8.1.3. Уральская эвгеосинклинальная область

Эта область образована серией сопряженных палеозойских геосинклинальных интрузивно-вулканических поясов и разделяющих их срединных массивов. Эти интрузивно-вулканические пояса обладают принципиально сходным характером строения, развития и металлогении, но характеризуются разновременным заложением и стабилизацией. Разделяющие эти пояса срединные массивы представляют собой блоки догеосинклинального основания, сложенные допалеозойскими метаморфическими комплексами, испытавшими тектоно-магматическую активизацию в период палеозойского геосинклинального магматизма.

Среди главнейших геосинклинальных интрузивно-вулканических поясов Урала будут рассмотрены следующие: Тагильский, Западно-Магнитогорский, Восточно-Магнитогорский и Каменский (Алапаевско-Теченский).

8.1.3.1.Тагильский интрузивно-вулканический пояс

Геологическое строение

Тагильский интрузивно-вулканический пояс протягивается в меридиональном направлении на Полярном, Приполярном, Северном и Среднем Урале. Его протяженность примерно на 1 100 – 1 200 км, от побережья Северного Ледовитого океана до широты 56^о (около 100 км южнее г. Екатеринбурга).

Лучше всего этот пояс изучен на Северном и Среднем Урале, где его структуры представлены в полном объеме. В более северных районах структуры восточной части Тагильского пояса погребены под мезозойско-кайнозойским чехлом Западно-Сибирской плиты.

В основании разреза Тагильского пояса располагается раннепалеозойская (O_1-2) офиолитовая ассоциация, включающая вулканиты однородной базальтовой (кремнисто-базальтовой) формации, альпинотипные ультрамафиты дунит-гарцбургитовой формации (салатимский, серовский комплексы) и габбровую формацию, слагающие массивы Рай-Из, Войкарский, Серовский, Салатимский и др. Эти образования относятся к начальной (океанической) стадии.

Выше располагаются вулканиты базальт-риолитовой формации O₃-S₁, выделяемой в разных частях как шемурская, кабанская, красноуральская, кировградская свиты. С вулканитами ассоциируют небольшие гипабиссальные тела габбро-плагиогранитной формации. Эти образования относятся к раннегеосинклинальной (раннеостроводужной) стадии.

Еще выше залегают образования туфо-турбидитной базальт-адезитобазальтовой формации S₁-S₂, относящиеся к павдинской и именновской свитам. С вулканитами ассоциируют разнообразные вулканно-осадочные породы и массивы рифогенных известняков. Интрузивным эквивалентом вулканитов является габбро-диорит-гранодиоритовая (габбро-диоритовая) формация. Эти образования относятся к позднегеосинклинальной (позднеостроводужной) стадии.

[Петрографический, литолого-фациальный состав всех перечисленных образований и их петро-геохимические особенности идентичны охарактеризованным при рассмотрении признаков тектонических комплексов].

Начиная со второй половины позднего силура, Тагильский пояс переходит к платформенному (континентальному) развитию. Начало этого режима зафиксировано накоплениями терригенно-карбонатно-трахибазальт-трахито-вой формации (туринская свита) S₂-D₁. Вулканиты этой формации представлены разнообломочными туфами трахибазальтов, трахиандезитобазальтов, трахиандезитов, трахитов, лавами того же состава. С ними ассоциируют вулканомиктовые и туфопесчаники, а также рифогенные известняки. Все эти образования находятся в тесных фациальных взаимоотношениях, образуя взаимопереходы, фациальные замещения по латерали и вертикали. Субвулканическая фация представлена дайками трахитов, микрогаббро, микросиенитов, сиенодиоритов. Интрузивным эквивалентом вулканических образований является габбро-сиенитовая формация (тагило-кушвинский комплекс), породы которой образуют небольшие гипабиссальные массивы. Они сложены габбросиенитами, сиенитами, сиенодиоритами. Вулканические и интрузивные породы характеризуются калиевым типом щелочности.

