книги / Региональная геология России (краткий курс)

В связи с богатством и разнообразием полезных ископаемых, заключенных в недрах Урала, его изучение началось еще в XVIII веке. Важную роль в нем сыграли исследования А.П. Карпинского, Ф.Н. Чернышева, А.А. Краснопольского, Н.К. Высоцкого.

Крупные достижения в изучении геологии Урала в советское время связаны с именами Д.В. Наливкина, В.Д. Наливкина, А.Н. Заварицкого, Н.С. Шатского, М.И. Гараня, И.И. Горского, А.В. Хабакова, Г.А. Смирнова, М.А. Камалетдинова, П.В. Васильева, О.А. Щербакова, И.В. Пахомова, В.И. Пахомова и др. Значительные исследования были проведены коллективом свердловских геологов и полярными геологами из Арктического института.

На протяжении последних 30 лет геология Урала успешно пересматривается с новых мобилистских позиций. В этом отношении важнейшую роль сыграли исследования А.В. Пейве, А.С. Перфильева, С.В. Руженцева, И.В. Хворовой, С.Н. Иванова, В.А. Маслова, Л.И. Белякова и др.

Урало-Новоземельская складчатая область разделяется на две системы: Уральскую и Пай-Хой-Новоземельскую.

Уральская герцинская складчатая система длиной

2200 км и шириной 100–400 км протягивается субмеридионально от Байдарацкой губы Карского моря на севере до северного Приаралья на юге. В пределах системы выделяются

(см. рис. 8.5): Предуральский краевой прогиб и герцинское складчатое сооружение Урала с западной миогеосинклиналь-

ной и восточной эвгеосинклинальной зонами. Границей между ними служит Главный Уральский разлом, представляющий собой полосу серпентинитового меланжа.

Предуральский краевой прогиб шириной 50–100 км протягивается вдоль западного борта всего Урала, кроме Мугоджар. Он состоит из нескольких впадин глубиной до фундамента от 5–8 до 10–12 км, разделенных седловинами, нередко горстообразными (Каратау, Полюдов кряж).

С севера на юг прослеживаются впадины: Косью-

Роговская (Воркутинская), Печорская, Уфимско-Соликамская

и Бельская. Вдоль юго-западного края Пай-Хоя в триасе зало-

жилась Коротаихская впадина.

141

В поперечном сечении Предуральский прогиб имеет асимметричное строение. С востока на него надвинуто сооружение Урала, а выполняющие его палеозойские отложения в восточной части смяты в асимметричные брахиформные или линейные складки, осложненные чешуйчатыми надвигами. Внешняя зона на границе с платформой маркируется флексурой и цепочкой нижнепермских рифов, протягивающихся вдоль всего прогиба, за исключением крайнего севера. В ходе своего развития прогиб непрерывно мигрировал к западу, как бы «накатываясь» на Русскую плиту.

Прогиб выполнен преимущественно мощной толщей пермских отложений, среди которых распространены морские (в низах) и континентальные (в верхах) отложения (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Схема соотношения фаций в Предуральском краевом прогибе (по В.Д. Наливкину): верхняя пермь: 1 – континентальные красноцветные отложения; нижняя пермь: 2 – лагунные гипсоносные отложения, 3 – соль, 4 – песчаники (а) и конгломераты (б), 5 – глины, 6 – известняки, 7 – рифовые массивы

В некоторых впадинах, например Уфимско-Соликамской, развитие прогиба началось в среднем и продолжалось в позднем карбоне, когда накапливались терригенные молассы (до 1 км). А в Бельской впадине в позднем карбоне в некомпенсированном прогибе отлагались маломощные (до 150 м) карбонатно-глинистые глубоководные осадки. В нижней перми (кунгурский ярус) развита мощная соленосная толща, к северу замещающаяся угленосной.

С позднего карбона и особенно с начала перми резко усиливается воздымание Урала и прогиб еще больше расширяется к западу. Верхняя пермь представлена в основном континентальными красноцветными молассами.

