Введение к работе
Актуальность проблемы. Структурные и неразрывно связанные с ними вещественные преобразования литосферы приурочены к определенным переломным рубежам и этапам в истории геологического развития Земли и отдельных ее частей. Их выявление, а также установление последовательности важнейших геологических событий являются фундаментальной проблемой геологии. При определении времени их проявления важное значение приобретают методы изотопной геохронологии, позволяющие дать этим событиям цифровое наполнение. Выявление возрастных соотношений геодинамики, магматизма, метаморфизма и обоснование основных возрастных рубежей и этапов в докембрийской эволюции Печорской плиты представляют собой весьма актуальную задачу в рамках указанной проблемы.
Геохронологические исследования на Тимане и севере Урала проводятся с 60-х годов прошлого века и долгое время основывались на К-Ar изотопных данных. В конце столетия в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН по инициативе и при непосредственном участии автора был освоен Rb-Sr метод, что позволило вывести исследования на качественно новый уровень. В последние годы в российских и зарубежных публикациях стали приводиться первые Sm-Nd, U-Pb, Pb-Pb изотопные данные по тиманским и североуральским объектам. В результате количество возрастных определений существенно увеличилось, но ситуацию нельзя назвать благополучной, поскольку с появлением новых, преимущественно докембрийских датировок, нередко противоречивых, возраст многих событий, являющихся ключевыми в геологической истории Тимана и севера Урала, оценивается исследователями по-разному, и различия весьма существенны. Поэтому представляется целесообразным рассмотреть и переосмыслить имеющийся геохронометрический материал и на его основе реконструировать хронологию геологических событий в докембрийской эволюции Печорской плиты. Работа представляет собой первое обобщение по геохронологии докембрия этого сегмента литосферы.
Цель работы заключалась в разработке геолого-геохронологической модели докембрийской эволюции Печорской плиты. При этом решались следующие основные задачи.
-
Исследование изотопно-геохронометрических систем в магматических и метаморфических породах фундамента Тимано-Североуральского региона.
-
Обобщение и анализ изотопно-геохронометрических данных по территориально разобщенным литосферным мегаблокам.
-
Выявление основных возрастных рубежей и этапов в позднедокембрийской эволюции фундамента Печорской плиты.
Фактический материал и методы исследований. В основе работы лежат результаты авторских геохронологических исследований каменного ма-
териала, собранного в ходе многолетних полевых работ на п-ове Канин, Северном Тимане и Полярном Урале, а также имеющейся в распоряжении автора коллекции кернового материала из глубоких скважин, вскрывших фундамент Печорской синеклизы. Кроме того, рассмотрены опубликованные в литературе изотопные данные, а также лабораторная база K-Ar, Rb-Sr, Pb-Pb возрастных определений. В ее формировании и в геологической интерпретации изотопных данных совместно с авторами анализированных коллекций горных пород и минералов диссертант принимал самое непосредственное участие. Осмыслен и использован обширный литературный материал по геологии, геодинамике, петрологии Тимана, Печорской синеклизы и севера Урала.
Научная новизна и теоретическая значимость. В результате проведенных исследований:
-
Впервые на современном уровне знаний проведен обзор и всесторонний анализ изотопно-геохронометрической информации по докембрию Печорской плиты;
-
По многим объектам Тимано-Североуральского региона получены новые Rb-Sr, Sm-Nd, Pb-Pb и U-Pb изотопные данные, позволившие скорректировать возраст ряда метаморфических и магматических комплексов, имеющих важное значение для выяснения геологической истории Тимана и севера Урала;
-
На основе комплекса изотопных данных реконструирована позднедо-кембрийская эволюция Печорской плиты от деструкции северо-восточной окраины Восточно-Европейской платформы до проявления рифтогенных процессов, обусловивших раскрытие в раннем ордовике Палеоуральского океана;
-
Разработаны графические методы интерпретации изотопных данных, позволяющие судить о сохранности изотопно-геохронометрических систем и о достоверности изохронных зависимостей.
