Помощь студентам в учебе
Введение
Геологическое строение южной части Тагильской зоны и точки зрения на ее формирование
Раннепалеозойские вулканические ассоциации южной части Тагильской структуры 14 Вулканические ассоциации позднего ордовика - раннего силура 14
Вулканические ассоциации силура - раннего девона 18
Последовательность формирования вулканических ассоциаций 24
Методы исследований и разбраковка аналитических данных 29 Петрографическая, петрохимическая и геохимическая характеристика раннепалеозойских базальтоидов южной части Тагильской структуры 35 Петрографическая характеристика базальтоидов 35
Петрохимическая характеристика базальтоидов 42
Геохимические особенности базальтоидов 56 Петрохимические типы и серии базальтоидов 62
Относительная временная последовательность вулканических (петрохимических) серий базальтоидов 67
Петрология и тектоническая обстановка формирования раннепалеозойских базальтоидов Тагильской структуры 72 Особенности формирования магм в современных островных дугах и континентальных рифтах 72
Изотопно-геохимические данные о роли мантийной и коровой составляющих источников плавления раннепалеозойских базальтоидов 75
Оценка мантийной составляющей источников плавления раннепалеозойских базальтоидов 77
Природа коровой составляющей источников плавления раннепалеозойских базальтоидов 84
Палеогеодинамическая обстановка формирования раннепалеозойских базальтоидов Тагильской структуры 94 Заключение 123
Список использованных источников 128
Приложения 145
Петрохимия позднеордовикских - раннедевонских базальтоидов южной части Тагильской зоны Среднего Урала
|
Введение
Геологическое строение южной части Тагильской зоны и точки зрения на ее формирование
Раннепалеозойские вулканические ассоциации южной части Тагильской структуры 14 Вулканические ассоциации позднего ордовика - раннего силура 14
Вулканические ассоциации силура - раннего девона 18
Последовательность формирования вулканических ассоциаций 24
Методы исследований и разбраковка аналитических данных 29 Петрографическая, петрохимическая и геохимическая характеристика раннепалеозойских базальтоидов южной части Тагильской структуры 35 Петрографическая характеристика базальтоидов 35
Петрохимическая характеристика базальтоидов 42
Геохимические особенности базальтоидов 56 Петрохимические типы и серии базальтоидов 62
Относительная временная последовательность вулканических (петрохимических) серий базальтоидов 67
Петрология и тектоническая обстановка формирования раннепалеозойских базальтоидов Тагильской структуры 72 Особенности формирования магм в современных островных дугах и континентальных рифтах 72
Изотопно-геохимические данные о роли мантийной и коровой составляющих источников плавления раннепалеозойских базальтоидов 75
Оценка мантийной составляющей источников плавления раннепалеозойских базальтоидов 77
Природа коровой составляющей источников плавления раннепалеозойских базальтоидов 84
Палеогеодинамическая обстановка формирования раннепалеозойских базальтоидов Тагильской структуры 94 Заключение 123
Список использованных источников 128
Приложения 145
Актуальность исследований. Геологические исследования на Урале имеют многовековую историю, с начала прошлого века вулканизм Тагильской зоны исследуется систематически. Петрологии вулканических пород Среднего Урала посвящены многочисленные работы, определены основные особенности развития вулканизма в раннем палеозое. И, тем не менее, предлагаются различные интерпретации тектонической обстановки их формирования. Обосновываются две модели формирования Тагильской зоны: континентально-рифтогенная (Каретин, 1997-2004) и надсубдукционная - островодужная (Агеева, 1992; Язева и Бочкарев, 1989, 1995, 2000; Розен и др., 1997, 1999; Румянцева, 1989, 1995; Петров и др., 2000; Коротеев и др., 2001 и др.). Генезис вулканических пород Тагильской структуры, принципиально важный для объяснения развития вулканизма этой зоны и все¬го Урала, таким образом, остается актуальной проблемой. В процессе исследований пород Уральской СГ-4, вскрывшей в Тагильской зоне раннепалеозойские вулканогенные образования до глубины 6000 м, накоплен значительный объем материалов по петрологии и геохимии вулканитов, что дает возможность рассмотреть их генезис в сопоставлении с базальтоидами современных обстановок. В раннепалеозойских вулканических комплексах Тагильской структуры базальты и андезиты обычно преобладают над кислыми породами, как и в составе вулканических ассоциаций современных островных дуг и континентальных рифтов. Поэтому по петрологии и геохимии базальтоидов предполагается восстановить их генезис и тектоническую обстановку раннепалеозойского вулканизма.