К уровню D₁-D₂-D₃¹ относится карбонатная бокситоносная формация, литофонд которой представлен слоистыми и массивными рифогенными известняками.

Залегающий выше фамен-нижнетурнейский (D₃fm-C₁t₁) комплекс пород представлен трапповой и терригенной угленосной формациями. Трапповая формация представлена преимущественно лавами, реже туфами, высокотитанистых базальтов и оливиновых базальтов, с которыми ассоциируют дайки и силлы оливиновых долеритов и габбродолеритов (формация интрузивных траппов). Угленосная формация, имеющая нижнетурнейский возраст, представлена черными алевролитами, аргиллитами и пластами углей.

Синхронно с накоплением карбонатной формации D₁-D₂-D₃¹ на Среднем Урале формировалась сложная ассоциация вулканогенных, вулканогенно-осадочных, осадочных и интрузивных пород. Этот комплекс включает терригенно-карбонатно-трахибазальт-трахиандезитовую формацию (краснотурьинская свита) и габбро-монцодиорит-лейкогранитовую формацию (песчанско-ауэрбаховский комплекс). Вулканиты краснотурьинской свиты представлены роговообманковыми трахибазальтами, трахиандезитобазальтами, трахиандезитами, их разнообломочными туфами, в субвулканической фации присутствуют породы, аналогичные по составу лавам, а также микромонцодиориты, микрограниты, субщелочные габброиды. Вулканогенно-осадочные породы представлены туфопесчаниками, вулканомиктовыми песчаниками, алевролитами, осадочные – известняками. Вулканиты вместе с совозрастными интрузивными породами образуют вулканно-интрузивную ассоциацию. Вся эта сложная ассоциация вулканогенных, вулканогенно-осадочных, осадочных и интрузивных пород знаменует собой тектоно-магматическую активизацию стабилизированного Тагильского пояса, происходившую на фоне его платформенного развития. Эта тектоно-магматическая активизация по времени сопряжена с развитием девонского геосинклинального магматизма, происходившего в смежных поясах, в частности в Западно-, Восточно-Магнитогорском и Каменском. О строении этих поясов речь будет идти ниже.

Важным элементом геологического строения Тагильского пояса является наличие в его западной части протяженной (около 1 000 км) цепи базит-ультрабазитовых массивов, относящихся к дунит-клинопироксенит-габбровой ассоциации, и известных как Платиноносный пояс. По морфологии среди этих массивов выделяются две группы – концентрически зональные и будинообразные. Несмотря на то, что эти образования изучаются на протяжении не менее ста лет, вопрос об их возрасте и геодинамическом положении до настоящего времени не имеет однозначного решения. Тем не менее, большинство исследователей полагает, что они не относятся к офиолитам. Многие массивы, обладающие концентрически зональным строением, близки платформенным. Имеющиеся данные об их возрасте, базирующиеся преимущественно на абсолютной геохронологии, колеблются от раннего протерозоя до раннего карбона. В серийных легендах Госгеолкарты масштаба 1:200 000 этим образованиям условно придан средне-верхнеордовикский (O_2-3) возраст.

В центральной части Тагильского пояса (севернее г. В.Тура) в 1985-2003 г.г. бурилась Уральская сверхглубокая скважина (СГ-4). Скважина была забурена 5.06.1985 г. и окончена бурением 31.2.2003 г. Проектная глубина скважины – 15 км. В связи с прекращением финансирования скважина была закрыта на глубине 6 015 м.

Цель бурения скважины – изучить глубинное строение и особенности формирования Тагильской островодужной системы Уральского складчатого пояса.

Главные задачи: 1) изучение геологического разреза Тагильского прогиба; 2) установление состава и природы фундамента прогиба; 3) получение достоверной информации о составе и свойствах глубокозалегающих рудоносных комплексов; 4) исследование особенностей геотермального и флюидного режимов, природы геофизических (сейсмических) границ.

