Северо-западный островодужно-континентальный мегаблок Урала

Наиболее ранний магматизм Уральского орогена локализован в Тагильской мегазоне. Его продукты образуют Платиноносный пояс Урала (ППУ) и Тагильскую вулканогенную зону. ППУ сложен породами шести серий. К ним относятся (в порядке формирования): 1) дунит-клинопироксе-нит-габбровая (ДКГ); 2) габбровая, состоящая из двупироксеновых и амфиболовых лабрадоровых габбро с варьирующимся содержанием калия, близких по составу к известково-щелочным высокоглиноземистым базальтам; 3) ана-тектическая лейкогаббро-анортозит-плагиогранитная (ЛАП) серия; 4) кли-нопироксенит-меланогаббровая; 5) габбро-диорит-гранитоидная (ГДГ) серия горы Ермаковой и 6) серия мелкозернистых амфиболовых габбро (МАЕ) то-леитового типа, образующих дайковые зоны в краевых частях пояса и сходных по составу с океаническими базальтами типа N-MORB. Ееохимические особенности пород, изложенные ранее, свидетельствуют о возможном образовании пород в надсубдукционной обстановке при задуговом спрединге.

Помимо ППУ породы известково-щелочной дунит-клинопироксенит-габбровой серии образуют на Южном Урале еще три массива - Восточно-Хабарнинский, Велиховский и Сахаринский. Возраст первого из них, по данным разных изотопных методов, находится в интервале 415-395 млн лет. Rb-Sr-возраст Велиховского массива составляет 395 млн лет, а возраст циркона из дунита и габбро Сахаринского - 375 млн лет. Таким образом, достоверно установленный интервал времени формирования (по датировкам циркона) магматических комплексов урало-аляскинского типа на Урале составляет не менее 85 млн лет (460-375 млн лет).

Габброиды самой распространенной в ППУ габбровой серии комагматичны вулканогенным толщам Тагильской вулканогенной зоны (ТВЗ) и образуют с ними вулканоплутоническую ассоциацию.

Общая последовательность магматических событий в Тагильской мегазоне состоит в смене маловодного магматизма водным. Первый представлен в Платиноносном поясе ДКГ-серией и габбро-норитами, а в Тагильской вулканогенной зоне - недифференцированной базальтовой и контрастной базальт-риолитовой сериями с соответствующими интрузивными комагматами. Продуктами водного магматизма являются роговообманковые габброиды и сопровождающие их рогообманковые клинопироксениты и горнблендиты в ППУ и известково-щелочные вулканиты непрерывно-дифференцированной серии с интрузивными комагматами в ТВЗ. После почти 20 млн лет перерыва ордовикско-силурийский магматизм в Тагильской мегазоне завершается габбро-гранитоидной ауэрбаховской серией (405-400 млн лет назад), которой в Рефтинском массиве соответствует хомутинская. Магматиты этого возраста содержат ксенолиты альпинотиных ультрамафитов, следовательно, внедрились после обдукции последних.

Во второй половине девона над зоной субдукции возникает зона задугового спрединга, а восточнее - активная континентальная окраина. В зоне спрединга формируются породы МАГ-серии, в разной мере мигматитизированные, а на континентальной окраине водный базитовый магматизм и сопровождающий его анатексис дают начало ГТГГ-массивам, которыми начинается массовый гранитоидный магматизм Уральского орогена. Типичный представитель в окраинно-континентальной зоне северо-западного мегаблока - Верхисетский массив и его окружение.

В результате детальных изотопных исследований последних лет было установлено, что крупные ареалы интрузивных пород, часто объединенных в единые полиформационные массивы, представляют собой центры длительной эндогенной активности, которые функционировали в течение времени, сравнимого с продолжительностью геологических периодов. В северо-западном мегаблоке такой центр представлен Верхисетским ареалом, в который кроме одноименного массива входят Каменский, Шарташский, Шабровский и др. Их формирование начинается над зоной субдукции на активной континентальной окраине в позднедевонское время после завершения островодужного этапа эволюции Уральского орогена, а заканчивается в пермское время в коллизионной обстановке.

