Введение к работе
Данная работа является обобщением оригинального и литературного материала по фациальным особенностям, палеогеографии и условиям образования рифейских осадочных и вулканогенно-осадочных последовательностей стратотипичес-кой местности (Башкирский мегантпклинорнй Южного Урала), западной мегазоны Урала и сопряженных с ней районов Восточно-Европейской платформы (ВЕП), а также рифейских осадочных ассоциаций, известных по периферии и во внутренних районах ряда древних платформ северного полушария. Выполнению исследований в немалой степени способствовало участие автора в разработке и реализации научных проектов, поддержанных в разные годы МИФ УрО РАН, РФФИ (гранты 95-05-14288, 97-05-65107), INTAS и МПГК и госбюджетных тем ИГ БНЦ УрО РАН (до 1989 года) и ИГиГУрО РАН.
Актуальность проблемы. Более полувека тому назад, анализируя разрез Башкирского мегантпклшюрпя (БМА), академик И.С.Шатскпй выделил отложения "'древних немых свит Горной Башкирии" в самостоятельный комплекс верхнего протерозоя, названный им рифсем по древнему названию Урала. Аналоги этих отложений позднее были установлены па Среднем Урале и Ті імаме, затем выделены па Приполярном, Полярном Урале и в Зауралье. Заключенный в хронологических рамках от 1,65 до 0,65 млрд.лет, рифей представляет один из крупнейших этапов развития литосферы и биосферы Земли [Семихатов, 1994, 1995; Schopf and Klein, 1992]. С ним связано формирование платформенного чехла эпикарельских крато-нов, деструкция последних и распад Пангеи-1, появление эн-симатических подвижных поясов, развитие обширных мелководных бассейнов осадконакопления [Хаин, Божко, 1988; Общие проблемы..., 1995; и др.]. К осадочным бассейнам этого интервала приурочен широкий спектр экономически важных элементов - золота, меди, урана, свинца, железа, платиноидов, марганца, фосфора, значительные запасы баритов, сидеритов, магнезитов, флюорита [Феоктистов, 1995; и др.], с ними также связаны крупные месторождения углеводородов [Геологическое строение..., 1996]; оценка перспективности седиментаци-онных бассейнов рифея востока ВЕП на нефть и газ привлекает в настоящее время особое внимание специалистов [Сурков и др., 1993].
Характер и палеогеография осадочных бассейнов рифея дискуссионны. Одни исследователи считают, что рифей являлся временем неповторявшегося позднее в истории Земли широкого развития мелководных бассейнов [Семпхагов, 1974, 1994; и др.]. Другие предполагают сходство основных характеристик бассейнов позднего протерозоя и, по крайней мере, раннего палеозоя [Grotzinger, Ingersoll, 1992; Lowe, 1992; и др.], а некоторым представляется, что в докембрии формировались "неактуалистические типы осадков" [Einsele, 1992; и др.].
Все сказанное подчеркивает актуальность исследований, направленных на реконструкцию основных черт эволюции бассейнов осадконакопления, существовавших в рифее в области сочленения современного Башкирского мегантиклино-рия и Волго-Уральской области (ВУО)1 и, в более широком плане, в пределах всего западного Урала н прилежащих районов ВЕП и сопоставление их с особенностями развития эпн- и перикратонных бассейнов седиментации рифея Сибирской, Северо-Американской и Индийской платформ.
Целями исследования являлись: 1) реконструкция фациа-льных особенностей и обстановок формирования осадочных и вулканогенно-осадочных отложений рифея Башкирского ме-гантиклинория; 2) расшифровка характера и основных закономерностей эвогаоции фрагмептоз развитых на территории БМА седиментационных бассейнов рифея; 3) сравнительный анализ особенностей строения разрезов, условий формирования и "архитектуры" осадочных ассоциаций рифея области сочленения Восточно-Европейской платформы и -западного Урала и эпи- и перикратонных седиментационных последовательностей рифея ряда платформ северного полушария. Для их достижения решались следующие основные задачи: 1) фа-циальная типизация отложений; 2) расшифровка основных особенностей поступавшего в бассейны аллохтонного терри-генного материала; 3) реконструкция типов и состава питающих провинций, особенностей их эволюции во времени; 4) восстановление палеогеографических, палеотектоничсских и, по мере возможности, палеоклиматическнх обстановок на-
1 В настоящей работе, так же как и в монографии [Стратотип рифея..., 1983], под Волго-Уральской областью понимается территория востока Русской платформы, п пределах которой расположены Кам-ско-Бельский н Серноводско-Абдуллинский прогибы.