Основные результаты бурения СГ-4.

Конструкция скважины: в интервале 0-34 м скважина бурилась диаметром 720 мм; в интервале 34-258 м – диаметром 530 мм; в интервале 258-3492 м – диаметром 426 мм; в интервале 3492-5413 м – диаметром 324 мм; далее до забоя – диаметром 295 мм.

Вскрытый разрез. В интервале 0-3487 м вскрыты вулканиты именновской свиты S_1-2, представленные порфировыми базальтами, андезитобазальтами и их туфами. В интервале 3487-5070 м вскрыты вулканогенно-осадочные образования (флишоидная толща), относящиеся к павдинской свите S₁. В составе этих образований преобладают ритмично-слоистые вулканогенно-осадочные породы дацитового состава, переслаивающиеся к кремнистыми алевропелитами с редкими прослоями туффитов и туфов, а также лавы и туфы андезитобазальтов и андезитов. Эти образования пересекаются дайками диоритов и пикробазальтов. Таким образом, оба эти интервала вскрывают разрез туфо-турбидитной базальт-андезитобазальтовой формации. С глубины 5070 м и до забоя скважины (глубина 6015 м) пересеченывулканиты базальт-риолитовй формации O₃-S₁, относящиеся к кабанской свите. Вскрытая часть разреза кабанской свиты разделена на две пачки: базальтовую (5070-5264 м) и дацитовую (5264-6015 м). Базальтовая пачка сложена преимущественно афировыми базальтами, андезитобазальтами с маломощными потоками лав андезитодацитов, а в самой верхней части в ней присутствуют слоистые тефроиды с прослойками яшмоидов. Дацитовая пачка образована лавами дацитов и андезитодацитов, содержащими редкие потоки андезитобазальтов и андезитов. С глубины 5380 м в разрезе кабанской свиты присутствуют дайки роговообманковых диоритов и микродиоритов. Вулканиты базальт-риолитовой формации местами преобразованы в кварц-альбит-серицитовые метасоматиты с вкрапленностью пирита и халькопирита.

Полезные ископаемые

Структуры Тагильского пояса богаты разнообразными месторождениями черных, цветных и благородных металлов.

Черные металлы.

Хромиты. Мелкие месторождения хромитов (Центральное, Западное) приурочены к массиву Рай-Из на Полярном Урале, породы которого относятся к дунит-гарцбургитовой формации. Главным рудным минералом является хромит. Содержание Cr₂O₃ достигают 36-38%. Общие запасы хромитов на этих объектах составляют около 6,3 млн.т.

Железные руды. Месторождения железных руд принадлежат двум геолого-промышленным типам: титаномагнетитовому и скарново-магнетитовому.

Месторождения титаномагнетитового типа, наиболее известными из которых являются Собственно Качканарское и Гусевогорское, приурочены к массивам Платиноносного пояса. Названные месторождения расположены в пределах Качканарского массива. Объекты характеризуются вкрапленными рудами, главным минералом которых является ванадийсодержащий титаномагнетит. Содержание железа в этих рудах составляет 16,5%, TiO₂ – 1,3%, V₂O₅ – 0,14-0,15%. Запасы каждого из этих месторождений оцениваются в 5,7 млрд.т.

Месторождения скарново-магнетитового геолого-промышленного типа расположены на трех уровнях.

Месторождения нижнего уровня приурочены к контакту массивов гранодиоритов диорит-гранодиоритовой формации S₁-S₂ с вмещающими их вулканогенными и вулканогенно-осадочными и карбонатными породами. Примером объектов этого уровня является месторождение 3-е Северное на Северном Урале. Содержание железа в нем около 30%, запасы 71 млн.т. Главным рудным минералом является магнетит. Месторождение содержит также около 70 тыс.т меди с ее содержанием в руде 0,7%. Главным медьсодержащими минералом является халькопирит.

