Каледоно-герцинский тектоно-магматический цикл

По времени проявления он отвечает нескольким периодам палеозоя, начиная с ордовика и кончая пермью, и подразделяется на ряд этапов. Как и в более ранние эпохи геологической истории, в указанные периоды палеозоя территория Южного Урала не была однородной в отношении состояния развития земной коры. Так, например, область восточного склона вплоть до верхнего карбона характеризовалась условиями типично геосинклинальными с интенсивным проявлением вулканической и интрузивной магматической деятельности и неспокойной тектонической обстановкой, сказавшейся на формировании синклинальных прогибов и геоантиклиналей, отличающихся друг от друга характером проявления магматизма. Область западного склона, находящаяся, как и в предшествующие периоды геологической истории, в условиях полуплатформы, испытывает дальнейшие ослабления магматической деятельности, особенно в зоне залегания древних свит. Только в Приурал-Тауской зоне в отдельных частях ее, тяготеющих к западной границе метаморфического пояса Урал-Тау, вулканическая и интрузивная деятельность была более или менее-интенсивной, но по сравнению с восточным склоном она была здесь менее продолжительной (в основном приурочена к силуру и нижнему девону).

В зоне метаморфического пояса хр. Урал-Тау магматизм в палеозое выразился в формировании интрузий габбро и гипербазитов, приуроченных к разломам большой протяженности, начало формирования которых падало на каледонское время.

Далее кратко рассматриваются особенности магматизма каледоно-герцинского времени по отдельным областям и зонам Южного Урала в порядке расположения их с запада на восток.

В зоне древних свит западного склона в крыльях Башкирского антиклинория отложения ордовика, силура, девона и карбона представ лены исключительно осадочными породами. Вулканогенные образования — эффузивы и туфы — отсутствуют. В связи с общими восходящими движениями приосевой части указанного антиклинория происходило образование небольших разломов. По-видимому, некоторые жилообразные тела габбро и габбро-диабазов, встречающиеся здесь приурочены к этим разломам.

В Приурал-Тауской зоне западного склона вулканогенные породы среди ордовикских отложений известны только в районе Сакмарского поднятия, где к осадочным толщам кураганской свиты, приурочены линзы диабазов, диабазовых порфиритов и прослои туфов и туффритов.

Более интенсивным и длительным был силурийский и нижнедевонский магматизм, причем значение его заметно возрастает в районах Кракинского и Сакмарского поднятий. В районе поднятия Крака вулканогенные породы представлены главным образом диабазами и спилитами, меньше развиты порфириты; альбитофиры сравнительно редки (бетринская свита). Аналогичного состава вулканогенные породы распространены в районе Сакмарского поднятия, но здесь заметно возрастает роль спилитов, а местами и кератофиров (сакмарская свита).

Интрузивный магматизм в границах западного склона главным образом свойственен Приурал-Тауской зоне, причем он приурочен в основном к отмеченным выше районам залеганий вулканогенных пород: Кракинскому и Сакмарскому поднятиям.

Наиболее крупные интрузии образовали гипербазиты, особенно в Кракинском поднятии. Возраст этих интрузий является предметом многолетних дискуссий. Считаясь с наличием обломков серпентинитов во вмещающих ее осадочно-вулканогенных толщах лудлоу и учитывая взаимоотношения данных толщ с интрузивными породами, одни исследователи склонны относить эту интрузию к долудловскому времени, а другие приписывают ей верхнекарбоновый возраст. Вопрос о возрасте гипербазитов Сакмарского поднятия также решается по-разному. В связи с отнесением пород катралинской свиты к верхнему девону и наблюдающимися случаями присутствия жил серпентинитов, секущих девонские граувакки, интрузии гарцбургитов считаются верхнепалеозойскими. Возможно, что здесь находятся и более древние массивы этих пород.

Интрузивные породы в рассматриваемой зоне, кроме гипербазитов, представлены габбро и габбро-диабазами. Они образуют преимущест­венно жилы различного размера. Последние большей частью приуро­чены к местным разломам, секущим массивы гипербазитов. Породы более кислого состава не имеют распространения, только в массивах Крака встречены небольшие редкие дайки роговообманкового сиенита, а в северной части Сакмарского поднятия — гранит-порфира.

Магматическая деятельность Приурал-Тауской зоны западного склона пространственно тяготеет к разлому большой протяженности, отвечающему стыку палеозойских пород этой зоны с образованиями метаморфического пояса Урал-Тау. Излияния лав преимущественно основного состава имели наибольшее проявление в силуре и протекали в обстановке развивающегося прогиба, восточнее которого продолжала формироваться геоантиклиналь зоны Урал-Тау.