142

Герцинское складчатое сооружение Урала четко подразделяется на две продольные зоны: зону западного склона Урала, относительно приподнятую и практически лишенную вул-

канических пород, и зону восточного склона Урала, макси-

мально прогнутую и характеризующуюся широким развитием раннегеосинклинального основного вулканизма и интрузивного магматизма. В западной зоне выделяются (с запада на восток): Башкирский антиклинорий, Зилаирский синклинорий и Уралтауский (Центрально-Уральский) антиклинорий.

Башкирский антиклинорий сложен в основном мощным комплексом терригенно-карбонатных пород рифея и несогласно залегающего венда. Выше также несогласно залегают существенно карбонатные сравнительно маломощные отложения силура, девона и карбона, первоначально покрывавшие весь антиклинорий, но в эпоху герцинской складчатости подвергшиеся сжатию вместе с его рифейско-вендским комплексом и почти повсеместно размытые.

Зилаирский синклинорий выполнен мелководными терри- генно-карбонатными толщами ордовика–среднего девона, замещаемыми восточнее глубоководными кремнисто-глинис- тыми отложениями и мощной граувакковой зилаирской серией верхнего девона–низов карбона, перекрытой в его южной части средне-верхнекаменноугольным флишем.

Уралтауский антиклинорий прослеживается по простира-

ми, метаморфизованными в условиях зеленосланцевой и амфиболитовой фаций и смятыми в сильно сжатые линейные складки, осложненные продольными надвигами.

Главный Уральский глубинный разлом отделяет антиклинорий УралТау от Магнитогорского синклинория, входящего в Восточную зону. В современном структурном плане, сложившемся к концу герцинского цикла, эта зона состоит на Южном Урале из Магнитогорского, Восточно-Уральского и Тюменско-Кустанайского синклинориев, разделяющих их Урало-Тобольского и Зауральского антиклинориев, а также приуроченного к зоне Главного Уральского разлома габброперидотитового пояса, протягивающегося вдоль всего Урала.

143

Последний рядом геологов трактуется сейчас как офиолитовый комплекс, сложенный породами верхней мантии и нижних частей коры океанического типа.

Магнитогорский синклинорий – это сложно построенный прогиб шириной до 100 км, выполненный мощными вулкано- генно-осадочными толщами ордовика–среднего карбона. Южное продолжение синклинория в Мугоджарах выполнено в основном отложениями среднего девона, типичными для коры океанского типа, а также породами верхнего девона–нижнего карбона.

Урало-Тобольский (Восточно-Уральский) антиклинорий

прослеживается от южного окончания Урала до Среднего Урала, а его северное продолжение трассируется под мезозойскокайнозойским чехлом по геофизическим данным. На самом юге, где антиклинорий называется Мугоджарским, он наиболее приподнят и сложен гнейсами, амфиболитами, сланцами

икварцитами раннего докембрия, которые еще южнее скрываются под чехлом Северо-Устюртского массива.

Восточно-Уральский синклинорий, как и Магнитогорский,

представлен вулканогенно-осадочными толщами силура, девона и низов карбона и несогласно залегающими угленосными

итерригенно-карбонатными отложениями карбона. Комплекс прорван интрузиями габброидов и гранитов.

Восточнее, в долинах Тобола и его притоков, вскрывается Зауральский антиклинорий. Как и Восточно-Уральский синклинорий, он продолжается под мезозойско-кайнозойским чехлом к югу от Аральского моря, где они образуют западные зоны фундамента Северо-Туранской плиты.

Самая восточная, скрытая под чехлом и пограничная с каледонидами Казахского нагорья зона Южного и Среднего Ура-

ла – Тюменско-Кустанайский синклинорий – сложена несо-

гласно залегающими на каледонском складчатом основании

терригенно-карбонатными толщами верхнего девона–турне и мощной визейско-серпуховской вулканогенной серией, прорванной гранодиоритовыми массивами.

