Динамика, геологическая эволюция и экономический потенциал горно-складчатых поясов ЕвразииНИР

Dynamics, geological evolution and the economic potential of mountain-fold belts of Eurasia

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Палеозойские коллизионные события на восточной границе Восточно-Европейской платформы и их экономический потенциал. Мезозойско-кайнозойские тектонические события на восточной границе Восточно-Европейской платформы.
Результаты этапа: В результате проведенных работ были выполнены запланированные исследования и получены ожидаемые результаты. 1. Раннеархейские датировки в гнейсах стратифицированной части тараташского комплекса, скорее всего, относятся к детритовым цирконам размываемых раннеархейских пород. 2. Для плутонических пород, ассоциированных с тараташским комплексом (шигирский, тураташский, аршинский комплексы и другие), наиболее вероятен раннепротерозойский возраст (2050±10 млн лет), примерно совпадающий с возрастом мигматизации. 3. Заключительным этапом формирования тараташского комплекса стало образование широких зон раннепротерозойских (~1850 млн лет) бластомилонитов в условиях ретроградного метаморфизма амфиболитовой и зеленосланцевой фаций. 4. Анализ известных на сегодня данных позволяет сформулировать общие закономерности в строении зоны Карантравского надвига и аналогичных ему структур. Степень дислоцированности пород, выраженная в сложности и разнообразии мезоструктурных элементов, находится в прямой зависимости от расстояния до крупных надвигов. Вблизи надвигов она максимальна, но убывает по мере удаления от них. По результатам проведенных исследований опубликована и находится в печати серия работ в журналах, учитываемых ВАК, а также Scopus и Web of Science.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Палеозойские коллизионные события на восточной границе Восточно-Европейской платформы и их экономический потенциал. Мезозойско-кайнозойские тектонические события на восточной границе Восточно-Европейской платформы.
Результаты этапа: 1. Одним из важнейших палеозойских коллизионных событий на Южном Урале было формирование крупнейшего индентора, представляющего собой выступ фундамента Восточно-Европейской платформы (Тараташский блок), который нарушил меридиональную складчатую структуру Урала, создав так называемый Миасский синтаксис. Этот фактор существенно повлиял на формирование структуры Предуральского краевого прогиба и распределение фаций его верхнепалеозойского заполнения. Показано также, что кинематическая история Тараташского блока складывается из двух фаз: 1) эксгумация в середине рифея в условиях растяжения; 2) формирование индентора в позднем палеозое в условиях сжатия. 2. 1. В мезозойско-кайнозойское время деформационные обстановки на территории Среднего и Южного Урала заметно менялись 2. Начало заключительного (современного) тектонического этапа в области сочленения Южного Урала и Уфимского плато близко к началу четвертичного времени (2.6 млн лет). Структурно оно выражено как сжатие поперек правого изгиба регионального левостороннего сдвига. 3. В регионе развиты образования всех разделов и звеньев четвертичной системы 4. Известные в районе поверхности выравнивания, более высокие, чем 4 – 5 надпойменная террасы главных рек региона, определенно имеют до четвертичный возраст. 5. Аллювий пойменных террас и первой надвойменной террасы развиты повсеместно и зачастую образуют единую толщу. 6. Долинные расширения Ая и Юрюзани севернее Айлинско-Аршинской ступени связаны с локальными погружениями в системах малых впадин, трассирующих переходную область между горными сооружениями Южного Урала и структурно-эрозионной Айско – Сылвенской депрессией. 7. Транзитные впадины развиваются в хрупкой транстенсивной обстановке, за счет вязкого растяжения (lateral spread) в подстилающих пластинах древних надвиговых систем. Их днища погружаются ступенчато, неоднородно, и это приводит к тому, что продольные профили речных пойм оказываются положе генерального руслового профиля. Это отчётливо сказывается в характере аллювиальной седиментации в транзитных впадинах.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Палеозойские коллизионные события на восточной границе Восточно-Европейской платформы и их экономический потенциал. Мезозойско-кайнозойские тектонические события на восточной границе Восточно-Европейской платформы.
Результаты этапа: 1. В результате исследований для дайки гигантопорфировых андезитов Тараташского выступа Юного Урала впервые был получен достаточно достоверный изотопный возраст – 71±1 млн лет, что отвечает началу маастрихта. Сведений о магматизме этого времени на Западном склоне Южного Урала в опубликованной и фондовой литературе мы не обнаружли. Так что это, видимо, первые данные о возможном мезозойском магматизме этого региона. Практически все изученные кристаллы цирконов, для которых определен мезозойский возраст, характеризуются невысоким содержанием урана. Гигантопорфировые андезиты прорывают дайки докембрийских габброидов и резко отличаются по своему облику от всех прочих даек Башкирского мегантиклинория вообще и Тараташского выступа в частности. 2. Симская мульда представляет собой пологий прогиб, сформировавшийся на крупном, сложнопостроенном Каратау-Сулеймановском поднятии Башкирского мегантиклинория Южного Урала. Механизм ее формирования представляется следующим образом. В условиях общеуральского субширотного сжатия весь Каратау-Сулеймановский блок за счет клиновидной морфологии оказался выдавленным не только вверх, но и латерально – на север – по сопряженным сдвиговым зонам. Доминирующей, вероятно, была Первомайская зона правосторонней транспрессии, параллельная Катавско-Юрюзанской правосдвиговой зоне и развивавшаяся в обстановке простого сдвига. Ашинский левый сдвиг, по сути, представляет собой скол, формировавшийся в обстановке чистого сдвига и осложненный положительными структурами «конский хвост». Особенности распределения полей напряжения в пределах Катавско-Юрюзанской взбросо-сдвиговой зоны состоят в следующем. Непосредственно в зоне конкретного разрыва резко преобладают касательные напряжения, которые фиксируются по структурным парагенезам, характерным для зон транспрессии, а на удалении от разрывов в обоих их крыльях касательные напряжения не проявлены, а имеющиеся структурные парагенезы связаны только с нормальными напряжениями. Вблизи разрывов обычно тоже преобладают нормальные напряжения, но отмечаются и локально выраженные касательные. 