Восточный склон в среднем палеозое и в значительной части верхнего палеозоя, вплоть до верхнего карбона, являлся областью внутренних зон Уральской геосинклинали, характеризующейся интенсивным магматизмом и проявлением тектонических движений.

В этой области выделяются две геотектонические зоны, одна из которых (западная) отвечает границам Магнитогорского синклинория, а другая (восточная) — границам Восточно-Уральского антиклинория.

Проявления магматизма в северной части Магнитогорского синклинория относятся к каледоно-герцинскому тектоно-магматическому циклу, подразделяемому на этапы: 1) ордовикско-нижнедевонский, 2) средне-девонский, 3) верхнедевонский—нижнетурнейский и 4) каменноугольно-пермский.

Ордовикско-нижнедевонский этап характеризуется широким образованием диабазо-альбитофирового и андезито-базальтового вулкано­генных комплексов пород. Интрузивный магматизм проявлялся внедрением гипербазитов и пород основного и среднего составов. Среднедевонский этап отличается локальным образованием пород диабазо-альбитофирового и андезито-дацитового комплексов. С интрузивной магматической деятельностью связано образование крупных интрузий гипербазитов и подчиненных им небольших интрузий кварцевых диоритов и плагиогранитов. Верхнедевонский — турнейский этап отме­чается значительной вулканической деятельностью, образованием пород преимущественно андезито-базальтовой формации. В этом этапе произошло образование малых интрузий габброидов и диоритов. В нижнекаменноугольно-пермском этапе вулканическая деятельность значительно ослабевает и выражается в образовании диабазов и комплекса пород от оливиновых базальтов до липаритов. Магматизм носил преимущественно интрузивный характер. В этом этапе образуются интрузии гипербазитов и гранитоидов.

Особенности магматизма южной части Магнитогорского синклинория (Оренбургская область), по представлениям некоторых исследователей, выражаются в несколько иных этапах его развития. Здесь в каледоно-герцинском цикле выделяются следующие этапы вулканиче­ской деятельности (Сергиевский): лландоверско-нижневенлокский, венлокско-нижнелудловский, верхнелудловско-нижнедевонский, кобленцско-эйфельский, среднедевонский, верхнедевонский и нижнекарбоновый. Интрузии по возрасту подразделены на силурийские, девонские, каменноугольные и пермские. В отношении состава и характера развития лавовых излияний и интрузий рассматриваемая часть Магнитогорского синклинория в основном сходна с северной частью его, находя­щейся в пределах Башкирии.

Магматизм Восточно-Уральского антиклинория (Оренбургская область) характеризуется проявлением как вулканической, так и интру­зивной деятельности.

Вулканогенные породы встречаются среди отложений от позднего докембрия до нижнего карбона включительно (В. Н. Краснова). Позднедокембрийскими считаются породы типа диабазов и порфиритов, послуживших начальным материалом для амфиболитов и амфиболовых сланцев. Судя по присутствию диабазов, диабазовых порфиритов и их туфов, в отложениях нижнего палеозоя выделяется соответствующий этап основного вулканизма, наиболее интенсивное проявление которого происходило в кембрии. Следующий цикл эффузивной деятельности проявляется в вёрхнем силуре и девоне, где в данном регионе происходят значительные тектонические движения. В начале цикла происходит накопление основных эффузивов и их туфов, а в конце его, помимо этого, альбитофиров, дацитов и трахирипалитов.

В турнейский этап эффузивная деятельность развивается в направлении увеличения кислотности—от диабазов до андезито-базальтов и альбитофиров. Визейский вулканизм характеризуется значительным образованием палеобазальтов, липаритов, порфиров и их туфов.

Область Восточно-Уральского антиклинория отличается от всех зон Южного Урала весьма интенсивной интрузивной магматической деятельностью. Интрузивный магматизм по времени его проявления подразделен на позднедокембрийский, нижнепалеозойский и девонский. Позднедокембрийский интрузивный магматизм характеризуется интрузиями гранитоидов, обращенных при метаморфизме в гнейсо-граниты, гнейсо-аплиты и другие гнейсы, играющие большую роль в сложении докембрийских толщ. Нижнепалеозойские интрузии представлены биотитовыми и роговообманково-биотитовыми гранитами, измененными в гнейсо-граниты. Для интрузивного магматизма девонского возраста характерно образование небольших интрузий основного состава габбро, габбро-диабазов, диабазовых порфиритов и других пород. К интрузиям этого же возраста принадлежат гранитоиды мариинского и кайрактинского комплексов, а также габбро-диориты джанганинского комплекса.

