Back Up Next

СЕДИМЕНТАЦИОННЫЕ БАССЕЙНЫ
В РИФЕЙСКО-ПАЛЕОЗОЙСКОЙ ИСТОРИИ ЮЖНОГО УРАЛА

Маслов А.В., Мизенс Г.А.
ИГГ УрО РАН, Екатеринбург

        Имеющиеся в настоящее время материалы позволяют в общих чертах наметить главные особенности седиментационных бассейнов, существовавших в рифее, венде, палеозое и начале мезозоя в пределах современного Южного Урала и предложить первый вариант схемы их пространственно-временной соподчиненности. В своем сообщении мы опираемся на данные по не- или слабометаморфизованным и хорошо датированным осадочным, осадочно-вулканогенным и вулканогенным ассоциациям, для которых возможны достоверные палеофациальные и палеогеографические реконструкции.

        В пределах западного, палеоконтинентального, и восточного, палеоокеанического, сегментов Южного Урала широко развиты осадочные, вулканогенно-осадочные и вулканогенные последовательности раннего, среднего и верхнего рифея, раннего и позднего венда, всех систем палеозоя и триаса. Пространственное распределение их весьма контрастно. Надежно датированные рифейско-вендские преимущественно осадочные образования характерны для западного склона, тогда как палеозойские последовательности распространены и на западном и на восточном склонах. Герцинский этап развития Урала завершают континентальные отложения триаса.

        История раннерифейского седиментационного бассейна начинается с формирования грубообломочных континентальных и прибрежных образований, содержащих в ряде разрезов вулканиты несколько повышенной щелочности. Базальные образования бурзяния выходят далеко за пределы собственно палеоконтинентального сегмента Южного Урала и известны также в Волго-Уральской области. Средние и верхние уровни нижнерифейской осадочной последовательности представлены преимущественно мелководно-морскими карбонатными и силикокластическими осадками. Депоцентры для различных эпох раннего рифея локализованы вне пределов западного склона Южного Урала и расположены примерно на меридиане г. Уфы. По данным петрохимических исследований, накопление осадочных толщ раннего рифея происходило в основном в условиях семиаридного климата; только к концу раннего рифея, в бакальское время, имела место заметная гумидизация климата. Источниками основной массы силикокластики выступали в раннем рифее породы фундамента Восточно-Европейской платформы. В расположенных севернее районах западной мегазоны Урала аналоги бурзянской серии не известны.

        Накоплению среднерифейских осадочных образований предшествовало, по всей видимости, полное осушение рассматриваемой территории и заметная перестройка структурного плана. Седиментация самого начала юрматиния была сосредоточена в узкой, предположительно линейной области, на восточном крыле современного Башкирского мегантиклинория. Здесь, геологически почти мгновенно, накапливается специфическая исключительно мощная (до 2700-3000 м) вулканогено-осадочная толща машакской свиты, несущая ряд признаков сближающих ее с так называемыми рифтогенными формациями, но в то же время ряд кардинальных черт ее строения не вписывается в модели рифтогенной седиментации. Основная масса силикокластики (конгломераты, песчаники и алевролиты) данного уровня среднего рифея сформирована за счет размыва осадочных и осадочно-метаморфических пород, в том числе и раннерифейских отложений Башкирского мегантиклинория. Многочисленные пласты и пачки конгломератов, мощность которых достигает в ряде случаев 50-100 м, представлены почти исключительно фрагментами осадочно-метаморфических пород, указывая тем самым на отсутствие в области сноса сколько-нибудь крупных открытых участков цоколя Восточно-Европейской платформы. В разрезах машакской свиты преобладают прибрежно-бассейновые образования, а конгломераты являются, по всей видимости, индикаторами древних береговых зон бассейна. В середине юрматиния в бассейне господствовали прибрежно- и мелководно-морские силикокластические отложения и только в самом конце среднего рифея появились карбонатные последовательности. Осадочные ассоциации среднего рифея западного склона Южного Урала уверенно прослеживаются и на территории Волго-Уральской области. Источники сноса в среднем рифее располагались в основном в пределах восточного сегмента Восточно-Европейской платформы. Климат первой половины юрматиния был гумидным, второй половины – аридным или семиаридным. На Среднем Урале и северных районах западной мегазоны Урала достоверные аналоги юрматинской серии не известны.