3. В целом, современный Урал имеет ломаные очертания, которые, так или иначе, отвечают его современной структуре. Основная структурная ось орогена – Главный уральский разлом (ГУР) – играет важнейшую роль и в морфологии горного сооружения. Область максимальных вы- сот Южного Урала находится, в основном, западнее ГУР и приурочена к полю распространения рифейских и более древних комплексов, кото- рая расположена над изгибом ГУР. Сам разлом наклонен на восток. Такой структурный рисунок, в котором область максимальных под- нятий соответствует относительно короткому диагональному (северо- восточному) отрезку разлома, а его меридиональные продолжения от- носительно опущены, может соответствовать различным деформацион- ным обстановкам. Это может быть однонаправленное (моновергентное) пододвигание, при котором изгиб играет роль правого трансферного сдвига; это может быть встречное дивергентное пододвигание с правым трансферным сдвигом, и третий вариант – изгиб левостороннего регио- нального левого сдвига с образованием структур выдавливания (pushup) в области изгиба. Эти модели актуальны для разных этапов развития орогена. Вариант с мо- новергентным пододвиганием с запада на восток (в современных коор- динатах), отвечающий расположению палеозойских краевых прогибов, может соответствовать позднепалеозойской–раннекиммерийской оро- гении Урала. Вариант со встречным пододвиганием и образованием двух противонаправленных структурных дуг, соответствует располо- жению альпийских впадин (краевых прогибов) и соответствует главной, аттической фазе альпийской эпохи. Последний вариант, отвечающий современной морфологии Южного и Среднего Урала, с локальной зо- ной максимальных поднятий на диагональном отрезке в целом субме- ридионального сдвига, может соответствовать предчетвертичной (роданской) тектонической фазе.
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Палеозойские коллизионные события на восточной границе Восточно-Европейской платформы и их экономический потенциал. Мезозойско-кайнозойские тектонические события на восточной границе Восточно-Европейской платформы.
Результаты этапа: 1. Среди рифейско-вендских дайковых комплексов основного состава, секущих докембрийские толщи Башкирского мегантиклинория (Южный Урал), одним из самых распространенных является кургасский габбро-долеритовый ранне-среднерифейский комплекс. В работе собраны и обобщены данные по изотопным датировкам, петрологическим и геохимическим особенностям пород кургасского комплекса. Впервые показано наличие региональной геохимической зональности в породах комплекса, которая выражена в уменьшении содержаний SiO2 с севера на юг вдоль Башкирского мегантиклинория, и увеличении содержаний MgO в этом направлении, что авторами связывается с увеличением проницаемости коры к югу при раскрытии Машакской рифтогенной структуры. Получены новые изотопные датировки для дайки, секущей саткинскую свиту нижнего рифея – 1318±10 (40Ar-39Ar), тела в зоне экзоконтакта Бердяушского массива гранитов рапакиви – 1349±11 млн лет (U-Pb) и для дайки андезитов среди метаморфитов тараташского комплекса – 1365.6±6.6 млн лет (U-Pb). Эти данные, в сочетании с полученными ранее, указывают на формирование комплекса на достаточно большом протяжении времени – как минимум от 1385 до 1318 млн лет, что отвечает началу среднего рифея. Полученный возраст для дайки, секущей контактовую зону Бердяушского массива, позволяет предполагать, что к этому моменту массив уже в значительной мере кристаллизовался и вышел в условия хрупкой деформации. 2. Западный склон Южного Урала отличается очень слабой сейсмичностью. Последние землетрясения с магнитудой дольше 4 баллов произошли 4 и 29 сентября 2018 года в районе города Катав-Ивановск. По данным IRIS (Incorporated Research Institutions for Seismology, USA) с 1990 года по настоящее время на Южном Урале зафиксировано 54 землетрясения, из которых только 5 землетрясений имели магнитуду более 4 балов, причем два из них произошли еще 28 мая 1990 года. Таким образом, между более или менее серьезными землетрясениями прошло почти 20 лет. Структурные особенности района землетрясений. Упомянутые землетрясения были локализованы в зоне сочленения Башкирского мегантиклинория, сложенного рифеем, и Предуральского краевого прогиба. Непосредственно эпицентры землетрясений локализованы в довольно узкой Катавско-Юрюзанской зоне, ограниченной двумя крупными разрывами восток-северо-восточного простирания: Сулеинским и Бакало-Саткинским. Кинематика этих разрывов детально изучена нами ранее на нескольких объектах по мезоструктурным элементам. Основные выводы из проведенных исследований, важные для решения задач настоящей работы, сводятся к следующему. Складчатая структура рифейских комплексов во многом подчеркивает правосторонние смещения по всей этой зоне: картируются многочисленные Z-образные подвороты слоёв, а также реальные правосторонние смещения маркеров. Среди изученных мезоструктур наиболее четко проявлены: зеркала скольжения взбросового и надвигового типов; SF-текстуры; кливаж, в том числе – кливаж плойчатости, тектонические брекчии; трещины отрыва; кинкбанды; сколы; кулисные жилы. По этим мезоструктурам восстановлены палеополя напряжения и кинематика разрывов. Во всех случаях ось сжатия оказалась ориентированной по направлению северо-запад – юго-восток (азимут простирания 300–345°). Она либо горизонтальна, либо слабо наклонена на юго-восток. Напряжение растяжения и среднее напряжение близки друг к другу. Одно из них, как правило, ориентировано почти горизонтально, а другое почти вертикально. Вместе с тем выяснилось, что такая картина наблюдается только на некотором удалении от разрывов. Непосредственно же в зоне каждого разрыва хорошо проявлены и касательные напряжения, которые фиксируются по структурным парагенезам, характерным для зон правосторонней транспрессии. Это позволяет интерпретировать Сулеинский и Бакало-Саткинский разломы как правосторонние взбросо-сдвиги. В мелких карьерах на северо-восточной окраине Катав-Ивановска, непосредственно в зоне Бакало-Саткинского разлома вскрыта пачка серых мелкокристаллических известняков зигазино-комаровской свиты среднего рифея с частыми прослоями темно-серых, почти черных углеродистоглинистых, реже кварц-серицитовых и глинистых сланцев общей мощностью до 40 м. Они интенсивно