Метаморфизм всех зон Южного Урала изучен слабо. Остается не освещенным химизм процессов, вызвавших метаморфизм как осадочных, так и магматических пород

Условия метаморфизма не были для всего Южного Урала в одни ите же эпохи геологической истории одинаковыми. Каждая геотектоническая зона его в докембрии и палеозое имела свою обстановку, сказывающуюся на том или другом изменении начальных пород. Особенности метаморфизма пород указанных зон в порядке их расположения: с запада на восток рисуются в следующем виде.

Зона древних свит области западного склона. Благодаря отсутствию проявлений складчатых движений в периоды формирования пород этих свит и сравнительно слабому проявлению магматизма мощный комплекс их, несмотря на приписываемый ему докембрийский возраст, метаморфизован слабо. Многие породы почти сохра­нили структуру исходных осадков, а те, которые изменились, не ушли в своем метаморфизме, как правило, дальше состояния филлитов. Характерно, что большой разницы между свитами, залегающими в ниж­них и верхних частях их общего разреза, в степени и глубине метамор­физма обычно не наблюдается. Что касается пород вулканогенного происхождения, то они подверглись зеленокаменному изменению нередко со значительным сохранением начальных структур и минералов.

В Приурал-Тауской зоне наиболее древние породы докембрийского возраста относятся к белорецкому комплексу. Он по сравнению с породами упомянутых древних свит метаморфизован сильнее. Региональный прогрессивный метаморфизм сказался здесь на образовании в условиях мезозоны амфиболитов с гранатом и различных мусковитовых и двуслюдяных сланцев гнейсовидного облика. Такое состояние пород белорецкого комплекса связано с обстановкой более или; менее высоких ступеней регионального метаморфизма, обусловленного сравнительно глубоким залеганием этого комплекса в общем разрезе Южного Урала и формированием его в такие стадии развития земной коры западного склона, когда еще продолжался процесс образования фундамента западного склона (Ожиганов, 1940, 1956). Палеозойские осадочные породы Приурал-Таускрй зоны метаморфизованы слабо. Среди них господствуют глинистые сланцы, кварцевые и полимиктовые песчаники, известняки и доломиты. Все эти породы содержат в себе определимые остатки палеозойской фауны. Основные магматические породы в той или иной степени претерпели зеленокаменное изменение и сохранили всебе реликты структур своего начального состояния. Гипербазиты под влиянием автометаморфизма перешли в серпентиниты в периферийных частях крупных массивов. Небольшие массивы полностью серпентинизированы.

Зона Урал-Тау в периоды образования толщ пород нижнего комплекса и нижней серии верхнего комплекса переживала геосинклинальные условия, характеризовавшиеся значительными складчатыми движениями и проявлением интенсивного магматизма. Породы метаморфизованы. Глубина метаморфизма возрастает от верхних серий к нижним, от филлитовых фаций к гранато-глаукофановой и эклогитовой фациям.

Породы зоны Урал-Тау, впервые образовавшиеся при региональном прогрессивном метаморфизме, в дальнейшей истории докембрия и палеозоя подверглись неоднократному влиянию регионального регрессивного метаморфизма разных ступеней. С ним связано, например, зеленокаменное изменение эклогитов, глаукофановых сланцев, амфиболитов, а также мусковитизация и окварцевание как этих, так и близких к ним по уровню прогрессивного метаморфизма пород (Д. Г. Ожиганов).

В границах Магнитогорского синклинория процессы метаморфизма протекали в связи с тектоническими движениями и проявлениями магматизма на различных этапах развития геосинклинали (О. А. Нестоянова).

Время регионального метаморфизма, выраженного в различных сту­пенях, колеблется от верхнего силура до верхнего палеозоя. Характерен региональный метаморфизм вулканогенных толщ, породы которых претерпели зеленокаменное изменение с образованием минералов фации зеленых сланцев. Степень регионального метаморфизма как вулканогенных, так и осадочных пород заметно падает от силурийских отложений к верхнедевонским и нижнекаменноугольным. В указанных породах нередко сохраняются первоначальные особенности минералогического состава и структур. Местами на процессе регионального метаморфизма сказывается влияние низких и средних ступеней контактового прогрессивного метаморфизма в ореолах гранитоидных интрузий. Интрузивные породы довольно часто изменены под влиянием автометаморфизма и гидротермального метаморфизма.

Зона Восточно-Уральского антиклинория по сравнению с областью Магнитогорского синклинория развивалась в иных геотектонических условиях, сказавшихся на мощных проявлениях в границах ее интрузий магм, особенно кислых. Такой магматизм сказался на многих особенностях метаморфизма пород этой зоны.

