Магматические образования Тагильской мегазоны (Средний Урал) как основа геодинамических реконструкций палеозоя

Общая характеристика работы.

Актуальность. Одной из ключевых структур Уральского покровно-складчатого пояса является уникальная по строению Тагильская мегазона, протягивающаяся от Полярного до Южного Урала, ограниченная тектоническими швами - Главного Уральского (ГУР) и Сервско-Маукского разломов.

Сложность геологического строения, фрагментарность и разобщенность выходов геологических комплексов, тектоническая раздробленность, сильно проявленный метаморфизм и недостаточная датированность структурно-вещественных комплексов (СВК) Среднеуральского сегмента Тагильской мегазоны делает геодинамическую интерпретацию палеозойского этапа их развития неоднозначной.

За последние два десятилетия получены качественно новые данные по геохимии, изотопии, литологии, микропалеонтологии, палеомагнитологии геологических комплексов Среднего Урала, создавшие предпосылки для разработки новых палеогеодинамических реконструкций.

Целью работы является установление палеогеодинамических условий формирования разноформационных и разновозрастных палеозойских магматических комплексов, совмещенных в структуре Тагильской мегазоны Среднего Урала, на основе выявления характерных для них геологических, рудно-формационных, петрохимических, геохимических признаков и построение плейт-тектонической модели палеозойского этапа развития структуры.

Основные задачи исследования следующие:

1. Детальное изучение вещественного состава, строения, металлогенической специализации геологических комплексов Тагильской мегазоны.

2. Изучение взаимоотношений магматических образований, уточнение временного интервала их формирования, сопоставление с принятыми схемами корреляции палеозойских комплексов Среднего Урала.

3. Выявление петрохимических и геохимических особенностей магматических образований, их типизация на основе сопоставления с современными аналогами, определение геодинамического режима формирования.

4. Уточнение палеотектонических реконструкций для палеозойского этапа развития Среднеуральской части Тагильской мегазоны на основе комплексного анализа геолого-геохимических признаков.

Методика исследования.

В качестве геологической основы в работе использованы геологические карты масштаба 1:200000 (новая серия) территории Среднего Урала.

Для определения обстановок формирования СВК выполнено построение широко используемых в практике геодинамического анализа двух- и трехкомпонентных дискриминационных диаграмм, мультиэлементных спектров. Дополнительно применены методы статистического анализа. Проведено сопоставление химических составов магматических образований Тагильской мегазоны с геохимическими данными по вулканитам современных геодинамических обстановок.

Разработка палинспастических реконструкций Тагильской мегазоны и прилегающих структур осуществлялась на основе комплексного геодинамического анализа геологической, геохимической, металлогенической и палеомагнитной информации в соответствии с историко-геологическим и актуалистическим подходами.

Научная новизна.

1. Получены новые данные по геохимии ордовикско-раннедевонских вулканитов Тагильской мегазоны.

2. Создана наиболее полная на сегодняшний день база данных геохимической информации по магматическим образованиям Среднего Урала.

3. Впервые в составе Тагильской мегазоны выделены СВК: аккреционной призмы; фронтального прогиба; основания островной дуги; вулканической дуги, задугового бассейна; активной континентальной окраины андского типа.

4. На основе разработанного алгоритма статистического исследования геохимической информации выполнено сопоставление магматических образований Тагильской мегазоны с магматическими комплексами современных геодинамических обстановок.

5. На рубеже силура и девона выделен этап тектонической аккреции, отражающей структурную перестройку региона.

6. Обосновано использование металлогенических характеристик в качестве дополнительных признаков при определении палеогеодинамических обстановок.

7. Предложена уточненная геодинамическая модель развития Тагильской мегазоны в палеозое.

Практическое значение работы.

1. Обобщены основные данные последних десятилетий по геологии, металлогении, геохимии и петрохимии магматических образований Среднеуральской части Тагильской мегазоны.