тектонизированы (местами превращены в тектонические брекчии) и смяты в мелкие дисгармоничные складки. В пределах обнажения фактически наблюдаются только хаотически расположенные обрывки складчатой структуры, осложненной малоамплитудными надвигами и взбросами юго-западной вергентности. В дезинтегрированной массе встречаются крупные обломки известняков угловатой или оглаженной формы, часть пластов известняков будинирована. Местами пласты смяты в мелкие складки гофрировки с круто залегающими шарнирами. Таким образом, зона Бакало-Саткинского разлома представляет собой тектонический меланж, сформированный в несколько этапов деформаций. Отдельно стоит вопрос о возрасте описанных деформаций. Известно, что в северо-западной части Башкирского мегантиклинория палеозой залегает на рифее с существенным размывом, но с параллельным несогласием, то есть описанные деформации не могут быть допалеозойскими. Вероятнее всего, формирование структуры этой части Башкирского мегантиклинория произошло в позднем палеозое во время уральской коллизии, которая началась на границе башкирского и московского веков. Основные параметры Катав-Ивановских землетрясений 2018 года. Первое землетрясение произошло 5 сентября в 03 часа 58 минут местного времени. По данным ФИЦ ЕГС РАН (Федеральный исследовательский центр единой геофизической службы Российской академии наук) координаты эпицентра землетрясения: 54°34'48'' с.ш. и 57°46'48'' в.д. Магнитуда (Mb) – 5.4 балла. В течение последующих суток было зарегистрировано 19 афтершоков, в том числе один (координаты: 54°34'12'' с.ш. и 57°48'00'' в.д.) магнитудой – 4.7. Данные различных геологических служб относительно координат эпицентров существенно различаются. Так, по данным USGS (Геологическая служба США) координаты эпицентра основного события: 54°47'06'' с.ш. и 57°58'05'' в.д. (Mb – 5,4), а координаты самого сильного афтершока: 54°42'11'' с.ш. и 58°04'30'' в.д. (Mb – 4.2). Координаты эпицентра основного землетрясения по данным EMSC (ЕвропейскоСредиземноморский сейсмологический центр): 54°44'24'' с.ш. 58°06'36'' в.д. Все службы оценивают землетрясение как малоглубинное – 10 км. Относительно координат эпицентра землетрясения 29 сентября данные разных служб также расходятся: ФИЦ ЕГС РАН: 54°44'24'' с.ш. 57°51'00'' в.д. (Mb – 4.4); EMSC: 54°49'48'' с.ш. 58°06'00'' в.д. (Mb – 4,2); USGS: 54°44'52'' с.ш. 58°00'50'' в.д. (Mb – 4.4). Разнятся и оценки механизма очага землетрясений. Согласно данным ФИЦ ЕГС РАН механизм очага землетрясения 4 сентября 2018 г., землетрясение возникло под действием близких по величине напряжений сжатия (ориентированы на юг-юго-восток по азимуту (Аз) 154°) и растяжения (ориентированы на запад-юго-запад (Аз 243°)). При этом нодальная плоскость NP1 простирается на запад-северо-запад (Аз 285º), а нодальная плоскость NP2 – на север-северо-восток (Аз 16–22°). Смещение по плоскости NP1 – правосторонний сдвиг, а по плоскости NP2 – левосторонний сдвиг. Несколько иная интерпретация дается Национальным центром информации о землетрясениях Геологической службы США (USGS NEIC). Предполагается, что в очаге землетрясения преобладали напряжения сжатия, ориентированные на юго-восток (Аз 137°). При этом смещение по плоскости NP1 (Аз 264) – правосторонний взбросо-сдвиг, а по плоскости NP2 (Аз 247) – как левосторонний взбросо-сдвиг. Немецкий исследовательский центр наук о Земле (Германия, GFZ) предлагает еще один вариант механизма очага землетрясения. Считается, что в очаге преобладали напряжения сжатия, ориентированные по азимуту 153°. Смещение по нодальным плоскостям NP1 (Аз 247) и NP2 (Аз 60) интерпретируется как взбросовое. Обсуждение материала. Первое, что бросается в глаза – значительные расхождения в определении координат эпицентров, определенных разными службами, причем разница достигает 25–30 км. Вероятно, это связано с использованием различных сетей регистрирующих станций. Особенно важно то, что в меридиональных секторах от эпицентров станций практически нет. Вместе с тем большая часть координат эпицентров довольно кучно располагаются в 10–20 км западнее г. Катав-Ивановск. Наиболее далеки от скопления эпицентры, координаты которых получены в ФИЦ ЕГЦ РАН. Тем не менее, и они располагаются в зоне БакалоСаткинского взбросо-сдвига. Что касается механизмов очага землетрясения, то, несмотря на различия, в их интерпретации имеются и сходные черты. Так, пространственное положение оси сжатия в разных вариантах примерно совпадает: эта ось имеет северо-западное простирание, причем она либо горизонтальна, либо полого погружается на юго-восток. Кроме того, простирание оси растяжения примерно одинаково в двух случаях, и только в варианте взбросов она ориентирована практически вертикально. Направление смещения по нодальным плоскостям варьирует от сдвигов до взбросов, причем направление сдвигания по ним совпадает в обоих вариантах, предусматривающих сдвиговую компоненту, а в двух других вариантах совпадает взбросовая компонента. При этом положение в пространстве промежуточной оси варьирует очень значительно. Сравнение полей напряжения, вычисленных при определении механизмов очагов землетрясений, и выявленных при анализе мезоструктурных элементов Бакало-Саткинской зоны разломов позволяет сделать вывод об их принципиальном сходстве. Прежде всего, обращает на себя внимание близкая пространственная ориентировка осей сжатия (северо-западное простирание, субгоризонтальное залегание). Пространственное положение взбросо-сдвигов хорошо коррелируется с положением нодальной плоскости NP1 в интерпретации «взбросы» (GFZ). Выбор нодальной плоскости, совпадающей с разломом, инициирующим землетрясение, как правило, лежит на интерпретаторе-геологе. В случае Катав-Ивановских землетрясений 2018 года этим разломом с очевидностью является Катавско-Юрюзанская зона. С этой же зоной связаны и землетрясения 1990 года с магнитудой 4.5, произошедшие в 65 километрах северо-восточнее. Выводы. Таким образом, выясняется, что обстановка правосторонней транспрессии, при которой сформировалась структура северо-западной части Башкирского мегантиклинория, сохраняется и в настоящее время. Современные хребты имеют то же северо-восточное простирание, то есть рельеф поддерживается за счет северо-западного сжатия. Многочисленные мелкие поперечные долины на склонах хребтов, скорее всего, фиксируют северо-восточное растяжение. Разрывам соответствуют протяженные долины того же простирания.