Практическая значимость. Полученные в процессе работы новые изотопные данные по магматическим и метаморфическим объектам Печорской плиты могут быть использованы при составлении нового поколения геологических карт и легенд к ним, разработке геологических моделей развития Тимана и севера Урала, графической интерпретации изотопно-геохронометрических данных.
Результаты научных разработок автора изложены в девяти заключительных научных отчетах, переданных в производственные организации Архангельска, Воркуты, Салехарда, Тюмени, Ухты. Они составили также практическую основу курса лекций по изотопной геохронологии, читаемых автором в Сыктывкарском государственном университете с 2001 г.
На защиту выносятся следующие положения.
1. Современные изотопные данные свидетельствуют о принадлежности
нижнепротерозойских комплексов Тимана и севера Урала в дорифейское время к окраине Восточно-Европейской платформы.
-
Геохронологические данные не дают оснований предполагать, что рифтогенная деструкция северо-восточной периферии Восточно-Европейской платформы, сопровождавшаяся заложением океанического бассейна и его пассивной окраины, происходила раньше среднего рифея.
-
Процессы аккреции, перешедшие в коллизию в пределах Тимана, Болынеземельского мегаблока и Центрально-Уральского зоны и обусловившие тиманскую складчатость, имели место в конце позднего рифея и в венде. В это же время интенсивно проявился орогенный гранитоидный магматизм.
-
Деструкция вендского орогена в ходе эпиконтинентального рифтинга, сопровождавшегося формированием анорогенных гранитов, базитов и ко-магматичных им вулканитов, началась в кембрии и обусловила в ордовике раскрытие Палеоуральского океана.
Структура работы. Работа состоит из семи глав, введения и заключения. Общий объем 376 страниц, в том числе 89 рисунков и 74 таблицы, библиография включает 800 источников. В первой главе приведены общие сведения о строении Печорской плиты, рассмотрены существующие представления о докембрийской истории геологического развития Тимана, севера Урала. Во второй главе даны описания применявшихся аналитических процедур и рассмотрены методические особенности интерпретации изотопных данных. В главах 3-6 рассматриваются результаты изотопного датирования докембрийских объектов Тимано-Североуральского региона. В седьмой главе на основании всей совокупности изотопных данных производится реконструкция хронологии геологических событий в позднедокембрийской эволюции фундамента Печорской плиты.
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты представлялись и докладывались на многочисленных научных мероприятиях: семинарах, конференциях, симпозиумах, съездах и т.п. В их числе - доклады на геохронологических сессиях и конференциях (Алма-Ата, 1985; Звенигород, 1987; Москва, 2000, 2006; Санкт-Петербург, 1995, 2003, 2009), на симпозиуме по геохимии изотопов (Москва, 1998), на международном геологическом конгрессе (Флоренция, 2004), на конгрессах Европейского союза геологов (Страсбург, 1999, 2001), на арктической конференции (Тромсё, 2007), на совещаниях Межведомственного тектонического комитета (Москва, 1999, 2000, 2001, 2005, 2009), на геологических конференциях и съездах Республики Коми (Сыктывкар, 1984, 1988, 1994, 1999, 2004, 2009), на минералогических и петрографических совещаниях и конференциях (Сыктывкар, 1985, 1996 1997, 1998, 2000, 2001, 2005, 2009; Екатеринбург, 1997, 2003; Апатиты, 2003, 2005; Новосибирск, 2003; Томск, 2004), на чтениях памяти А. Н. Зава-рицкого (Екатеринбург, 1998, 2001, 2009), на докембрийских совещаниях (Фрунзе, 1989; Екатеринбург, 1995), на конференциях рабочих групп про-
граммы "EUROPROBE" (Сыктывкар, 1999; Санкт-Петербург, 2000).