'У
коплсния осадков; 5) анализ строения и "архитектуры" осадочного выполнения разновозрастных (ранне-, средне- и поз-днерифейского) бассейнов седиментации, существовавших в рифее на территории современной Волго-Уральской области и западного склона Южного Урала; 6) сравнительный анализ т.н. "грабеновых формаций" рифея БМА с осадочным выполнением различных типов шгтракратонных рифтов кайнозоя и позднего докембрия; 7) типизация и сравнительный анализ строения, "архитектуры'" и особенностей формирования эпи-п перикратопиых осадочных последовательностей (ОП) рифея ряда древних платформ ccnepnoro полушария и сопоставление их с осадочным выполнением бассейнов восточной периферии ВЕП.
Научная новизна и практическое значение работы. Впервые для разреза рифея БМА разработана классификация фаций терригенных к карбонатных отложений, дано их систематическое описание. Выделены и охарактеризованы крупные литолого-фацнальпые комплексы; показано, что аналогичные им осадочные ассоциации имеют широкое распространение среди эпи- и перикратонных разрезов рифея других регионов. Реконструированы пространственно-временные взаимоотношения этих комплексов в разрезах рифея БМА и прилежащих районов ВЕП, составлены схемы их латерального распределения и рассмотрены обстановки накопления осадочных ассоциаций рифея на данной территории. Показано, что формирование отложений имело место преимущественно в морских ("сверхмелководиых", прибрежных и мелководных) обстановках; на протяжении значительной части раннего и среднего рифея накопление осадков происходило в условиях ограниченной циркуляции1, а размеры бассейнов несколько превосходили территорию ВУО (у. /л/о)2. В позднем рифее осадкона-коп.члше имело место в бассейне, охватывавшем всю запад-
1 Основанием для подобного вывода является присутствие в разре
зах нижнего и среднего рифея БМА многосотметровых толщ пири-
тпзнрованных ннзкоуглеродистых глинистых сланцев, текстурные
особенности которых указывают на накопление исходных осадков
ниже уровня штормового волнения.
2 В состав Волго-Уральской области (sensn lato) я включаю здесь и
западный склон Южного Урала [Маслов, 1994].
ную мегазону Урала, прилежащие районы ВЕП, а также ее северную периферию (вплоть до северной Норвегии).
Установлено, что источниками сноса для песчаниковых ассоциаций рифея БМА являлись породы цоколя ВЕП, оса-дочно-метаморфические образования дорнфейского прото-платформенного чехла и собственно рифейские осадочные комплексы (континентальные блоки и рсциклировшшые ороге-ны, по терминологии [Dickinson et al., 1983]). Показано существование различных трендов эволюции химического состава псаммитов (на уровне серий и свит), обусловленных эволюцией питающих провинций, усложнением с течением времени схемы минерального питания бассейнов седиментации, климатическими вариациями и вызреванием кластики.
Сопоставление осадочных последовательностей рифея востока ВЕП, Сибирской, Северо-Американской и Индийской платформ показало преобладание в их составе "сверхмелководных" и мелководных отложений. Выполнены типизация ОП рифея ряда регионов северного полушария и сопоставление их с осадочным выполнением седиментационных бассейнов существовавших в это время на территории современной Волго-Уральской области и западного склона Южного Урала.
