Докторская диссертация: Геология допалеозойских комплексов средней части Уральского подвижного пояса

В диссертации изложены авторские результаты изучения геологического строения допалеозойских образований Среднего и части Северного Урала.
Объект исследования – допалеозойские (главным образом, позднепротерозойские) комплексы средней части Уральского подвижного пояса (УПП)
Подвижные пояса – это «линейно-вытянутые межрегиональные или глобального масштаба участки земной коры, характеризующиеся гораздо большей амплитудой и скоростью тектонических движений и сопутствующих им деформаций, магматизмом и метаморфизмом по сравнению с окружающими стабильными областями» [Геологический словарь, 2011]. По мнению автора, современный Уральский горный пояс, во многом наследующий простирание структур позднепалеозойского орогена, в полной мере отвечает приведённому выше определению. Интерпретация Урала, как древнего и долгоживущего подвижного пояса, является традиционной для многих специалистов [Тектоника…, 1977 ; Глубинное…, 1990 и др.].
Актуальность проблемы. Общеизвест-но, что допалеозойские комплексы в пределах средней части УПП входят в состав структур, представляющих собой фрагменты окраины Восточно-Европейского палеоконтинента и блоки-микроконтиненты Восточно-Уральской и Зауральской мегазон Урала [Кейльман, 1974; Пыстин, 1994; Иванов, 1998; Пучков, 2010; Нечеухин и др., 2012]. Образования позднерифейско-вендской окраины Восточно-Европейского палеоконтинента (Центрально-Уральская мегазона на Рисунке 1) распространены на Среднем Урале в пределах Кваркушско-Каменногорской структуры; среди осадочных формаций присутствуют разнообразные магматические комплексы, условия формирования и возраст которых долгое время остаются предметом дискуссий [Румянцева, 1980; Зильберман и др., 1980; Карпухина и др., 2001; Петров и др., 2005]. С магматическими образованиями данной структуры связаны месторождения хромитов, скарново-магнетитовых руд, проявления золота и металлов платиновой группы (МПГ).
Ишеримский блок (расположенный севернее Кваркушско-Каменногорского) слагается метаморфизованными осадочными, вулканогенными и интрузивными комплексами, возраст и обстановки формирования которых до последнего времени были слабо изученными. Неясным оставался и вопрос о принадлежности Ишеримского блока к той или иной крупной структуре в допалеозойское время.
Изучение геохимических и минералогических особенностей пород палеозойских вулкано-плутонических поясов восточного склона Урала, а также их глубинного строения, позволило ряду исследователей высказать предположение о присутствии в фундаменте палеозойских структур блоков более древних пород [Язева, Бочкарёв, 1995; Каретин, 2000; Петров и др., 2008]. Первые допалеозойские датировки пород Платиноносного пояса Урала (ППУ) были получены в 1960-х гг. Л.Н. Овчинниковым, но последующие исследователи, эти данные практически не использовали. Автором совместно с коллегами [Маегов и др., 2006; Петров и др., 2010; Петров и др., 2014] впервые надёжно обоснован допалеозойский возраст оливиновых габбро, входящих в состав полиформационных плутонов ППУ, метаморфизованных габбро офиолитового типа и среднетемпературных высокобарических метаморфических комплексов, слагающих тектонические блоки среди палеозойских островодужных образований.
Таким образом, актуальность исследованных проблем определяется их региональной, общеуральской значимостью, поскольку автором впервые изучены состав и возраст пород фундамента палеозойских островодужных систем, установлен тип «среднеуральской» окраины Восточно-Европейского палеоконтинента в позднем протерозое, восстановлена история формирования Ишеримского блока.
Цели и задачи исследования. Главной целью данной работы являлась реконструкция условий формирования позднепротерозойских комплексов Северного и Среднего Урала.
Для её достижения решались следующие главные задачи: 1) уточнение возраста и условий формирования докембрийских магматических комплексов Кваркушско-Каменногорской структуры (фрагмента окраины Восточно-Европейского палеоконтинента) и Ишеримского блока, аккретированного к континентальной окраине в позднем венде–раннем кембрии; 2) изучение вещественного состава, возраста и условий формирования магматических и метаморфических комплексов основания палеозойских островодужных систем средней части УПП.
