Реставрация термального режима орогена Урала

28.05.2020

Изложенные ранее особенности уральского магматизма позволяют оценить термальный режим орогена на разных стадиях его эволюции. Эти оценки, естественно, касаются только тех горизонтов, где происходило магмообразование, т. е. верхней мантии и нижней коры.

Котектический анализ магматических пород позволяет примерно оценить P-Т-условия магмообразования на разных этапах эволюции магматизма. «Сухие» (габбро-нориты) и «водные» (роговообманковые) габброиды разного возраста и из разных структурно-формационных зон Урала отвечают по валовому химическому составу двупироксен-плагиоклазовым котектикам при близком давлении - соответственно 15 и 14 кбар; давление водного анатексиса, продуктами которого являются тоналиты и гранодиориты, составляет 9-7 кбар, а водные пермские граниты соответствуют котектике при 5 кбар. Эти данные дают основание для оценки примерной минимальной глубины области мантийного магмообразования в 50-60 км, а корового - в 35-20 км. Такие самые общие оценки подтверждаются на конкретных объектах, которые рассмотрены в соответствующих главах.

Надсубдукционная природа магматизма Уральского подвижного пояса требует хотя бы краткой характеристики палеозон субдукции, которые в современной структуре представляют собой сутуры, сложенные в основном серпентинитовым меланжем. Суммируя данные по геологической истории Урала, можно отметить несколько разновозрастных зон палеосубдукции. Две из них, сопряженные с зоной Главного Уральского разлома, контролировали мантийный магматизм островодужного типа Тагильской (время функционирования 460-400 млн лет назад) и Магнитогорской (400-330 млн лет назад) мегазон. С расположенными восточнее Серовско-Маукской (380-290 млн лет) и Алапаевско-Сухтелинской (360-290 млн лет) сутурами связан окраинно-континентальный мантийно-коровый магматизм северо-западного и юго-восточного мегаблоков. Эти зоны палеосубдукции имели восточное падение, что подтверждается наличием четкой геохимической зональности, подобной той, что свойственна современным надсубдукционным магматитам. Существуют представления о наличии зон палеосубдукции с западным падением, сутуры которых располагаются в Зауралье. Эти разновозрастные и активные зоны субдукции на всей палеозойской геологической истории орогена служили источником стагнированных плит, которые не только меняли состав мантии под Уралом и охлаждали ее, но и служили постоянным источником воды. Последняя определяла магматическую активность и сам тип уральского магматизма.

Роль стагнированных плит подробно рассмотрена для Западно-Тихоокеанской треугольной зоны (ЗТТЗ), включающей территорию Индонезии, Филиппин и южной оконечности Азии, и представляющей собой часть будущего суперконтинента. Термальная активность этой зоны рассмотрена S. Maruyama с соавторами (2007), которые показали, что мантия ЗТТЗ от верхней границы до подошвы самая холодная на Земле. Тем не менее ЗТТЗ -наиболее активная магматическая зона планеты. Авторы объясняют это противоречие влиянием воды, которая даже в экстремально малых количествах определяет тип и интенсивность магматизма. По их данным, добавление 0.1 мас.% воды понижает температуру плавления на 200°К по сравнению с сухими условиями на глубине 200 км, а добавление 0.2 мас.% воды - на 500°К. Что касается вязкости, то введение 100-1000 ppm воды в оливин уменьшит вязкость на два порядка по сравнению с сухими условиями. Термальная структура ЗТТЗ, по мнению авторов, контролируется захороненными в процессе субдукции плитами, которые охлаждали мантию и служили источником воды. Ситуация в Уральском палеозойском эпиокеаническом орогене, спаявшем Восточно-Европейский и Азиатский кратоны, во много сходна с описанной для ЗТТЗ.

Выявленные особенности уральского палеозойского магматизма позволяют оценить P-T-параметры верхней мантии и коры в процессе эволюции подвижного пояса. Условия мантийного магмообразования в интервале 450-400 млн лет назад, происходящего на глубине около 50 км, позволяют определить температуру верхней мантии. Во время массового маловодного базитового магматизма (460-430 млн лет назад) она составляла 1300-1100 °С, во время преимущественно водного магматизма (425-400 млн лет назад) -1100-900 °C (рис. 11.19).

P-Т-параметры водного анатексиса роговообманковых габброидов (375-310 млн лет), продуктами которого были тоналиты и гранодиориты, составляли 7-9 кбар и 800±50 °С, определяя тем самым температуру нижней коры на глубине 25-30 км. Следующий этап водного анатексиса тоналитов и гранодиоритов, приведший к массовому гранитообразованию (290-250 млн лет назад), происходил при давлении около 5-6 кбар и температуре 700±50 °C на глубине около 20 км. Поскольку области анатексиса ограничены ареалами развития ГТГГ и гранитных массивов, то вне их температура на соответствующих глубинах не превышала 600-650 °С, т. е. была ниже температуры водного гранитного солидуса (см. рис. 11.19).

В случае адиабатического переноса тепла флюидом минимальные температуры верхней мантии Уральского надсубдукционного эпиокеанического подвижного пояса на глубине около 80 км можно предварительно оценить следующим образом: 450-425 млн лет назад - 1300±100 °С, 425-400 млн лет назад - 1100±100 °С, 375-250 млн лет назад - 900il00 °С.

Намеченные генеральные P-T-параметры палеозойской эволюции подвижного пояса нарушались такими событиями, как раннекаменноугольное рифтообразование, с которым связано формирование вулканоплутонических габбро-гранитоидных и базальт-риолитовых серий в Магнитогорской мегазоне (330-345 млн лет назад) и Валерьяновской зоне Зауралья (320-335 млн лет назад), и возникновение континентальных дуг, сопровождавшееся формированием кольцевых монцодиорит-гранитоидных интрузивов (335-330 и 285 млн лет назад). Эти события приводили к разрыву сплошности мантии и коры, падению давления и магмообразованию.

Преобладание водного типа магматизма свидетельствует о том, что температура верхней мантии и коры Уральского орогена была на 150-200 °C ниже, чем в окружающих океанических и континентальных областях. По этому параметру Уральский ороген сходен с Западно-Тихоокеанской треугольной зоной и относится к орогенам «холодного» типа. Особенности уральского магматизма могут быть использованы для идентификации подобных орогенов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна