Уральская складчатая область

Уральская складчатая область является составной частью Центрально-Азиатского подвижного пояса, разделяющего Восточно-Европейскую, Сибирскую, Таримскую и Китайско-Корейскую древние платформенные области. Складчатые сооружения Урала возникли на месте палеозойского Уральского океана, закрывшегося в конце позднего палеозоя в результате сближения Восточно-Европейской, Сибирской и Казахстанской континентальных глыб. Комплексы, слагающие его современную структура залегают в виде серии тектонических чешуй, надвинутых на окраину Русской платформы. Восточные границы скрыты под чехлом молодой Западно-Сибирской плиты. Уральская складчатая область представляет собой типичный пример линейных коллизионных структур субмеридианального простирания. Выделяют внешние (западные) зоны развившиеся на окраине Восточно-Европейского кратона или вблизи него, и внутренние (восточные), где широко представлены палеозойские комплексы океанического и островодужного генезиса. Границей между внешней и внутренней зонами служит полоса серпентинитового меланжа маркирующая сутуру Главного Уральского разлома.

Внешние зоны Урала включают автохтонные комплексы Предуральского краевого прогиба, Западно- и Центрально-Уральской складчатых зон.

1. Предуральский краевой прогиб, заполненный пермской континентальной молассой представляет собой пограничную с Восточно-Европейской платформой структуру расположенную вдоль западного борта всего сооружения Урала, кроме Мугоджар и Пай-Хоя. Ширина этой зоны варьирует от 50 до 100 км. В продольном направлении в структуре прогиба выделяется несколько впадин: Бельская, Уфимско-Соликамская, Верхнепечорская, Воркутинская и др. глубиной до 10-12 км. Доверхнекаменноугольные отложения прогиба сходны с одновозрастными толщами Русской плиты. Заложение прогиба началось в позднем карбоне, ранней перми и связано с коллизионными процессами. Первоначально он представлял собой относительно глубоководный бассейн, с дефицитным глинисто-кремнисто-карбонатным осадконакомплением. В западной части прогиба развиты биогермные известняки, а на востоке морские молассовые отложения. В кунгурское время в условиях отсутствия связи с океаном в застойных водах в южных частях Урала формировались эвапоритовые толщи, а в более северных - угленосные. Дальнейшие деформации и связанный с ними рост Урала привели в поздней перми, раннем триасе к интенсивному размыву складчатых сооружений и постепенному заполнению тылового осадочного бассейна типично моллассовой толщей.

2. Западно-Уральская зона, представлена в современном эрозионном срезе деформированными палеозойскими отложениями, формировавшимися в условиях пассивной континентальной окраины Восточно-Европейской платформы. Палеозойские образования резко несогласно лежат на породах древнего складчатого фундамента, и представлены, главным образом, мелководными осадками. Нередки и тектонические покровы, перемещенные из более восточных зон, где в палеозое широко развиты океанические и островодужные комплексы. Наиболее типичными отложениями на западном склоне Урала являются шельфовые комплексы. Они, представлены породами, во многом аналогичными тем, которые развиты на Восточно-Европейской платформе. Возраст подошвы осадочного чехла закономерно омолаживается с севера на юг. В Пай-Хое и Полярном Урале разрез начинается с кембрия - раннего ордовика. На южном Урале основание шельфового разреза относится верхам ордовика. Состав подошвенной части разреза образован терригенными осадками, которые формировались за счет размыва пород фундамента Восточной Европы. В ряде случаев, в основании разреза отмечаются бимодальные комплексы вулканитов, который является четким показателем континентального рифтогенеза. Cилурийский интервал разреза сложен преимущественно граптолитовыми сланцами. Начиная с верхнего силура в разрезе преобладают известняки. Для нижнего девона характерными являются мощные до 1500 м. рифовые известняки, образовывавшие барьерный риф, который располагался вдоль окраины Восточно-Европейского континента. На западе, на платформенном склоне, органогенные известняки слагают весь разрез вплоть до конца карбона - нижней перми. К востоку в сторону существовашего в то время Уральского океана карбонатные отложения сменяются флишем. На коллизонном этапе, в конце палеозоя, в следствие, мощного давления континентальных масс с востока (в современных координатах) эти комплексы были дислоцированы и по принципу "домино" надвинуты друг на друга, что послужило причиной современной сдуплексированной структуры Западно-Уральской складчатой зоны.

3. Центрально-Уральская складчатая зона представляет собой область почти непрерывных выходов докембрийского кристаллического фундамента (доуралид). Древние массивы представляют собой фундамент микроконтинетов, отторгнутых в процессе рифтогенеза от Восточно-Европейского кратона, либо микроконтиненты вошедшие в современную структуру Урала в результате позднедокембрийских коллизионных процессов. Для первых характерны рифейские комплексы, формировавшиеся на окраине раннедокембрийского Восточно-Европейского континента. Типичными представителями этой группы являются Башкирский и Кваркушский массивы. Наиболее древние образования имеют здесь AR-PR₁ возраст и представлены гнейсами, амфиболитами и мигматитами. Выше залегают рифей-вендские осадочные толщи. Разрез сложен цикличной последовательностью обломочных и карбонатных пород, образовавшихся в основном в мелководных условиях за счет сноса обломочного материала с континента. На двух уровнях в этом разрезе появляются вулканиты трахибазальтового состава, связанные вероятно с эпизодом растяжения и формированием пассивной окраины. Рифей-вендский комплекс перекрыт существенно карбонатными отложениями силура, девона, карбона, аналогичными Западно-Уральской зоне.