Длительный период формирования полиформационных массивов обусловлен сложным процессом их становления, в котором выделяются следующие этапы: 1) внедрение водной базитовой магмы; 2) частичная кристаллизация роговообманковых габброидов, обогащение остаточного расплава водой; 3) автомигматизация габброидов и образование главной массы тоналит-гранодиоритового расплава; 4) многоэтапная мигматизация (частичное плавление) тоналитов и гранодиоритов с образованием гранитного расплава; 5) формирование гранитной части массива, главный этап гидротермальной деятельности. В течение 100-50 млн лет такие центры служили стационарными источниками флюидов, обеспечивающими повышенный тепловой поток и тем самым магматическую активность. Продолжительность каждого эпизода интрузии, по-видимому, невелика, о чем говорит, в частности, устойчивый возраст зональных зерен первично-магматического циркона. Основное время занимают процессы анатексиса и предшествующего ему разогрева протолита.

Палеозойский анатексис на Урале происходил в условиях, близких к флюидонасыщенным, что обусловлено надсубдукционным положением зон анатексиса. Последствиями этого являются: 1) широкое распространение в гранитоидах субликвидусного эпидота, который кристаллизуется из гранитоидного расплава при содержании воды больше 7-8 мас.%; 2) отсутствие отрицательной европиевой аномалии вследствие раннего плавления плагиоклаза; 3) наличие биотитовых и амфиболовых реститов, обусловленное устойчивостью этих минералов в зоне анатексиса; 4) соответствие состава анатектичес-ких адамеллитов и гранитов гранитной котектике при содержании воды более 8 мас.%.

Судя по данным амфибол-плагиоклазового барометра, давление при массовом анатексисе габброидов составляет от 8-9 кбар в Каменском массиве до 5-6 кбар - в Верхисетском.

Коровый гранитный магматизм отвечает главной эпохе континентальной («жесткой») коллизии, начавшейся в позднем карбоне и сформировавшей Уральский ороген. Наибольшим распространением гранитные массивы пользуются в палеоконтинентальной зоне. В северо-западном мегаблоке гранитные массивы сложены бимодальной ассоциацией гранитов, цирконовый возраст которых составляет 290-280 и 260-250 млн лет. Субстратом гранитов первой группы (87Sr/86Srt = 0.704-0.7045, eNd = +3 ... -3) является вновь образованная кора, представленная в основном еще горячими гранитоидами ГТГГ-комплексов, а второй - породы допалеозойского фундамента (87Sr/86Srt = 0.706-0.709, eNd<0). Граниты отвечают по составу кварц-полевошпатовой эвтектике при давлении 4-5 кбар и РH2O = 0-8 0.9 Pобщ.

Граниты возрастом около 290 млн лет часто содержат ксенолиты габброидов, тоналитов и гранодиоритов предыдущего ГТГГ-этапа. По-видимому, это обилие включений пород ГТГГ-массивов обусловлено тем, что в большинстве случаев девонские гранитоиды представляют собой протолит пермских гранитов.

Реставрацию общей последовательности гранитного магматизма северо-западного мегаблока можно представить следующим образом.

1. Около 330-320 млн лет назад - формирование тоналит-гранодиоритовой части ГТГГ-массивов.

2. Примерно 300-280 млн лет назад - мигматизация и частичное плавление тоналитов и гранодиоритов при давлении 8-9 кбар на глубине 20-25 км с образованием гранитного расплава, часть которого обособляется в виде жильного материала в мигматитах, а часть формирует гранитные тела в ГТГГ-массивах и самостоятельные тела бедных радиогенным стронцием гранитов в массивах типа Адуйского и Мурзинского.

3. Примерно 260-250 млн лет назад - частичное плавление метаморфических пород фундамента и формирование обогащенных радиогенным стронцием гранитов, преимущественно слагающих западные части собственно гранитных массивов.

Разрыв между вторым и третьим этапами в 20-30 млн лет - это, по-видимому, то время, которое было необходимо для нагрева пород до температур гранитообразования метаморфитов фундамента.

Полный возрастной интервал магматической активности северо-западного мегаблока составляет 460-250 млн лет. Пространственно магматизм смещается с запада на восток (рис. 11.1). Островодужный по своей природе надсубдукционный магматизм при этом сменяется окраинно-континентальным и континентальным.