На северном продолжении Магнитогорского синклинория на Среднем и Северном Урале лежит Тагильский синклинорий, в котором вулканизм завершился в силуре, девон представлен осадочными отложениями, а карбон отсутствует.

144

Строение зоны Полярного Урала, вытянутой с юго-запада на северо-восток, отличается присутствием выступов дорифейского фундамента, мощным развитием офиолитового комплекса и большим масштабом герцинских надвигов и покровов.

В Центрально-Уральской антиклинорной зоне из-под вул-

каногенно-осадочного рифейско-вендского комплекса выступают два поднятия, сложенные дорифейскими метаморфитами, – Кожимское в южной части Полярного Урала и Харбейское в его северной части.

Урал, особенно Южный, характеризуется высокой степенью изученности. Однако в последние 20–30 лет классические концепции тектоники Урала о строго унаследованном и фиксированном развитии узких продольных зон, разграниченных длительно живущими вертикальными разломами (А.Н. Заварицкий, Д.В. Наливкин, И.И. Горский и др.), подверглись коренному пересмотру, заключающемуся в признании покровного строения Урала и заложения геосинклинали на коре океанического типа (А.В. Пейве, М.А. Камалетдинов, В.И. Пучков и др.).

На начальной стадии палеозойской истории континентальная кора в пределах современного Урала подвергалась горизонтальному растяжению и деструкции и в ней возник ряд грабенообразных впадин долготного, а на Полярном Урале – северо-восточного и северо-западного простираний. В них накапливались толщи кластических континентальных и мелководных осадков и происходили извержения базальтов контрастного состава. В Восточной зоне, испытавшей наиболее сильное растяжение, к концу начальной, рифтоподобной стадии континентальная кора была не только сильно утонена и раздроблена, но и разорвана на блоки, между которыми образовалось несколько раздвиговых зон с океанской корой, реликтами которой являются офиолиты. Некоторые исследователи допускают, что ширина раздвиговой зоны достигала сотен или даже первых тысяч километров («Уральский палеоокеан»). Другие полагают, что это были значительно более узкие (десятки километров) троги с «океаническими» глубинами дна.

В этом отношении представляют интерес результаты изучения палеозойских осадочных и осадочно-вулканогенных

145

комплексов Южного Урала. Установлено (Г.А. Мизенс), что

всреднем девоне после столкновения микроконтинента Уралтау с островной дугой произошло смещение сейсмофокальной зоны в океан с изменением полярности с востока на запад (в современных координатах). На основе новой зоны субдукции сформировалась Магнитогорская островная дуга, а в ее тылу – задуговый бассейн, шириной, вероятно, не менее 100– 150 км, длиной более 300 км. Признаки спрединга литосферы присутствуют только на самой ранней стадии развития дуги –

впервой половине живета имел место рассеянный спрединг. В дальнейшем бассейн развивался по типу рифтингового на эпиокеаническом фундаменте.

Уральское складчатое сооружение в основном было сформировано к концу перми. Возникновение и заполнение остаточного глубоководного прогиба, время заложения Предуральского краевого прогиба отражают флишевые формации. В триасе и юре горизонтальное сжатие сменилось растяжением

собразованием новых или регенерированных некоторых ранее возникших впадин. На протяжении мелового периода и большей части кайнозоя основная часть Уральского сооружения оставалась слабо приподнятой и подвергалась денудации с образованием кор выветривания. В палеогене Урал претерпел некоторое опускание, результатом которого явилось наступление моря на его восточную окраину. В неоген–четвертичное время герцинская складчатая система Урала испытала некоторую тектоническую активизацию (как «отзвук» альпийского орогенеза). Южный, северный и полярный сегменты ее Западной зоны подверглись сводово-глыбовому воздыманию до 1–1,8 км. Произошло обновление горного рельефа, который сохранился до настоящего времени.