По теме диссертации лично и в соавторстве опубликовано около 120 работ, изданных в нашей стране и за рубежом. В их числе шесть монографий, три брошюры, 11 статей опубликованы в рецензируемых журналах.
Благодарности. Работа выполнена в Институте геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, с которым научная деятельность автора связана с 1971 года. За этот период при решении ряда геологических и геохронологических проблем, рассматриваемых в диссертации, автор консультировался с М.М. Аракелянц, Т.Б. Баяновой, Н.И. Брянчаниновой, В.П. Водолазской, В.И. Виноградовым, Б.А. Голдиным, И.И. Голубевой, И.М. Гороховым, Е.Г. Довжиковой, Е.П. Калининым, М.Н. Костюхиным, О.С. Кочетковым, А.А. Краснобаевым, Н.Б. Кузнецовым, С.К. Кузнецовым, К.В. Куликовой, В.И. Ленных, А.Н. Ларионовым, В.П. Лютоевым, А.Б. Макеевым, Б.А. Мальковым, Н.А. Малышевым, Л.В. Махлаевым, В.Г. Оловя-нишниковым, Б.А. Остащенко, В.Н. Охотниковым, Ю.Д. Пушкаревым, A.M. Пыстиным, В.И. Ракиным, Д.Н. Ремизовым, Ю.Л. Ронкиным, А.И. Ру-синым, Г.Н. Савельевой, В.А. Салдиным, В.И. Силаевым, А.А. Соболевой, В.И. Степаненко, Ю.А. Ткачевым, О.В. Удоратиной, А.А. Федотовой, Г.Б. Ферштатером, Е.В. Хаиным, B.C. Чупровым, Л.Л. Шаниным, К.Н. Шата-гиным, B.C. Щукиным, Я.Э. Юдовичем и многими другими. Всем коллегам за помощь, конструктивные замечания, способствовавшие выполнению данной работы, выражаю глубокую признательность.
С искренней благодарностью автор вспоминает своих первых наставников - заведующего лабораторией ядерной геохронологии, д. г.-м. н., профессора М.В. Фишмана и руководителя первого этапа исследований - д. г.-м. н., профессора В.А. Дедеева.
Автор глубоко благодарен директорам Института геологии академику РАН Н.П. Юшкину и члену-корреспонденту РАН A.M. Асхабову за поддержку, возможность проведения полевых и лабораторных исследований и многочисленные поездки на различные научные мероприятия.
Особую признательность считаю приятным долгом выразить научному консультанту, члену-корреспонденту РАН В.Н. Пучкову, во многом содействовавшему появлению этой работы.
Я благодарен профессору Дэвиду Джи (Упсала, Швеция) за предоставленную возможность проведения Pb-Pb датирования цирконов в лаборатории изотопной геологии Шведского музея естественной истории (г. Стокгольм), участия в международной экспедиции на Северный Тиман и в совещаниях рабочей группы программы "EUROPROBE".
В проведении полевых и аналитических исследований принимали участие В.П. Давыдов, Г.Г. Есев, А.Д. Естафьева, В.А. Капитанова, О.В. Кокша-рова, Т.Д. Косарева, А.Ф. Литвиненко, Ю.В. Логинов, Е.Ф. Малахова, Р.Г. Малыхина, В.А. Маркова, А.Г. Сажина, И.В. Смолева, М.П. Тентюков,
Р.Г. Титова, В.Л. Штейнер. Всем, кто способствовал выполнению работы, автор искренне благодарен.
Основные результаты получены в процессе работ по научно-исследовательским темам, финансируемым Российской академией наук, и при поддержке Программ фундаментальных исследований ОНЗ РАН: № 7 "Изотопная геология: геохронология и источники вещества", № 8 "Изотопные системы и изотопное фракционирование в природных процессах", № 4 "Природные изотопные системы: закономерности поведения, применение к изучению источников, условий и времени протекания геологических процессов, развитие методов исследования", а также INTAS (№ 96-1941) и Шведского Фонда Естественных Исследований.
