вытянутые интрузивные массивы (Лемвинский, Тынагодский, Кулемшорский и др.), приуроченные к линейным тектоническим зонам. Выплавление бимодальных ассоциаций началось на фоне заключительных эпизодов формирования гранитоидов I– и S-типа.
Следует отметить, что пространственное распределение (рис. 4) известных к настоящему времени изотопных возрастов магматических и метаморфических комплексов, относимых к надсубдукционным/коллизионным обстановкам, плохо согласуется с представлениями об «аккреционном» стиле строения Тимано-Печорско – Баренцевоморской окраины Балтики и севера Западного Урала. И, действительно, при длительно протекающей аккреции должно было бы наблюдаться общее омоложение возрастов магматитов надсубдукционной природы (гранитоидов I-типа и родственных им вулканитов) по направлению от внутренних к внешним частям аккреционной окраины континента. Таким образом в возрастах магматитов, связанных с надсубдукционным магматизмом, должен был бы проявиться тренд их омоложения от внутренних частей «аккреционного» пояса Тиманид (Протоуралид-Тиманид) к его внешним частям, чего не наблюдается в действительности. Более того, в фундаменте Печорской плиты в полосе, приближенной к Припечорско-Илыч-Чикшинской сутуре, т. е. в наиболее «глубоко» в сторону континента расположенных частях протуралид-тиманид, фиксируются наиболее молодые возраста гранитоидов I-типа. В то же время, общий характер пространственного распределения датировок, а также учет того факта, что наиболее молодые гранитоиды этого типа, располагаются наиболее глубоко внутри континента, хорошо согласуется с коллизионным сценарием. Более того, смены типов М-, S– и А-гранитоидного магматизма во времени и в пространстве (рис. 6) в целом согласуются с реконструируемым геодинамическим сценарием коллизии Балтики и Арктиды и с другими геолого-геофизическими данными. Так, граниты М-типа выплавлялись на доколлизионном этапе в задуговом (Манюкуяхинском) бассейне на окраине Арктиды, граниты S-типа – во время коллизии, а А-типа – на заключительных коллизионных и пост-коллизионных стадиях. При этом коллизионные граниты располагаются поблизости от осевой зоны орогена Протоуралид-Тиманид.