        На рубеже среднего и позднего рифея область седиментации вновь испытала осушение. Общий же стиль седиментации позднего рифея кардинальным образом отличается от ранне-среднерифейского.

        В начале каратавия на рассматриваемую территорию с запада и северо-запада начинает поступать в громадных объемах аркозовая и полевошпато-кварцевая кластика, накапливавшаяся в аллювиальных, аллювиально-дельтовых и прибрежно-бассейновых обстановках в условиях аридного или семиаридного климата. Основными источниками кластики, как и на протяжении раннего и среднего рифея, выступали восточные районы Восточно-Европейской платформы, в которых главную роль играли граниты с высокими содержаниями калиевых полевых шпатов, при подчиненном развитии кислых вулканитов и осадочно-метаморфических комплексов. Привнос в бассейн осадконакопления силикокластики с запада сохранился вплоть до конца катавского времени (Ј 850 млн. лет). В последующем палеогеографическая ситуация и особенности распределения кластики несколько меняются. Основная масса осадочных образований середины и конца каратавия – мелководные сублиторальные карбонатные и силикокластические отложения, формировавшиеся в основном в семиаридных обстановках за счет достаточно зрелой силикокластики, поступавшей с Восточно-Европейской платформы. Верхнерифейские последовательности сходного с каратауской серией Башкирского мегантиклинория строения известны на Среднем и Северном Урале, Полюдовом кряже и в Тимано-Печорском регионе.

        В предранневендскую эпоху в пределах Башкирского мегантиклинория было сформировано несколько глубоко врезанных в подстилающие осадочные образования верхнего рифея палеодолин, выполненных петрографически и петрохимически зрелыми кварцевыми и литокласто-кварцевыми песчаниками (толпаровская и кургашлинская свиты) и песчано-алевролито-глинистыми образованиями (суировская свита), имевшими флювио-, лимно- (?) и перигляциальный генезис при существенной роли и гравитационных отложений. Тот факт, что практически все известные в настоящее время ранневендские осадочные ассоциации на западном склоне Южного Урала выполняют крупные врезанные долины, позволяет думать, что формирование указанных палеодолин было связано с широко проявленным во многих регионах планеты ранневендским гляциоэвстатическим падением уровня моря и, следовательно, можно предполагать, что ранневендский седиментационный бассейн, располагавшийся на рассматриваемой нами территории, имел связь с Мировым океаном. Основные источники кластики в раннем венде, также как и в рифее, располагались в пределах Восточно-Европейской платформы.

        Палеогеографическая ситуация позднего венда на западном склоне Южного Урала принципиально иная. Наряду с поступлением кластики с запада, впервые в рамках рассматриваемой нами истории седиментационных бассейнов Южного Урала в постурюкское время существенную роль в минеральном питании бассейна получают собственно уральские источники сноса. Известные в разрезе ашинской серии куккараукские конгломераты, мощность которых в наиболее полных разрезах достигает 200-250 м, практически полностью представлены обломочным материалом уральского происхождения. Основная масса осадочных образований позднего венда формировалась в мелководно-морских обстановках, тогда как куккараукские конгломераты являются прибрежно-бассейновыми, пролювиальными и, иногда, аллювиальными образованиями. На многих же уровнях басинской и, особенно, зиганской свит песчано-алевролитовые и песчано-алевролитоглинистые образования несут черты турбидитовых многослоев. Имеющиеся данные позволяют предполагать, что в позднем венде в связи с кадомскими складчатостью и орогенезом (Пучков, 2000) на рассматриваемой территории была сформирована структура типа предгорного прогиба, сходного по ряду параметров с позднепалеозойским, в котором преобладали глубоководные обстановки осадконакопления.