Ко второй группе доуралид относятся складчатые комплексы позднего докембрия, представленные островодужными и осадочными образованиями, которые присоединились к Европе в байкальское время (в конце докембрия). Блоки сложенные этими комплексами наиболее многочисленны на Северном и Полярном Урале в пределах Центрально-Уральского и Харбейского поднятиев. В ядрах этих антиформных структур обнажается высокометаморфизованное породы (гнейсово-мигматитовая ассоциация). Периферические части представлены трансгрессивными вулканогенно-осадочными отложениями позднего рифея - венда и нижнего кембрия. Вулканиты представлены зонально-метаморфизованными породами дифференцированной базальт-андезит-дацитовой известко-щелочной кали-натровой серией, характерной для островодужных образований. Метаморфизованные вулканиты резко несогласно перекрыты платформенными отложениями ордовика. Часто в ассоциации с вулканитами в разрезе присутствуют глаукофановые сланцы, указывающие на аккреционно-коллизионную обстановку. Аналогичные следы столкновения и причленения блоков пород к Восточно-Европейскому континену можно видеть и на Южном Урале в пределах поднятия Уралтау.

Зона Главного Уральского разлома представляет собой тектонический шов, выраженный мощной зоной серпентинитового меланжа изменчивой ширины - от нескольких до 20 км. Сам разлом является фронтальной зоной крупнейшего глубинного шарьяжа, по которому симатические комплексы восточных зон надвинуты на сиалическое основание западной части Урала. Останцами этого покрова являются разновеликие блоки и пластины различных комплексов пород развивавшихся на коре океанического типа, которые встречаются во внешней зоне Урала. Остатки этих же пород, в том числе различные члены офиолитовой ассоциации: гипербазиты, габбро, подушечные лавы, кремнистые осадки и т.п., расположены среди развальцованной серпентинитовой матрицы, внутри полосы маркирующей зону надвига. Часто разлом выражена бластомиланитами, метаморфическими сланцами, в том числе глаукофановыми, эклогитами, т.е. породами формирующимися при больших давлениях. Развитие эклогит-глаукофанового метаморфизма может свидетельствовать о том, что большая часть этих комплексов возникла во фронтальных зонах островных дуг в условиях частой коллизии (например, островная дуга-микроконтинент или симаунт). Таким образом, формирование зоны главного Уральского разлома неразрывно связано с аккреционно-коллизионными процессами

Внутренние зоны Урала наиболее полно обнажены в Южном Урале и включают Тагило-Магнитогорскую, Восточно-Уральскую и Зауральскую зоны

1. Тагило-Магнитогорская зона включает полосу прогибов, сопровождающую с востока зону Главного Уральского разлома. С юга на север обосабливаются Западно-Мугоджарский, Магнитогорский, Тагильский, Войкаро-Щучьинский синклинории. По своему строению зона представляет синформную структуру, состоящую из серии тектонических покровов, наслоенных друг на друга. В строении покровов участвуют ордовикско-каменноугольные плутонические, вулканогенные и осадочные комплексы пород, которые рассматриваются как образования океанических впадин, островных дуг, краевых вулканических поясов, связанных с ними глубоководных флишевых трогов и мелководных терригенных и карбонатных толщ, перекрывающих новообразованную в палеозое континентальную кору. Выступы докембрийского сиалического фундамента здесь отсутвуют. В целом Тагило-Магнитогорское зону можно представить как поле развития океанических (офиолитовых) и островодужных (известково-щелочных) комплексов, составляющих известный зеленокаменный пояс Урала. Формирование вулканических комплексов островодужного генезиса в пределах восточной части Урала происходило в несколько этапов. Островодужный вулканизм начался в среднем ордовике и продолжался в силуре. Комплексы соответсвующего возраста отмечены в пределах Сакмарской пластины. Более молодые ранне-средне девонские вулканиты андези-базальтового типа слагают полосу вдоль восточного борта Магнитогорского сикнлинория (Ирендыкская дуга). Средне-позднедевонкие и раннекарбоновые субдукционные комплексы вскрываются в пределах Магнитогорской полосы.

2. Восточно-Уральская зона - зона развития докембрийских комплексов бывших микроконтинентов с аллохтонами, сложенными породами офиолитовой ассоциации и островодужными комплексами. Комплексы доуралид внутренних зон складчатого пояса Урала слагают поднятия, такие как Зауральское и Восточно-Уральское, Мугоджарское (последние иногда объединят в Урало-Тобольский антиклинорий или выделяют в качестве гранитно-метаморфической оси Урала). В их состав входят преимущественно докембрийские толщи, а также нижнепалеозойские образования, часто неопределенного возраста, которые в результате высокотемпературного метаморфизма иногда становятся неотличимыми от докембрия.