Урал принадлежит к наиболее богатым различными полезными ископаемыми областям России. Но многие длительно эксплуатировавшиеся месторождения в настоящее время сильно истощены. На Урале сосредоточено больше сотни месторождений железных руд различного генезиса. С мощными доломитовыми толщами рифея связаны залежи сидеритовых и магнетитовых руд в Башкирском антиклинории (Бакальское, Инзерское и др. месторождения). Скарновые месторождения

146

магнетитовых руд приурочены к контактам герцинских гранитоидов с нижнекаменноугольными известняками (горы Магнитная, Высокая, Благодать) и осадочно-вулканогенной толще карбона (Соколовско-Сарбайский район), а также к мезозойской коре выветривания (Орско-Халиловский район). На Среднем Урале в габбро-перидотитовых интрузиях находятся многочисленные месторождения титаномагнетита (Первоуральское, Качканарское, Кусинское), платины, осмия и иридия. На Южном Урале и в Мугоджарах известны месторождения хромита (Донская группа). С поясами ультрабазитов генетиче-

ски связаны залежи никеля, кобальта, платины, талька, асбеста.

На Среднем и Южном Урале располагаются сотни месторождений колчеданных медных и медно-цинковых руд, образующие меденосный пояс длиной почти в 1000 км. Они связаны с вулканическими формациями силура и девона в Тагильском, Магнитогорском и других синклинориях Восточной зоны, а также в Сакмарской зоне. К наиболее известным относятся Блявинское, Сибайское, Турьинское и другие месторождения.

В Магнитогорском прогибе находятся месторождения марганца, приуроченные к яшмово-кремнистым горизонтам девона.

Залежи бокситов приурочены в основном к девонским карбонатным толщам Тагильского прогиба (группа месторождений «Красная Шапочка»).

Еще с XVIII в. на Урале разрабатываются месторождения золота. Они связаны с кварцевыми жилами в герцинских гранитоидных интрузиях Восточной зоны Урала. Наибольшей известностью пользуются Березовское, Кочкарское и др. месторождения. Кроме коренных месторождений разрабатываются и россыпные.

Из нерудного сырья следует назвать месторождения магнезита в доломитах нижнего рифея Башкирского антиклинория (Бакал, Сатка), асбеста (Баженовское, Алапаевское месторождения) и талька (Шабровское месторождение) в серпенти-

нитовых массивах, галита, калийных и магниевых солей

в кунгурских отложениях Предуральского прогиба (Соликам-

147

ское месторождение), горного хрусталя, различных драгоценных камней, малахита (в железной шляпе медноколчеданных месторождений), яшм (в девоне Магнитогорского прогиба).

С гипербазитовыми телами на Урале генетически связаны также россыпи алмазов.

Залежи каменных и бурых углей распространены по всему Уралу и приурочены к палеозойским и мезозойским отложениям. Важнейшее значение имеет Воркутинский каменноугольный бассейн в пермских отложениях Полярно-Уральского сегмента краевого прогиба, меньшее значение – месторождения антрацитов в южной части Урало-Тобольского антиклинория (Полтаво-Брединское, Егоршинское). Старейшее Кизеловское месторождение, долгое время являвшееся базой металлургической и химической промышленности Западного Урала, ныне уже практически отработано и не эксплуатируется. С верхнетриасовыми и частично с юрскими отложениями грабенов связаны крупные буроугольные месторождения Челябинского бассейна, в котором мощность угленосной толщи превышает 2 км. К отложениям палеогена и неогена приурочены бурые угли в Башкирском Приуралье.

Месторождения нефти и газа, распространенные в восточной части Русской плиты, заходят также в пограничные части Предуральского прогиба, где они связаны с погребенными нижнепермскими рифовыми массивами (Ишимбай). Нефтяные месторождения известны также в девонских и каменноугольных отложениях в принадвиговых антиклинальных структурах на восточном крыле северного сегмента прогиба (Вуктыл и др.).

На Урале имеется значительное количество минеральных источников (высокоминерализованные сероводородные воды курорта Ключи, старейший курорт Урала – Нижне-Сергинский с хлоридно-натриевыми слабосероводородными водами).