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Палеозойские коллизионные события на восточной границе Восточно-Европейской платформы и их экономический потенциал. Мезозойско-кайнозойские тектонические события на восточной границе Восточно-Европейской платформы
Результаты этапа: 1. В ходе работ были изучены микроструктуры зон транспрессии на восточной границе Восточно-Европейской платформы (Башкирская мегазона) со складчатым сооружением Урала (Западноуральская мегазона). Считается, что Катавско-Юрюзанская зона с юго-востока ограничена Бакало-Саткинским взбросо-сдвигом, а с северо-запада – Сулеинским взбросо-сдвигом [Тевелев и др., 2018] и сложена исключительно рифейскими комплексами. Однако обстановка транспрессии захватывает и приразломную зону клина Западноуральской мегазоны внешней складчатости, на которую надвинут Первомайско-Айский пакет пластин, выдавленный из зоны Сулеинского взбросо-сдвига на северо-запад. Пакет представляет собой параллохтон - серию чередующихся мелких чешуй, сложенных карбонатно-терригенными породами от нижнедевонских до франских включительно и надвинутых на битуминозные фаменские известняки зилимской серии. На пакет девонских пластин, в свою очередь, надвинуты аллохтонные пластины, сложенные верхнериейскими отложениями. Деформационные микроструктуры Сулеинского взбросо-сдвига были изучены в известняках зилимской серии у д. Мурсалимкино в Улуирском карьере, который находится в пределах южного выклинивания Западноуральской мегазоны внешней складчатости. Анализ микроструктурных парагенезов участков, расположенных на расстоянии около 40 км по разные стороны Катавско-Юрюзанской зоны транспрессии, позволяет сделать выводы об особенностях формирования этой зоны. Основной вывод заключается в том, что Катавско-Юрюзанская зона испытала по крайней мере два этапа тектонических деформаций, а последовательность деформаций была примерно одинаковой в пределах всей зоны – от Бакало-Саткинского разлома на юге до Сулеимского на севере. В микроструктурах зафиксированы последовательно сменяющиеся деформационные парагенезы нескольких этапов. Первый этап деформаций (D1) связан исключительно c формированием стилолитовых швов (S1), параллельных напластованию, и минеральных жил (V1) по трещинам отрыва. Скорее всего, эти микротекстуры образовались еще до проявления тектонических деформаций, за счет диагенетического уплотнения карбонатных пород и за счет формирования контракционных трещин. При этом породы испытывали вертикальное сжатие и общее горизонтальное растяжение с примерно одинаковыми минимальным и средним напряжениями. Возраст деформаций D1 – ранний фамен, время формирования зилимской серии. На втором этапе (D2) деформации происходили также в механической обстановке чистого сдвига, но ось сжатия была ориентирована уже почти горизонтально под углом от 60 до 90 градусов к оси сжатия первого этапа. Непостоянство угла объясняется, видимо, незначительным вращением блоков в процессе деформаций. На этом этапе сформировались парагенезы, включающие в себя серии стилолитовых швов (S2) и минеральных жил (V2), часто ориентированных ортогонально аналогичным элементам первого этапа, а также межзерновой кливаж (S2). Деформации второго этапа, скорее всего, соответствуют началу уральской коллизии в середине московского века, при незначительном влиянии сдвиговой компоненты. Микротекстуры третьего этапа (D2) деформаций наложены на микротекстуры первых этапов и формировались, скорее всего, в механической обстановке простого сдвига или транспрессии. По микроструктурным парагенезам не удалось установить направление тангенциальных напряжений, однако, исходя из общей ситуации, следует считать эту кинематику правосдвиговой. В таких условиях возникли микроструктурные парагенезы, включающие в себя сланцеватость (S3), милониты (S3), катаклазиты (в узком смысле слова), слюдяные пакеты (SС-текстуры) и структуры вращения порфиробластов. Деформации третьего этапа (D3) связаны уже с формированием Катавско-Юрюзанской зоны правосторонней транспрессии и имеют пермский возраст. Они соответствуют стадии латерального выжимания Каратауско-Сулеймановского блока Предуральского краевого прогиба, который эта зона ограничивает с юго-востока [Тевелев и др., 2020]. Таким образом, Катавско-Юрюзанская зона транспрессии испытала по крайней мере два этапа тектонических деформаций, а последовательность деформаций была примерно одинаковой в пределах всей зоны – от Бакало-Саткинского разлома на юге до Сулеимского на севере. Выделены три этапа формирования парагенезов. Парагенезы первого и второго этапов образовались в обстановке чистого сдвига, а парагенезы третьего этапа – в обстановке простого сдвига. 2. В рифейско-вендской истории развития Башкирского мегантиклинория (западный склон Южного Урала), протекавшего в условиях эпикратонного бассейна, выделяется четыре основных этапа магматической активизации и вулканизма, связанных с эпизодами рифтогенеза. Эти этапы являются важными геохронологическими реперами, так как именно по ним и проводятся границы нижнего, среднего, верхнего рифея и венда, а на основании изотопных данных магматических образований установлен абсолютный возраст этих границ. Среди рифейско-вендских дайковых комплексов основного состава, секущих докембрийские толщи Башкирского мегантиклинория (Южный Урал), одним из самых распространенных является кургасский габбро-долеритовый раннесреднерифейский комплекс. Интрузивные образования кургасского комплекса распространены главным образом в полях бакальской и саткинской свит. Морфология интрузивных тел разнообразна: преобладают дайки, как простые прямолинейные, так и сложноветвящиеся, нередко встречаются силлы. Силлы обычно связаны с дайками, представляющими подводящие