Региональному метаморфизму в зоне Восточно-Уральского антиклинория подверглись толщи пород от докембрия до карбона включительно. Его можно подразделить на три этапа (В. Н. Краснова). В первом этапе подверглись впервые региональному метаморфизму отложения докембрия нижнего палеозоя. Этот метаморфизм имел прогрессивный характер, происходил он в условиях высоких температур и давления. Верхний предел возраста его 470-450 млн. лет. Этот метаморфизм характеризуется образованием комплекса минералов амфиболитовой фации. Второй этап регионального метаморфизма происходит в более низкотемпературной обстановке, в условиях альбит-эпидот-амфиболитовой фации. По времени проявления он охватывает почти весь средний палеозой. Для метаморфических пород, образовавшихся в первом этапе, изменения, обусловленные обстановкой рассматриваемого этапа, носили уже регрессивный характер. Третий этап метаморфизма выражен фацией зеленых сланцев. По отношению к ранее образовавшимся метаморфическим породам он носил регрессивный характер.

Метаморфизм, связанный с влиянием интрузий, можно подразделить на контактовый и инъекционный (В. Н. Краснова). Первый проявляется 'В контактах гранитных интрузий. Под влиянием его образуются роговики и скарны, а также происходят изменения окружающих пород, обусловливающие появление зон: хлоритовой, биотитовой, гранат-ставролитовой и зоны фельдшпатизации.

Существенное влияние на изменение пород оказал инъекционный метаморфизм. Он выражается в инъекциях гранитных растворов в породы, вмещающие интрузии. Мощность инъекционных зон у крупных гранитных интрузий иногда достигает 2—3 км. Как в породах этих зон, так и в самих телах гранитных интрузий под влиянием процессов метаморфизма происходят существенные изменения в минеральном составе. Следует отметить гидротермальный метаморфизм, наблюдающийся вблизи различных жил, около рудных тел и в зонах значительных тектонических нарушений. Он сказывается на изменениях боковых пород (хлоритизация, окварцевание, серицитизация, альбитизация, эпидотизация и пр.).

Влияние на облик метаморфических пород в различной степени оказал дислокационный метаморфизм. Он сказывается на изменениях минерального состава, структур и текстур пород, попавших под его воздействие, оказывает влияние на образование слюдистых минералов, хлорита, карбоната и эпидота, а также на образование катакластических структур милонитизации и рассланцевания. Это способствует лучшей проницаемости в породы воды и летучих компонентов, и следовательно, и усилению процессов регрессивного метаморфизма.

Таким образом, как следует из вышеизложенного, исходные осадочные и магматические породы Южного Урала (в границах описываемой территории) в разных геотектонических зонах претерпели региональный прогрессивный и регрессивный метаморфизм. Наиболее высокие ступени прогрессивного регионального метаморфизма, характеризующегося наличием пород фации эклогитов, гранато-глаукофановых сланцев, амфиболитов, свойственны нижнему, максютовскому комплексу Зоны Урал-Тау. Меньшая ступень регионального прогрессивного метаморфизма, но все же характеризующаяся амфиболитовой фацией, свойственна белорецкому комплексу и докембрийским толщам Восточно-Уральского антиклинория. Региональный прогрессивный метаморфизм фации зеленых сланцев и эпидотовых амфиболитов характерен для магматических пород района древних свит западного склона и палеозойских магматических образований Кракинского и Сакмарского поднятий, а также Магнитогорского синклинория и палеозойских магматических толщ Восточно-Уральского синклинория. Породы осадочного генезиса докембрия зоны древних свит, верхней серии суванякского комплекса и палеозойских толщ Восточно-Уральского антиклинория характеризуются региональным метаморфизмом фации филлитов.

Контактовый и инъекционный метаморфизм имеет большое значе­ние в зоне Восточно-Уральского антиклинория, поскольку эта зона отличается от остальных зон Южного Урала максимальным проявлением гидротермального метаморфизма. Контактовый, инъекционный и гидротермальный метаморфизм сыграли существенную роль в изменениях пород и в районах развития гранитоидных интрузий Магнитогорского комплекса.

Тектоника

В пределах Южного Урала выделяются следующие структурно-тектонические зоны (рис. 1): I – Предуральский краевой прогиб, II – Уральская складчатая система: II₁ – Западно-Уральская мегазона внешней складчатости (поднятие), II₂ – Центрально-Уральская мегазона (поднятие), II₃ – Магнитогорская мегазона, II₄ – Восточно-Уральская мегазона, II₅– Зауральская мегазона.