Пай-Хойско-Новоземельская складчатая система пред-

ставляет собой выпуклую к западу дугу шириной 50–120 и длиной 1500 км, образованную невысокой грядой Пай-Хоя, островом Вайгач, Южным и Северным островами Новой Земли (см. рис 8.5). В структуре системы различаются три антикли-

нория: Пай-Хойский, Южно-Новоземельско-Вайгачский и Се-

148

веро-Новоземельский. Между двумя первыми на Новой Земле располагается Кармакульский синклинорий. К востоку от ПайХоя в ранней перми возник Байдарацкий прогиб, выполненный нижнепермской молассой, а к западу – Коротаихский, выполненный пермскими и триасовыми молассами.

В рассматриваемой системе выделяются рифейсконижнекембрийский комплекс, деформированный и слабо метаморфизованный в эпоху позднебайкальской или салаирской складчатости и несогласно перекрывающий его мощный комплекс терригенных и карбонатных отложений ордовика, среднего, позднего палеозоя и триаса, смятый в раннекиммерийскую эпоху (перед юрой).

Из полезных ископаемых Пай-Хойско-Новоземельской системы заслуживают внимания стратиформная марганцевая минерализация в сланцах нижней перми, проявления меди,

сульфидов серебра, свинца и цинка, связанные с девонскими базальтами и долеритами, флюоритовая минерализация в зонах разломов и угольные залежи в пермских отложениях Коротаихской впадины.

С позиции тектоники литосферных плит Урало-Ново- земельская складчатая область возникла на месте бывшего океана и расположенных внутри него островных дуг [9]. Уральский палеоокеан был унаследован от позднедокембрийского Доуральского океана и развивался на месте раскола окраины Восточно-Европейского континента. Палеомагнитные и кинематические данные позволяют определить размер Палеоуральского океана в 3000 км, т.е. он был соизмерим с таким современным океаном, как Атлантический. Надежно реконструируется вторая половина истории Урала, начиная со среднего девона, когда происходило закрытие палеоокеана и столкновение (коллизия) континентов. Подавляющая часть прежней океанической коры была поглощена в зонах субдукции, поэтому складчатый Урал состоит из нагромождения островодужных комплексов и блоков сиалического основания континентов и микроконтинентов, которые в силу плавучести сохранились от поглощения в зонах субдукции. Главные по- кровно-складчатые деформации, определившие современный структурный рисунок Урала с общей вергентностью и движе-

149

нием тектонических покровов к западу, были связаны с продолжавшимся 90 млн лет столкновением континентов. Вся последующая история Урала в мезозое и кайнозое заключалась в его разрушении, пенепленизации и формировании кор выветривания. Урал входил в это время в состав Лавразии. В новейшее время он подвергся небольшой активизации.

Резко изогнутая форма Вайгача и Новой Земли была создана в начале триаса, по-видимому, в результате вдавливания выступа Сибирского континента в окраину Восточно-Евро- пейской платформы.

Контрольные вопросы

1.Как тектонически районируется Урало-Новоземельская складчатая область?

2.Назовите и покажите на геологической карте главные структурные элементы Уральской и Пай-Хойско-Новоземель- ской систем.

3.Какие полезные ископаемые связаны с отложениями этих систем?

4.Как трактуется история формирования структуры Урало-Новоземельской складчатой области с мобилистских позиций?

8.5. Таймыро-Североземельская складчатая область

Эта область занимает самый северный полуостров Азиатского материка – Таймыр и лежащий к северу от него архипелаг Северная Земля, состоящий из четырех больших и ряда мелких островов (рис. 8.7). В связи с приполярным расположением и трудной доступностью рассматриваемая область и особенно острова Северной Земли, впервые обследованные и положенные на карту лишь в начале 30-х годов прошлого века, пока еще слабо изучены. Систематическое исследование этой области, начатое в 20–30-х годах Н.Н. Урванцевым, было продолжено в послевоенный период М.Г. Равичем, Ю.Е. Погребицким и другими геологами.

В структуре области выделяются Северо-Таймырская система байкалид, Североземельская система каледонид и зона

150