        Итак, позднедокембрийская история седиментационных бассейнов Южного Урала может быть разбита на четыре неравных по продолжительности этапа: ранне-среднерифейский, позднерифейский, ранне- и поздневендский. Для первых трех из них основным поставщиком кластики служили восточные районы Восточно-Европейской платформы, а накопление осадков происходило в основном в семиаридных обстановках; существенно менее продолжительными были гумидные и субгляциальные эпохи. Среди карбонатных и силикокластических последовательностей рифея и раннего венда основное место занимают мелководные и прибрежно-бассейновые образования. В раннем-среднем рифее основными типами седиментационных бассейнов были эпикратонные в той или иной мере замкнутые (?) моря. Особенности строения и пространственного распределения вдоль Урала осадочных ассоциаций позднего рифея указывают на то, что накопление осадков в это время имело место в своеобразном межкратонном (?) море. Наиболее отчетливо это выражено для Тимано-Печорской области и Полярного Урала, тогда как на Южном Урале признаки формирования в каратавии пассивной окраины отсутствуют.

        Процессы накопления отложений раннего венда контролировались в основном гляциоэвстатическим падением уровня моря и тяготели к ряду глубоко врезанных палеодолин или каньонов. С учетом материалов по ранневендским осадочным ассоциациям западного склона Среднего Урала, это позволяет предполагать, что седиментационные бассейны Урала имели в раннем венде отчетливую связь с Мировым океаном. Поздневендский этап осадконакопления существенно более сложен. Бассейн седиментации этого времени, как и в предыдущие эпохи, распространялся далеко на запад. Транспортировка кластики в него происходила как с запада, со стороны Восточно-Европейской платформы, так и с востока, из центральных районов Урала. Среди обломочного материала в куккараукских конгломератах и грубозернистых песчаниках зиганской свиты наряду с фрагментами осадочных и осадочно-метаморфических пород присутствуют зерна микроклина и ортоклаза, 40Ar/39Ar возраст которых определяется в пределах 600-530 млн. лет, что предполагает существование кислых магматических пород с таким возрастом в восточных (кадомский ороген?) источниках сноса (Glasmacher et al., 1999). Карбонатонакопление для позднего венда не характерно. Наряду с традиционно преобладающими мелководно- и прибрежно-бассейновыми образованиями, впервые достаточно отчетливо распознаются различные типы гравитационных накоплений и турбидитовые (?) многослои.

        В терминах тектонической эволюции все сказанное выше может быть охарактеризовано, на наш взгляд, как смена интракратонных депрессионных или рифтогенно-депрессионных режимов раннего-среднего рифея, перикратонным рифтогенно-океаническим режимом позднего рифея(?)-раннего венда, завершившимся в позднем венде-раннем кембрии (?) кадомским тектоническим эпизодом.

        Палеозойская история Урала характеризуется большим разнообразием седиментационных бассейнов, которые развивались на фоне меняющихся геодинамических режимов и обстановок, но степень их изученности неравномерна.

        О характере кембрийских, особенно раннекембрийских, бассейнов достоверно известно очень мало. Палеонтологическое обоснование имеют только глыбы рифовых известняков, заключенные среди более молодых отложений западного и восточного склонов Урала, но существует предположение (Бердюгин, 1977), что верхняя часть описанных выше вендских терригенных комплексов может иметь раннекембрийский возраст. В позднем кембрии-начале ордовика на окраине Европейского континента предположительно реконструируется мелководный морской бассейн с терригенным осадконакоплением. Породы имеют полимиктовый состав, поэтому источник обломочного материала скорее всего находился на востоке.