Целью исследований является определение генезиса базальтоидов позднего ордо¬вика - раннего девона южной части Тагильской зоны и реконструкция геодинамической обстановки их формирования. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: 1. Обобщить петрологические данные по раннепалеозойским базальтоидам южной части Тагильской зоны и выделить ассоциации вулканических пород (O3-D1). 2. Определить принадлежность базальтоидов к петрохимическим сериям и установить последовательность их образования. 3. Установить геохимические особенности базальтоидов и характер их изменения в пространстве и во времени. 4. Оценить состав источника раннепалеозойских базальтоидов.
Научная новизна работы. Впервые получены новые данные по геохимии поздне¬ордовикских - раннедевонских базальтоидов южной части Тагильской зоны и обобщены петрохимические данные по району СГ-4. Это позволило обосновать палеоостроводужный генезис этих пород. Этот вывод получил дополнительное подтверждение при сопоставлении базальтоидов Тагильской зоны с базальтами современных различных геодинамических обстановок, что позволило представить общую последовательность развития вулканизма в раннем палеозое на Среднем Урале.
Целью исследований является определение генезиса базальтоидов позднего ордо¬вика - раннего девона южной части Тагильской зоны и реконструкция геодинамической обстановки их формирования. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: 1. Обобщить петрологические данные по раннепалеозойским базальтоидам южной части Тагильской зоны и выделить ассоциации вулканических пород (O3-D1). 2. Определить принадлежность базальтоидов к петрохимическим сериям и установить последовательность их образования. 3. Установить геохимические особенности базальтоидов и характер их изменения в пространстве и во времени. 4. Оценить состав источника раннепалеозойских базальтоидов.
Научная новизна работы. Впервые получены новые данные по геохимии поздне¬ордовикских - раннедевонских базальтоидов южной части Тагильской зоны и обобщены петрохимические данные по району СГ-4. Это позволило обосновать палеоостроводужный генезис этих пород. Этот вывод получил дополнительное подтверждение при сопоставлении базальтоидов Тагильской зоны с базальтами современных различных геодинамических обстановок, что позволило представить общую последовательность развития вулканизма в раннем палеозое на Среднем Урале.
Изучение раннепалеозойских (O3-D1) базальтоидов южной части Тагильской зоны показало следующее:
Вулканические ассоциации южной части Тагильской зоны образуют два формационных ряда.
Формационный ряд позднего ордовика - раннего силура включает
1. базальтовую, содержащую плагиориодациты, нижнекабанскую ассоциацию (O3),
2. базальт-плагиодацит-плагиориолитовую верхнекабанскую (O3),
3. андезибазальт-андезит-плагиодацитовую красноуральскую (S1).
Формационный ряд силура - раннего девона включает
1. базальт-андезибазальт-андезит-плагиориодацитовую павдинско-липовскую ассо¬циацию (S1),
2. базальт-андезибазальтовую именновскую (S1-2),
3. базальтовую, содержащую дациты, гороблагодатскую (S2),
4. шошонит-латитовую туринскую (S2-D1).
Характер и обстановка базальтоидного вулканизма изменялись во времени. В позднем ордовике - раннем силуре доминировал эффузивный вулканизм в подводной обстановке (подушечные лавы и гиалокластиты кабанского и красноуральского комплексов). В силуре - раннем девоне базальтоидный вулканизм эффузивно-эксплозивного типа проходил в подводной обстановке (подушечные лавы и туфы павдинского-липовского, именновского и гороблагодатского комплексов) и в подводной-субаэральной обстановке (подушечные лавы, субвулканические тела и игнимбритоподобные лаво- и гиалокластиты туринского комплекса).