каналы (хорошо видно на примере Главной Бакальской дайки). В хорошо обнаженных разрезах на юге антиклинория и в карьерах Саткинской группы месторождений магнезита на севере видно, что они часто внедрены на нескольких уровнях разрезов стратифицированных образований. На исследованной территории чаще наблюдались одиночные тела мощностью от первых до 50–60 м, иногда – до 150 м. В процессе работ собраны и обобщены данные по изотопным датировкам, петрологическим и геохимическим особенностям пород кургасского комплекса. Впервые показано наличие региональной геохимической зональности в породах комплекса, которая выражена в уменьшении содержаний SiO2 с севера на юг вдоль Башкирского мегантиклинория и увеличении содержаний MgO в этом направлении, что авторами связывается с увеличением проницаемости коры к югу при раскрытии Машакской рифтогенной структуры. Получены новые изотопные датировки для дайки, секущей саткинскую свиту нижнего рифея, – 1318±10 (40Ar/39Ar), тела в зоне экзоконтакта Бердяушского массива гранитов рапакиви – 1349±11 млн лет (U-Pb) и для дайки андезитов среди метаморфитов тараташского комплекса – 1365.6±6.6 млн лет (U-Pb). Эти данные, в сочетании с полученными ранее, указывают на формирование комплекса на достаточно большом протяжении времени – как минимум от 1385 до 1318 млн лет, что отвечает началу среднего рифея. Полученный возраст для дайки, секущей контактовую зону Бердяушского массива, позволяет предполагать, что к этому моменту массив уже в значительной мере кристаллизовался и вышел в условия хрупкой деформации. Кургасский комплекс представлен многочисленными дайками и силлами, широко распространенными на западном склоне Южного Урала, главным образом среди раннерифейских терригенно-карбонатных толщ. Тела сложены габброидами с характерным красноватым клинопироксеном и содержат до 15–20 % гранофировых кварц-полевошпатовых срастаний, что отличает их от даек прочих комплексов этой территории. Большинство пород характеризуются умеренно-высоким содержанием TiO2 (до 2 %) и общим обогащением рассеянными элементами до уровня, близкого к OIB. При этом прослеживается тенденция уменьшения содержаний SiO2 и рассеянных элементов и увеличения количества MgO с севера на юг. Это связано с уменьшением степени дифференциации расплавов и указывает на увеличение проницаемости литосферы в этом направлении, что логично соотносится с раскрытием в это время в Ямантауском антиклинории Машакской рифтовой структуры. Комплекс формировался в течение длительного промежутка времени, как минимум с 1380 до 1318 млн лет. Этот этап магматической активности связан с растяжением на пассивной окраине суперконтинента Колумбия, во время которого формировались многочисленные вулканические и интрузивные комплексы, объединяемые в Машакскую магматическую провинцию и, возможно, имеющие плюмовую природу. 3. При полевых исследованиях позднепалеозойских отложений Юрюзано-Сылвенской впадины Предуральского прогиба выяснена существенная неоднородность литологических и структурных характеристик слагающих его пород. В некоторых комплексах отмечается обилие грубообломочного материала и преобладание терригенных пород. При этом в разрезах имеются многочисленные складки, олистостромы, крутые углы падения. В других комплексах преобладает материал мелкой размерности, а залегание пород пологое или даже субгоризонтальное. При этом возрастает роль карбонатного материала. Предполагается, что снизу вверх по разрезу такое чередование литологических и структурных особенностей является закономерным и приурочено к определённым тектоническим событиям в истории формирования Уральского орогена. Основной целью работы являлось выделение этапов активизации сноса материала при образовании позднепалеозойских отложений Предуральского прогиба. Первый этап активизации (315–310 млн лет) фиксируется с московского века, когда накапливались малоикская толщи, азямская, абдрезяковская и сергинская свиты среднего карбона. В них преобладают грубообломочные породы – валунные конгломераты, изредка конглобрекчии, а также мелкогалечные конгломераты. Начало первого этапа совпадает с завершением закрытия Палеоуральского океана, началом коллизии и формирования южной части Предуральского прогиба. Начал разрушаться главный источник сноса – Тараташский выступ и его западное обрамление. Это доказывается родством материала: валуны и гальки азямской и абдрезяковской свит, представлены, в основном, кремнистыми породами (подобные есть в отложения ордовика, силура и девона Маяктауского аллохтона) и кварцитовидными песчаниками, относящимся к зильмердакской свите верхнего рифея и такатинской свите нижнего девона. Эксгумация Тараташского блока (когда он и стал выступом) произошла ещё в середине рифея в условиях растяжения, а как раз в позднем палеозое Тараташский блок работал как индентор в условиях сжатия. В результате этого образовался очень крутой склон, по которому был активный снос осадков. Второй этап активизации приходится на середину сакмарского века (295–290 млн лет). В это время формируется капысовская свита. Наибольшая мощность грубооломочных отложений наблюдается на Кусинском и Нязепетровском листах, а также в Симском районе (самом южном) Бакальского листа. Такая ситуация объясняется тем, что кроме Тараташского блока, начинает функционировать ещё один источник сноса, влияние которого проявлено на юге исследуемой территории. Это Каратау-Сулеймановский блок, который, по новым данным рассматривается в качестве единого. Обломки пород в пермских конгломератах представлены кварцитами и кремнями, а подобные отложения есть в зильмердакской и миньярской свитах верхнего рифея, слагающих Сулеймановскую антикль. В это время в Магнитогорской мегазоне происходит внедрение гранитоидных