Фактический материал и методы исследования. В основу работы положен фактический материал, полученный в 1984–2014 гг. в ходе проведения геологического картирования территории Среднего и Северного Урала. Автор принимал участие в проведении геологического доизучения и геологической съёмки м-ба 1:50 000 на Саумской площади (Северный Урал, бассейны р.р. Сев. Тошемка, Вижай), опережающих геолого-геохимических работах м-ба 1:50 000 на Тарньерской площади (бассейны р.р. Ивдель и Тальтия), геологическом доизучении и составлении комплектов Госгеолкарты-200/2 Салдинской площади, Североуральской, составления комплектов Госгеолкарты-1000/3 листов Р-40 (Североуральск), Р-41 (Ивдель), О-41 (Екатеринбург), О-40 (Пермь). Исследованные автором площади полностью покрывают территорию Среднего и Северного Урала. Большое количество фактического материала было получено также в ходе совместных экспедиций с коллегами из Университета г. Упсала (Швеция) – М. Фрибергом и д-ром М. Бекхолмен, проводившихся в рамках международной программы «Европроба» под руководством профессора Д. Джи в 1993–2001 гг. В 1997–1999 гг. под руководством и при участии автора выполнено составление геолого-геофизической модели района Уральской сверхглубокой скважины СГ-4 для геодинамических реконструкций и прогнозирования глубинного строения. Изучение глубинного строения Урала и решение вопросов стратиграфии, петрологии и минерагении (в том числе допалеозойских образований) проводилось диссертантом с 1998 по 2008 гг. совместно со специалистами Баженовской геофизической экспедиции (А.В. Рыбалка, С.Н. Кашубин, Т.В. Кашубина и др.) – автор принимал участие в геологической интерпретации геофизических материалов по профилям Пилот-проекта в районе Уральской сверхглубокой скважины СГ-4, профилю Серебрянка-Березовка, Средне-Уральскому и Полярно-Уральскому трансектам. Изучение допалеозойских комплексов Среднего Урала проводилось совместно с А.В. Масловым (ИГГ УрО РАН). Почти все изотопно-геохронологические и значительная часть геохимических данных, использованных в диссертации, получены благодаря тесному сотрудничеству с аналитической группой ИГГ УрО РАН под руководством Ю.Л. Ронкина.
Основные защищаемые положения:
1. Распределение различных по составу позднепротерозойских магматических образований Кваркушско-Каменногорской структуры демонстрирует петрологическую и геохимическую зональность, характерную для рифтогенной пассивной континентальной окраины.
2. Ишеримский блок слагается рифейскими и вендскими комплексами, формировавшимися в условиях эпиконтинентальных бассейнов, Свеконорвежского и Тиманского орогенов.
3. В краевых частях Тагильской и в пределах Восточно-Уральской структур, присутствуют тектонические пластины и блоки вендских дунит-клинопироксенит-габбровых комплексов Платиноносного пояса Урала, габбро и перидотитов офиолитовой ассоциации, а также высокобарических среднетемпературных метаморфических образований, входивших в состав фундамента палеозойских островных дуг.
4. Ряд метаморфических блоков восточного склона Урала (в частности, Салдинский) являются фрагментами гетерогенного фундамента позднеордовикско-девонской островной дуги, переработанного в условиях высокого теплового потока и аккреционных шовных зон в палеозойское время.
Публикации и апробация работы. Результаты выполненных по теме диссертации исследований опубликованы в 3-х монографиях и 34 статьях в отечественных и зарубежных изданиях (из них 26 – в рецензируемых журналах, входящих в список ВАК), а также в 38 материалах совещаний и тезисах докладов.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и текстовых приложений. Работа содержит 271 стр. текста, 55 стр. текстовых приложений, 133 рисунков, 28 таблиц и список литературы, включающий 358 наименований.