        Геодинамическая и, соответственно, палеогеографическая обстановка на территории Южного Урала в конце раннего-начале среднего ордовика существенно изменилась (Иванов, 1998). В это время произошел раскол и раздвижение континентальных плит, образовалось несколько бассейнов океанического и субокеанического типа, разделенных микроконтинентами (Уралтауским, Восточно-Уральским, Восточно-Мугоджарским и др.). Этот период времени характеризуется интенсивным толеитовым магматизмом. Осадконакопление преимущественно кремнистое и глинисто-кремнистое. О размерах и очертаниях упомянутых бассейнов практически ничего не известно. Выполняющие их осадочные и вулканогенные комплексы в течение силура и девона были в значительной степени поглощены в зонах субдукции. Сохранились лишь фрагменты разрезов в зонах мегамеланжей (в бывших аккреционных призмах). Доступны изучению образования только одного бассейна, самого западного – субокеанического окраинного моря (пролива), отделенного от океана микроконтинентом Уралтау. До середины позднего девона в нем формировались, главным образом, глинисто-кремнистые породы (Иванов, 1998; Пучков, 1979), а в области микроконтинента, по крайней мере частично, осаждались карбонаты.

        В силуре (или в самом конце ордовика) развитие Уральского океана, вероятно, пошло уже в режиме конвергенции – в восточной (в современных координатах) части океана появилась зона субдукции, образовалась островная дуга и задуговой бассейн (Язева, Бочкарев, 1995). Эти выводы основаны на изучение магматических комплексов, о характере осадконакопления в нем известно очень мало.

        В центральной части океанического бассейна обстановка субдукции существовала с конца раннего до конца позднего девона. Здесь реконструируются две островные дуги (Ирендыкская и Магнитогорская). Следы бассейнов, смежных с Ирендыкской дугой практически не сохранились, а отложения задугового бассейна конца среднего-позднего девона (связанного с Магнитогорской дугой) позволяют проследить его развитие в течение всего времени существования дуги. Это карамалыташские вулканиты и бугулыгырские яшмы, формирующиеся в стадию задугового спрединга, вулканогенно-обломочная улутауская, кремнистая мукасовская и вулканогенно-осадочная и терригенная зилаирская свиты стадии рифтогенного развития бассейна. В западном окраинном море (Зилаирский синклинорий), глинисто-кремнистые осадки сменились терригенными в середине позднего девона, когда в результате всплывания микроконтинента Уралтау образовалась кордильера – активный источник обломочного материала. Упомянутый терригенный комплекс представляет граувакковый флиш зилаирской серии. Снос с кордильеры Уралтау был не только на запад, в окраинный бассейн, но и на восток, в задуговое море. В раннем карбоне началась трансформация окраинного бассейна в краевой прогиб, наметилась тенденция смещения его на платформу, но источником сноса вплоть до конца среднего карбона, по прежнему, служила кордильера Уралтау. Только вместе с силикатным обломочным материалом существенную роль начинают играть карбонатный, что свидетельствует о расширении кордильеры, о выведении в зону размыва ее шельфовых образований. К востоку от кордильеры, в Магнитогорской зоне, в раннем и среднем карбоне сохранялся реликтовый глубоководный бассейн с основным источником сноса на западе, а еще восточнее в среднем карбоне появился новый флишевый бассейн, свидетельствующий о продолжении процессов растяжения, начавшихся в раннем карбоне.

        В конце среднего-начале позднего карбона на территории Южного Урала образовался складчато-надвиговый ороген. На востоке все бассейны осадконакопления перестали существовать. В позднем карбоне и ранней перми, остался только глубокий асимметричный бассейн краевого прогиба с преимущественно турбидитовым осадконакоплением. В конце ранней перми характер седиментации начал меняться, вместо флиша здесь формировались карбонатно-галогенно-сульфатные образования. К поздней перми прогиб был заполнен обломочным материалом и морские обстановки сменились на континентальные. Разрушение герцинского Уральского горного сооружения завершилось в конце триаса. С этого времени начинается новый – платформенный этап в развитии Урала.

Исследования по данной теме поддержаны Российским фондом фундаментальных исследований (проекты 00-05-64497 и 99-05-64264).