массивов балканского плутонического комплекса: Новобуранного (294 млн лет) и Урузбаевского (293 млн лет). Примерно тот же возраст имеет вторая фаза динамотермального метаморфизма куртинской серии Уфалейского блока (296–293 млн лет). Третий этап (287–282 млн лет) фиксируется с середины артинского века ранней перми, когда происходит накопление белокатайской, янгантауской и габдрашитовской свит. Во всех изученных районах в указанное время формируются валунные конгломераты, олистостромовые толщи, что свидетельствует о сильной тектонической активности. Снос материала осуществляется всё с тех же источников. На третьем этапе активизации в Восточно-Уральской мегазоне на Южном Урале формируются монцонитоидные массивы степнинского комплекса (283 млн лет), а на Среднем Урале – осиновского (285 млн лет). Таким образом, выделено 3 главных этапа активизации сноса материала при формировании позднепалеозойских отложений Юрюзано-Сылвенской впадины. Начало первого этапа совпадает с началом коллизии и формирования южной части Предуральского прогиба. Остальные связаны с последовательными стадиями роста Уральского орогена и коррелируются с внедрением интрузивных массивов и этапами метаморфизма в соседних мегазонах. 4. Важнейшей задачей работ 2020 года было выяснение структурных особенностей карбонатов янгантауской свиты (нижняя пермь) как свидетельства сейсмических событий в Предуральском краевом прогибе. Янгантауская свита выделена в пределах Юрюзано-Сылвенской депрессии в 1942 г. Н.Г. Чочиа и В.Д. Наливкиным у подножья г. Янгантау на правом борту р. Юрюзань как пачка мергелей, расположенных среди разреза терригенного флиша. Она распространена в ядре Симской мульды и на юге Юрюзано-Сылвенской депрессии, где обнажаются по берегами рек Юрюзань и Ай. Янгантауская свита оцениваемой мощностью от 90 до 250 м, сложена преимущественно битуминозными мергелями с прослоями известняков и отдельными маломощными до 1 м пачками тонкозернистых терригенно-обломочных турбидитов. В западных разрезах свиты нередко описываются пласты органогенно-обломочных известняков с фузулинидами, мшанками и криноидеями, местами фиксируются линзовидные обособления брахиоподовых ракушняков. Битуминозные мергели состоят преимущественно из спикул карбонатных губок, реже скелетов радиолярий, фораминифер, брахиопод, гастропод и двустворчатых моллюсков, отмечаются следы слабой биотурбации. Во всех изученных разрезах отмечается интенсивная дислоцированность пород, выраженная в образовании складчатых структур различной морфологии, закономерно сменяющих друг друга как по вертикали, так и по латерали. В нижней части дислоцированного слоя отмечаются структуры изоклинальных складок волочения, клиновидных дуплексов сжатия, ассоциирующих с маломощными горизонтами глинистого меланжа, выполняющего поверхность детачмента. Выше располагаются одиночные колчановидные складки, имеющие в разрезе правильную каплевидную форму, расположенные в относительно массивном матриксе мергелей, представляющих вероятно осадочный микстит. Выше расположены системы горизонтальных изоклинальных складок нагромождённых друг над друга в структуру типа книжки. В большинстве случаев данный структурный ансамбль прерывается границей несогласия, выше которой залегает или новая серия дислоцированных пород или маломощная пачка карбонатно-терригенных турбидитов. Вергентность большинства складчатых структур зачастую веерообразно ориентирована от наблюдателя, что вероятно является признаком развития конусов оползания. Вергентность складок указывает на южный, запад-юго-западный и юг-юго-восточный транспорт материала, что подтверждает идею о расположении источников сноса материала на восточном борту Предуральского краевого прогиба. Особенности структуры дислоцированых осадков янгантауской свиты, такие как развитие эшелонированных систем горизонтальных изоклинальных складок, глинистых детачментов, латеральной и вертикальной смены деформационных структур, колчановидных и спиральных складок, развитие кренуляционной линейности крыльев складок сближают их с плейстоценовыми образованиями формации Лисан Мертвого моря, для которых достаточно убедительно доказана оползневая сейсмогенная природа. Формирование сложнодислоцированных сейсмогенных структур янгантауской свиты связывается с начальными этапами заложения структуры Каратау в герцинский этап орогении Урала. 5. Особый интерес в интерпретации коллизонных событий на восточной границе Восточно-Европейской платформы вызывает собственно эта граница - Зона Главного уральского разлома (ГУР). В связи с этим был изучен один из крупнейших блоков ультрамафитов в пределах ГУР - массив Нурали. Массив вытянут в субмеридиональном направлении на 20 км при ширине от 0.5 до 3–4 км и в плане представляет собой линзовидное тело. Массив тектонически надвинут с востока на комплекс докембрийских отложений и с востока ограничен зоной серпентинитового меланжа. В геологическом строении массива Нурали выделяются ряд сменяющих друг друга с запада на восток структурно-вещественных комплексов (СВК), отвечающих участкам верхней литосферной мантии, переходному комплексу и океанической коре. В данной последовательности сменяют друг друга лерцолитовый СВК и СВК «краевых» дунитов, относящиеся к верхней литосферной мантии и полосчатый (дунит-верлит-клинопироксенитовый), габбровый СВК, относящиеся к низам океанической коры. При изучении лерцорлитового СВК массива был применен метод картирования не отдельных породных разностей (дуниты, гарцбургиты, лерцолиты), а структурно-вещественных зон, в понятие которых помимо породного состава входили структурные особенности (линейность, массивность, содержание пироксенов (истощенность), размерность и форма слагающих минералов, состав и взаимоотношение