2. Полученные результаты позволяют использовать их в качестве эталонных геохимических характеристик при проведении геолого-съемочных работ и составлении геологических карт нового поколения.

3. Материалы работы, совместно с известными геологическими данными, могут служить основой локального прогнозирования эндогенных месторождений при планировании поисково-оценочных работ.

4. Предложенная модель развития региона в палеозое может являться базой для реконструкции сопряженных эндогенных рудогенерирующих процессов, способствуя повышению точности и достоверности прогнозных металлогенических оценок.

Фактический материал. Работа основана на результатах полевых и камеральных исследований по геологии, геохимии и рудоносности геологических формаций Урала, в которых автор принимал участие в период 1995-2001 г.г. как сотрудник <Московской опытно-методической геохимической экспедиции> ФГУП <ИМГРЭ>. Было исследовано более 270 обнажений коренных пород, отобрано более 400 образцов геохимических проб, изучено около 120 прозрачных шлифов.

При изучении химического состава магматических горных пород использованы результаты анализов, выполненных в лаборатории ФГУП <ИМГРЭ> методами связанной индуктивной плазмы (ICP): оптико-эмиссионным ICP-OES (211 анализов), масс-спектрографическим ICP-MS (200 анализов). Выполнено 60 контрольных анализов методом РФА в лаборатории ИГЭМ. Дополнительно собраны и проанализированы фондовые и опубликованные материалы, всего 3336 анализов.

Для сопоставления изучаемых магматических образований с вулканитами современных субдукционных обстановок были привлечены аналитические данные по 3852 анализам из мировых геохимических баз.

Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались на Втором Всероссийском симпозиуме по вулканологии и палеовулканологии (Екатеринбург, 2003г), Международном молодежном научном форуме <Ломоносов-2007> (Москва, 2007г), Международной научной конференции (Екатеринбург, 2007), Научно-практической конференции молодых ученых и специалистов <Актуальные проблемы геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых> (Москва, 2008), вошли в научно-производственные отчеты ИМГРЭ (2002-2008г). По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 274 страницы, сопровождается 7 таблицами, 71 рисунком и 2 приложениями. Список использованной литературы включает 359 наименований.

Благодарности

Автор глубоко признателен научному руководителю д.г.-м.н. Г.С. Гусеву, за заботу и советы, способствовавшие формированию профессионального мировоззрения. Особую благодарность автор выражает профессору М.Г. Ломизе, под руководством которого начиналось исследование, за неоценимую помощь в написании и заинтересованность на всех этапах работы.

В работе очень помогло научное сотрудничество с к.г-м.н. И.К. Фоменко по вопросам статистической обработки геохимических данных, к.г-м.н. К.В. Флеровой по вопросам геохимии, петрологии и геологии, к.г-м.н. В.И. Богатова, под чьим руководством выполнены аналитические исследования пород из коллекции автора За помощь в сборе и получении фактических данных автор признателен к.г-м.н. Г.А. Петрову, к.г-м.н. Л.И. Десятниченко, к.г-м.н. В.И. Маегову, д.г.н. А.А. Ефимову, к.г-м.н А.А. Марченко и Д.М. Хворову. Ценные консультации были получены от к.г-м.н. Б.П. Козина, к.г-м.н. Л.И. Деминой и к.г-м.н. А.А. Носовой. Неоценимую помощь в оформлении работы оказали сотрудники ИМГРЭ к.г-м.н. О.П. Кальева и А.А. Перевалова. Немаловажную роль в том, что данная работа состоялась, сыграла поддержка и внимание зам. директора ИМГРЭ д.г.-м.н А.А. Головина. Автор очень признателен сотрудникам кафедры динамической геологии МГУ и ее заведующему профессору Н.В. Короновскому, а также сотрудникам отдела <Региональной геохимии> ИМГРЭ за постоянное внимание, содействие, ценные советы и замечания.