В отношении природы доуралид Восточно-Уральской зоны нет единого мнения. Многие исследователи предполагают, что все они являются обломками древнего фундамента которые принадлежали либо другим континентам, либо были отторгнуты от Восточной Европы при образовании Палеоуральского океана и присоединились к Восточно-Европейскому континенту при закрытии океана в позднем палеозое и, таким образом, включенны в структуру Урала на аккреционно-коллизионном этапе его развития. С уверенностью такую модель можно принять только для Зауральского массива, в пределах, которого есть остатки чехла - кембрийские отложения и рифтогенный комплекс ордовика - показатель раскола. В большинстве же своем в структурном отношении доуралиды представляют собой гранитогнейсовые купола, с характерным двухъярусным строением. В ядрах куполов, образуя нижний ярус, преобладают AR-PR комплексы. Они подверглись многократному метаморфизму и метасоматическому гранитообразованию, в результате которого сформирован полифазный метаморфический комплекс: от центра купола наблюдается смена гнейсов и мигматитов на кристаллические сланцы и ближе к краям на амфиболиты с реликтами гранулитовой фации метаморфизма. Верхний ярус куполов составляет, так называемая, сланцевая оболочка, которая структурно не согласована с ядром и образует периферию куполов. Состав этой оболочки весьма разнообразен, среди них присутствуют офиолиты, осадки континентального подножия, шельфовые, рифтогенные и пр. комплексы, претерпевшие существенный метаморфизм.

Двухъярусное строение куполов можно интерпретировать как результат того, что породы верхнего яруса (океанические и островодужные комплексы палеозоя) аллохтонно перекрывают докембрий нижнего яруса. Образование самой структуры куполов наиболее естественно связать с диапировым всплыванием мобилизованного сиалического основания уже после того, как палеозойские комплексы были надвинуты на докембрийское основание. При этом метаморфизму подвергались как древние, так палеозойские комплексы. А сам метаморфизм носил концентрически зональный характер, убывая к периферии куполов. Время образования куполов соответствует времени внедрения гранитных массивов и отвечает заключительному этапу формирования складчатой структуры Урала - на рубеже карбона - перми.

3. Зауральская зона - наиболее восточная и наиболее погруженная область распространения палеозоид. Преимущественным развитием в этой зоне пользуются верхнедевонско-каменноугольных вулканогенно-осадочных отложения. Характерной чертой является присутствие вулкано-плутонических комплексов. В состав этой зоны входит полоса известково-щелочных вулканитов нижнего-среднего карбона, отвечающая активной континентальной окраине Казахстана (Валерьяновский пояс). Пояс образован андезитами, андези-базальтами, дацитами и прорывающими их диоритами и гранодиоритами. С запада этот пояс сопровождается офиолитами и островодужными комплексами силура и девона, которые могут рассматриваться как остатки субдукционного меланжа, образованные перед его фронтом. К востоку от пояса в его тылу развиты карбонатные и карбонатно-терригенные отложения верхнего девона и нижнего карбона, ниже которых залегают красноцветы и вулканические породы сопоставимые с отложениями Центрального Казахстана.

Согласно вышесказанному, общую структуру Урала можно представить образованной из двух структурных комплексов: нижнего автохтонного и верхнего аллохтонного. К нижнему структурному комплексу принадлежит фундамент Восточно-Европейской платформы, вместе с залегающим на нем чехлом осадков пассивной континентальной окраины во внешней части Уральского пояса, а также древние докембрийские массивы которые представляют собой фундамент микроконтинетов, отторгнутых в процессе рифтогенеза от Восточно-Европейского кратона, либо микроконтиненты вошедшие в современную структуру Урала в результате позднедокембрийских коллизионных процессов. Верхний структурный комплекс образован чешуями океанических и островодужных серий надвинутыми в сторону Восточно-Европейской платформы. Складчатое сооружение Урала возникло на месте прежнего океана за счет поглощения его коры. Уральский палеоокеан был унаследован от позднедокембрийского океанического бассейна и развивался на месте раскола окраины Восточно-Европейского континента. На протяжении всей истории Урала можно выделить три основных тектонических этапа:

1. Наиболее длительный этап связан с заложением и ростом океанического ложе - с вена по девон)

2. Интенсивная субдукция океанической коры во многочисленных зонах субдукции, связанных с островными дугами - девон, ранний карбон

3. Коллизия, связанная со столкновением Восточно-Европейского, Сибирского и Казахстанского континентов в позднем карбоне - перьми.

Формирование складчатой структуры Урала закончилось в конце карбона или начале перми. Об этом говорит массовое внедрение гранитных батолитов и окончание формирования гранитогнейсовых куполов в западной части Урала. Возраст большинства гранитных массивов оценивается в 290-250 млн. лет. Перед фронтом Уральских гор был сформирован глубокий прогиб, куда поступали продукты эрозии. Дальнейшая Mz-Kz история Урала заключалась в его постепенном разрушении, пенепленизации и формировании кор выветривания.