с жильными телами). На основе полученных данных было установлено, что мантийные породы массива имеют четко выраженную структурную линейность север-северо-западного простирания, обусловленную закономерной сменой структурно-вещественных зон в следующем порядке: зона массивных плагиоклазовых лерцолитов, линейных плагиоклазовых лерцолитов линейных бесплагиоклазовых лерцолитов, массивных бесплагиоклазовых лерцолитов, истощенных бесплагиоклазовых лерцолитов, гарцбургитов и дунитов. Массивные плагиоклазовые лерцолиты представляют собой по совокупности структурно-петрографических данных первичные не преобразованные в ходе мантийных процессов породы верхней литосферной мантии и являются субстратом, по которому развиваются остальные породы СВК. Лерцолиты обладают массивной, реже пятнистой текстурой с относительно равномерным распределением зерен хромшпинели, плагиоклаза и пироксенов. Структура преимущественно гетерозернистая близкая к гранобластовой и порфиробластовой за счет развития крупных кристаллов ортопироксена. Линейные плагиоклазовые лерцолиты представляют собой породы с выраженной минеральной линейностью, образованной срастаниями плагиоклаза и хромшпинели. Линейные плагиоклазовые лерцолиты располагаются на контакте с зонами безплагиоклазовых лерцолитов, формируя переходную зону, характеризующую слабо проявленные преобразования первичных массивных плагиоклазовых лерцолитов под действием мантийных процессов. Линейные агрегаты плагиоклаза и хромшпинели образуют в породе струйчато- и линейно-шлировые образования размером от 1.5 до 8 см, ориентированные субпараллельно друг другу. Вероятно, они представляют собой следы миграции расплава в матрице лерцолита. Линейные бесплагиоклазовые лерцолиты не образуют выдержанных линейных зон и представлены участками и фрагментами, расположенными внутри массивных бесплагиоклазовых лерцолитов, представляя собой реликты полностью дефельдшпатизированных линейных плагиоклазовых лерцолитов. Линейные бесплагиоклазовые лерцолиты характеризуются преимущественно приконтактовым положением на границе между массивными бесплагиоклазовыми лерцолитами и линейными плагиоклазовыми лерцолитами. Их характерной особенностью является наличие небольших, длиной не более 2–3 см, линейно-шлировых агрегатов хромшпинелида. Массивные бесплагиоклазовые лерцолиты образуют основную массу пород среди бесплагиоклазовых лерцолитов и в большинстве случаев процессы истощения мантии прекращаются образованием данных пород. Истощенные бесплагиоклазовые лерцолиты отмечаются преимущественно в центральных частях зон бесплагиоклазовых лерцолитов и характеризуются незначительным содержанием пироксенов на уровне не более 15–18%. Состав и текстурно-структурные особенности истощенных бесплагиоклазовых лерцолитов аналогичны не истощенным разностям. Гарцбургиты образуют маломощные первые десятки сантиметров реже первые метры оторочки вокруг дайко- и жилообразных тел дунитов на контакте с истощенными безплагиоклазовыми лерцолитами. Распространены крайне локально и часто представленными истощенными разностями с содержанием пироксенов не более 12–15% (клинопироксен не более 2%). Гарцбургиты часто обладают постепенными контактами с истощенными безплагиоклазовыми лерцолитами и резкими с дунитами. Постепенность контактов с лерцолитами обуславливается быстрым снижением количества клинопироксена на расстоянии первых сантиметров. Дуниты образуют жильные, клиновидные и дайкообразные тела протяженностью от первых метров до первых десятков метров и мощностью от первых десятков сантиметров до первых метров. Дуниты представлены массивными плотными породами, обладающими гетерозернистой структурой с различным соотношением средне-, крупно- и гигантозернистых участков. Преимущественно развиты крупно-среднезернистые структуры. Совокупность петрохимических, геохимических и минералогических данных свидетельствует о том, что формирование структурно-вещественной зональности гипербазитов массива Нурали проходила за счет одновременно действовавших процессов частичного плавления (деплетирования) и мантийного метасоматоза, вызванных воздействием горячих (1100–1200°С) окисленных (ΔfO2(QFM) +0,5 – +1,5) островодужных базальт-пикробазальтовых флюидизированных расплавов толеитовой серии на относительно холодную (950–1000°С) восстановленную (ΔfO2(QFM) -1 – -1,5) мантию плагиоклазовых лерцолитов. 6. Помимо исследований на Южном Урале, работы проводились и на Полярном Урале. Решаемая проблема заключалась в том, что Время закрытия Палеоуральского океана на Полярном Урале остается крайне дискуссионной проблемой. Син- и постколлизионный магматизм, сопровождавший это событие, изучен крайне слабо. На Полярном Урале дайки и силлы долеритов, эссексит-долеритов, диоритов, монцодиоритов и лампрофиров, относящиеся к мусюрскому (малоханмейскому) гипабиссальному комплексу, прорывают все ордовикско-среднедевонские океанические и островодужные образования. По геологическим данным и немногочисленным изотопным датировкам предшественников возраст этого комплекса оценивается от конца позднего девона до раннего триаса. Впервые для северной части Урала нами выполнено 40Ar/39Ar-датирование гипабиссальных тел (разных интрузивных фаз) мусюрского комплекса и получены возрасты: 349 ± 3, 347 ± 9, 339 ± 4, 334 ± 3 и 313 ± 10 млн лет. Эти датировки соответствуют времени коллизии Полярноуральской островодужной системы с палеоконтинентом Аркт-Лавруссия (Арктида + Балтика + Лаврентия), которая привела к образованию каменноугольного Раннеуральского орогена. Преобладающее северо-западное (вкрест предполагаемого орогена) простирание большинства даек Тоупугол-Ханмейшорского района, преимущественно надсубдукционные геохимические черты слагающих их пород (низкие и умеренные содержания