Базальтоиды преобразованы в эпидот-хлоритовой и пренит-пумпеллиитовой субфациях регионального метаморфизма, из темноцветных минералов первичный состав сохраняет только клинопироксен, плагиоклаз замещен альбитом, стекло - вторичными минералами. В ранних (O3-Si) вулканических ассоциациях (нижнекабанской, верхнекабан- ской и красноуральской,) преобладают афировые базальтоиды, мелкопорфировый облик изредка имеют верхнекабанские и красноуральские базальтоиды. Микровкрапленники клинопироксенов из нижнекабанских базальтов имеют состав высокомагнезиального ав¬гита - эндиопсида, состав клинопироксенов из верхнекабанских и красноуральских базальтоидов изменяется от высокомагнезиального авгита, изредка диопсида во вкрапленниках до железистого авгита в микролитах. В вулканических ассоциациях (S1.2) (павдин- сколиповской и именновской) доминируют порфировые базальтоиды. По преобладанию во вкрапленниках клинопироксена либо плагиоклаза выделены магнезиальные и глиноземистые разности (петротипы) базальтоидов. Клинопироксены из них представлены 3-4-мя генерациями, имеют сложную зональность, их состав изменяется от высокомагнези¬альных авгитов - эндиопсидов во вкрапленниках до железистых авгитов - ферроавгитов в микролитах.
Вулканические ассоциации южной части Тагильской зоны образуют два формационных ряда.
Формационный ряд позднего ордовика - раннего силура включает
1. базальтовую, содержащую плагиориодациты, нижнекабанскую ассоциацию (O3),
2. базальт-плагиодацит-плагиориолитовую верхнекабанскую (O3),
3. андезибазальт-андезит-плагиодацитовую красноуральскую (S1).
Формационный ряд силура - раннего девона включает
1. базальт-андезибазальт-андезит-плагиориодацитовую павдинско-липовскую ассо¬циацию (S1),
2. базальт-андезибазальтовую именновскую (S1-2),
3. базальтовую, содержащую дациты, гороблагодатскую (S2),
4. шошонит-латитовую туринскую (S2-D1).
Характер и обстановка базальтоидного вулканизма изменялись во времени. В позднем ордовике - раннем силуре доминировал эффузивный вулканизм в подводной обстановке (подушечные лавы и гиалокластиты кабанского и красноуральского комплексов). В силуре - раннем девоне базальтоидный вулканизм эффузивно-эксплозивного типа проходил в подводной обстановке (подушечные лавы и туфы павдинского-липовского, именновского и гороблагодатского комплексов) и в подводной-субаэральной обстановке (подушечные лавы, субвулканические тела и игнимбритоподобные лаво- и гиалокластиты туринского комплекса).
Базальтоиды преобразованы в эпидот-хлоритовой и пренит-пумпеллиитовой субфациях регионального метаморфизма, из темноцветных минералов первичный состав сохраняет только клинопироксен, плагиоклаз замещен альбитом, стекло - вторичными минералами. В ранних (O3-Si) вулканических ассоциациях (нижнекабанской, верхнекабан- ской и красноуральской,) преобладают афировые базальтоиды, мелкопорфировый облик изредка имеют верхнекабанские и красноуральские базальтоиды. Микровкрапленники клинопироксенов из нижнекабанских базальтов имеют состав высокомагнезиального ав¬гита - эндиопсида, состав клинопироксенов из верхнекабанских и красноуральских базальтоидов изменяется от высокомагнезиального авгита, изредка диопсида во вкрапленниках до железистого авгита в микролитах. В вулканических ассоциациях (S1.2) (павдин- сколиповской и именновской) доминируют порфировые базальтоиды. По преобладанию во вкрапленниках клинопироксена либо плагиоклаза выделены магнезиальные и глиноземистые разности (петротипы) базальтоидов. Клинопироксены из них представлены 3-4-мя генерациями, имеют сложную зональность, их состав изменяется от высокомагнези¬альных авгитов - эндиопсидов во вкрапленниках до железистых авгитов - ферроавгитов в микролитах.