Практическая значимость рабсил определяется предложенной с максимальным использованием всей доступной геологической, литологической и геохимической информации фацнальной типизацией отложений рифея БМА. Составлено более 50 литолого-фациальных и палеогеографических схем, позволяющих реконструировать "поэтапную" эволюцию бассейнов раннего, среднего и позднего рифея. Многие положения работы, переданы в віще научных записок и разделов в хоздоговорных отчетах в производственные подразделения ПГО "Башкиргеология" и "Уралгеология" и использованы в практике. Систематизированные в работе данные позволили показать место осадочных ассоциаций рифея БМА в седиментационных бассейнах, существовавших в рифее в области сочленения ВЕП и современного западного склона Южного Урала, что имеет важное значение для региональных геологосъемочных работ и прогнозных разработок различного масштаба.
Апробация работы. Основные положения и выводы докладывались и обсуждались на всесоюзных, всероссийских, региональных и международных конгрессах, совещаниях и сим-
познумах: в Москве (1985 г., 1986 г., 1993 г., 1994 г.), Петрозаводске (1987 г.); Уфе (1985 г., 1987 г., 1989 г., 1990 г., 1994 г.), Екатеринбурге (1989 г., 1991 г., 1994 г., 1995 г., 1996 г.), Санкт-Петербурге (1991 г.), Потсдаме (Германия, 1994 г.), Сиднее (Канада, 1994 г.), Страсбурге (Франция, 1995 г.), Гранаде (Испания, 1996 г.) и Пекине (Китай, 1996 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 144 работы, в том числе 5 монографий (одна коллективная) и 1 препринт.
Фактический материал. В основу работы положены материалы целенаправленных исследовании, полученные автором в 1979-96 г.г. при нзученипи рнфейских отложений БМА, разрезов глубоких скважин, вскрывших рифепские образования ВУО (коллекция образцов М.В.Ишерскон, ИГ УфНЦ РАН, г.Уфа), а также литературные данные по рифейским отложениям различных регионов мира. Детально описано более 200 естественных разрезов рифея БМА, просмотрен и задокументирован керн около 20 параметрических скважин. Изучено несколько тысяч шлифов терригенных її карбонатных пород; использован также региональный банк данных химических анализов песчаников из эталонных и опорных разрезов рифея БМА, любезно предоставленный в распоряжение автора Э.З.Гарсевым (УфНЦ РАН, г.Уфа).
Объем работы. Диссертация состоит из двух томов: первый включает текст (396 стр.) (введение, три части, объединяющие 17 глав, и заключение; ) и список литературы (967 названий), второй - графические приложения (190 рисунков) и 36 таблиц.
Методика исследований. В основу работы положены методы детального комплексного литолого-фациалыюго и срав-нитслыю-литологического анализов.
Основные защищаемые положения.
/. Отложения рифея западного склона Южного Урала включают широкий спектр фаций, формировавшихся в континентальных и морских обстановках. Совокупности родственных граций, связанные местом и условиями пакоичеиия, группируются в крупные лшполого-фащюльные (осадочные) комплексы, являющиеся индикаторами различных стадий эволюции бассейнов седиментации и определенных геологических событий. Развитие бассейнов осадкоиаконлепия, существовавших иа территории совремеииой Волго-Уральской области и западного
склона Южного Урала в раннем, среднем и позднем рифее происходило в специфических для каждого из этих крупных этапов, палеотектонических и палеогеографических обстановках, что обусловило появление седиментационных последовательностей различной "архитектуры".
-
Параллельно с эволюцией бассейнов осадконакоплення имели место закономерные вариации петрографического и пет-рохимического состава песчаниковых ассоциаций типового разреза рифея, обусловленные изменениями соотношений между размывавтшшся комплексами пород, вьареванием кластики путем многократного переотложения и мобіишзацигй, в отдельные эпохи, относительно незрелого материала. Основными типами областей сноса на пропиїжетш рифея являлись "континентальные блоки" и 'рециклировапиые орогеиы", в сложении которых главную роль играли в различной степени метиморфизоваипые породы фундамента и дорифейского про-топлатформеипого чехля Русской платформы и кислые магматические комплексы.
-
Седимептациоииые бассейны, существовавшие в рифее на восточной периферии Русской платформы эволюционировали от сравнительно небольших, с преобладанием обстановок ограниченной циркуляции, интракратоииых водоемов (ранний-средний рифей), к крупному, хорошо аэрируемому перикратои-пому бассейну, охватившему в начале позднего рифея также северо-восточную и северную окраины Восточно-Европейского кратона.