TiO2 (0.7–2.1 мас. %), P2O5 (0.1–0.8 мас. %), обогащение крупноионными литофильными элементами (Cs, Rb, Ba, Pb, Sr) относительно высокозарядных элементов-примесей, Ta–Nb-минимум, Pb- и Th–U-максимумы), а также раннекаменноугольные датировки (349–334 млн лет) приводят к выводу о вероятной синколлизионной обстановке их формирования. Ортогональное северо-восточное (вдоль оси орогена) простирание некоторых даек – эссексит-долеритов более южных районов, значительно более высокие концентрации в них TiO2 (3.1–3.6 мас. %), P2O5 (0.6–1.3 мас. %), высокозарядных (Ta, Nb) и большинства редкоземельных элементов (Eu, Gd, Tb, Dy, Y, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), свойственные в большей степени рифтогенным и внутриплитным магматическим породам, а также их позднекаменноугольный возраст (313 млн лет) предполагают для внедрения этих тел постколлизионный режим. 7. Особый практический интерес вызывает изучение складчатых комплексов, скрытых под чехлом Западно-Сибирской плиты в связи с их потенциальной нефтеносностью, причем перспективы нефтеносности связываются часто с гранитными массивами. В доюрском фундаменте (далее – фундамент или ДЮК) южной части Красноленинского свода (западная часть ХМАО) известно два крупных и серия более мелких интрузивных массивов гранодиоритового состава. Один из них расположен между Каменным, Лорбинским, Айторским и Сеульским поднятиями и являлся объектом обсуждения данной работы. Интерес к гранитоидным массивам связан с тем, что нередко из них получаются промышленные притоки нефти, причем не всегда очевидно, с чем именно они связаны. Задачами работы являлось установление формы массива и выявление основных закономерностей нефтеносности пород массива. Принципиальным отличием данной задачи от привычных задач наземного картирования и изучения интрузивных тел является то, что здесь изучается объект, перекрытый сверху еще 2.5 км мезозойско-кайнозойского осадочного чехла. Внешний контур массива был условно проведен по данным бурения, и совпадает с положительной аномалией в картине магнитного поля, что нами связывается с развитием зон ороговикования над кровлей массива. В гравитационном поле массиву также отвечает округлая отрицательная аномалия. Таким образом, было предположено, что на поверхности фундамента массив представляет округлое тело размером 19 × 21 км. При этом было отмечено, что контуры и магнитной и гравитационной аномалий протягиваются на восток, где бурением в фундаменте вскрываются уже вмещающие породы, что заставляет подозревать погружение массива на восток с глубиной. Массив сложен гранодиоритами, в приконтактовых зонах – почти граносиенитами, средне-мелкокристаллическими слабо-порфировидными массивными и однородными. Возраст массива установлен изотопными методами – 297.9±3.8 млн лет (U-Pb) и 291.8±2.1 млн лет (Rb-Sr), также известны данные, что U-Pb методом по цирконам был получен возраст 289 млн лет и 282.0±1.6 млн лет. Все датировки попадают в достаточно узкий временной интервал 282–298 млн лет, что отвечает границе карбон–пермь и началу ассельского века ранней перми. Притоки нефти из гранодиоритов фиксируются крайне неравномерно и на первый взгляд незакономерно. Они приурочены к приконтактовым частям массива, при этом в ряде случаев они фиксируются не верхних частях разреза доюрского комплекса, а значительно ниже его кровли. Нами было предположено, что проницаемость в гранитном массиве могла возникнуть в результате трех совершенно не связанных между собой процессов: протектоники твердой фазы, развития коры выветривания и более позднего тектонического воздействия, при этом только часть из этих процессов мы может реально опознать в керне. Протектоника твердой фазы обеспечивает формирование трех систем контракционных трещин, которые могут служить путями миграции нефти, но поскольку они являются протяженными, отчетливыми плоскостными трещинами, они не создают рассеянной трещинной пористости, т.е. коллектора не возникает. Развитие коры выветривания приводит к существенному развитию комплекса вторичных минералов по гранитам – кальцита, глинистых, слюдистых, локально сидерита, и к появлению рассеянной трещиноватости. Судя по тому, что самые верхние интервалы коры выветривания полностью разрушаются даже при бурении с отбором керна и не выносятся на поверхность в целом виде, они представляют собой весьма непрочные, интенсивно трещиноватые разности, которые вполне могут являться коллекторами. Разрывные нарушения оконтуривают массив двумя системами сдвигов северо-восточного и северо-западного простирания, а также рассекают серией меридиональных разрывов. При условии современного широтного сжатия более перспективными должны быть сдвиговые диагональные системы разломов, так как меридиональные разрывы будут являться кинематически закрытыми (расположенными поперек сжатия). Таким образом, в пределах интрузивного массива потенциально нефтеносными могут быть приконтактовые зоны, где одновременно развиты коры выветривания и зоны разрывных нарушений и системы прототектонической трещиноватости, что может обеспечить достаточно высокую пористость и проницаемость пород. Но при этом возможно и наличие притоков по линейным зонам разрывов в приконтактовых частях значительно глубже кровли массива. 8. Исследования, проведенные в течение всего действия темы НИР "Динамика, геологическая эволюция и экономический потенциал горно-складчатых поясов Евразии" позволили разработать целую серию монографий по структурной геологии, выпущенных в виде учебных пособий: Структурная геология и геологическое каптирование; Задачник по структурной геологии; Иллюстрированный терминологический словарь; Монография по сдвиговой тектонике.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".