-
Эли- и перикратонные седимептациоииые бассейны рифея востока Восточно-Европейской, Сибирской, Северо-Аме-риканской и Индийской платформ вмещают осадочные последовательности нескольких типов и подтипов, различающиеся по характеру и составу фациальиых ассоциаций, особенностям их пространственно-временных соотношений и распределению мощностей.
Последовательности I типа характеризуются преобладанием "сверхмелководных" и мелководных отпожений; мощность и "глубоководпостъ" их несколько нарастают от проксимальных зон палеобассейнов к дистальным. Для II типа свойственны такие, определяющие выделение ряда подтипов, черты как: 1) сочленение по латерали мелководных и умеренно гл. бо-ководных ассоциаций; 2) наличие в отдельных зонах вулканитов; 3) смена снизу вверх глубоководных тонкозернистых или
(в четвертом подтипе) грубозернистых отложений мелководными и "сверхмелководными" терригенными и карбонатными (часто циклично чередующимися) образованиями. III тип представлен грубообломочиыми отложениями аллювиальных конусов выноса, мощность которых убывает в дисталыюм направлении. Нижиерифейские осадочные ассоциации, известные в пределах современной Во.пго-Уралъской области и западного склона Южного Урала принадлежат I типу, верхнерифейские - сходны с четвертым подтипом II типа, а среднерифейскис имеют переходный меэ/сду ними характер.
Благодарности. Большую помощь в проведении исследовании, обсуждении материалов и подготовке работы автору оказали коллеги по ИГиГ УрО РАН, ГИН РАН, ИГ УфНЦ РАН, ВСЕГЕИ и сотрудники ряда производственных организаций Л.В.Анфимов, Ю.Р.Беккер, И.И.Бебешев, В.В.Бочкарев, А.Ф.Вейс, А.И.Вознесенский, М.А.Гаррнс, Э.З.Гареев, А.А.Захаров, М.В.Ишерская, К.П.Иванов, К.С.Иванов, Б.М.Келлер, В.И.Козлов, Вл.А.Комар, Б.В.Курносов, М.Т.Крупешш, Л.А.Карстен, А.А.Краснобаев, В.И.Копорулин, В.А.Котов, Н.Н.Ларионов, А.А.Макушин, П.Н.Михайлов, В.П.Парначев, В. Н. Пучков, Б.В.Полянский, В.И.Петров, М.Е.Раабен, М.С.Рапопорт, ЮЛ.Рошшн, А.Ф.Ротару, М.В.Рыкус, Св.А.Сидоренко, В.Н.Сергеев, К.Б.Сеславинский, И.Е.Стука-лова, С.А.Филиппов, И.В.Хворова, Ю.Г.Цеховский, В.В.Ша-лагннов, Н.И.Шкатов, В.А.Шефер, Я.Э.Юдович и др. Плодотворными были обсуждения вопросов геологии, седиментоло-пш и палеогеографии рифейских бассейнов, а также обмен литературой с А.Спдлсцка и В.Мслежиком (Геологическая служба Норвегии), П. и Э.Банквнцами (Геофоршунгцентрум, Потсдам, Германия), П.Днкерсон (Университет шт. Техас, США), Б.-Д.Эрдтманном и И.Паалитцем (Берлинский технический университет, Германия), Х.-А.Гамецем-Винтанедом (Университет Зарагосы, Испания), Р.Вальтером (Технический университет Аахена, Германия), Д.Джи (Университет Уппса-лы, Швеция). Всем названным лицам автор выражает свою искреннюю признательность.
Мне хочется особо отметить также внимание и поддержку исследовании академиками РАН В.А.Коротеевым и М.А.Се-михатовым и член-корреспондентамн РАН П.П.Тимофеевым, С.Н.Ивановым и Б.И.Чувашовым.
Большая помощь в процессе сбора литературного материала для сравнительных- исследований и при оформления работы была оказана О.П.Крылатковой, И.Н.Балашовой, С.В.Верхоглядовой, Н.В.Гладышевой и Л.А.Горбуновой.