Месторождения среднего уровня приурочены к контактам массивов габбро-сиенитовой формации S₂-D₁ с вмещающими образованиями туринской свиты. На этом уровне расположены месторождения Тагило-Кушвинского железорудного района на Среднем Урале (Высокогорское, Гороблагодатское, Северо-Гороблагодатское, Естюнинское и др.). Главным рудным минералом является магнетит. Содержания железа в рудах на разных месторождениях колеблются в пределах 26-42%. Общие запасы железных руд этого района составляют около 700 млн.т.

Объекты верхнего уровня расположены в области контакта массивов печанско-ауэрбаховского комплекса с вмещающими породами краснотурьинской свиты. Наиболее известным месторождением этого уровня является Песчанское, содержащее около 130 млн.т руды с содержанием железа 45%.

Цветные металлы.

Колчеданные руды. Многочисленные месторождения колчеданных руд (Шемурское, Ново-Шемурское, Тарньерское, Тагило-Красноуральский и Левихинский рудные районы) приурочены к вулканитам базальт-риолитовой формации O₃-S₁. Они представлены согласными с залеганием вмещающих вулканитов залежами сплошных и вкрапленных руд, состоящих из пирита, халькопирита и сфалерита с подчиненным количеством галенита, борнита и блеклых руд. Обычные содержания меди в руде составляют 1,5-3%, цинка – 2,5-4%, серы – 35-45%, золота – 1 г/т, серебра – 10 г/т. Месторождения не превышают средних по запасам.

Ванадий-железо-медные руды известны только на Волковском месторождении. Месторождение расположено в северной части Тагило-Баранчинского габбрового массива Платиноносного пояса. Вкрапленные руды приурочены к битовнитовым, лабрадоровым габбро, они состоят из ванадийсодержащего титаномагнетита, халькопирита, борнита, пирита и апатита. Среднее содержание меди – 0,9%, железа – 16,5%, V₂O₅ – 0,3%, P₂O₅ – около 4%, руды содержат до 150 мг/т палладия, а также золото. Месторождение по запасам является крупным.

Медно-скарновые руды представлены в месторождениях Краснотурьинской группы (Турьинские скарновые рудники) на Северном Урале. Наиболее известными являются Вадимо-Александровское, Башмаковское, Фроловское месторождения. Они приурочены к области контакта гранитоидов песчанско-ауэрбаховского комплекса и терригенно-карбонатно-вулканогенными образованиями краснотурьинской свиты (ранний-средний девон). Обычные содержания меди на этих объектах составляют 1-1,2%; на ряде объектов с медно-скарновыми рудами ассоциируют скарново-магнетитовые руды. Главными рудными минералами являются халькопирит, пирит и магнетит. Месторождения известны с середины XVIII века, некоторые из них отрабатываются до настоящего времени. Общие запасы меди в месторождениях этой группы оцениваются около 300 тыс.т.

Силикатные никель-кобальтовые руды приурочены к мезозойским корам выветривания на ультрабазитовых массивах дунит-гарцбургитовой формации. Наиболее известным является Серовское месторождение, содержащее около 1% никеля и 0,1% кобальта. Главными рудными минералами являются галлуазит и нонтронит. По запасам месторождение относится к крупным.

Бокситы. Латеритно-осадочные месторождения бокситов приурочены к карбонатной формации D_1-2, расположенной в центральной части Тагильского пояса на Северном Урале. Наиболее значительными являются месторождения Красная Шапочка, Черемуховское, Тошемское, Северо-Тошемское и др., группа которых образует бокситоносный бассейн, известный как СУБР (Северо-Уральские бокситовые рудники). В этом бассейне расположены месторождения наиболее высококачественных бокситов России. Содержания Al₂O₃ в этих объектах составляет 53-55%, SiO₂ – около 6%, Al₂O₃: SiO₂ = 9.

Благородные металлы.

Гидротермальное месторождение золота – Воронцовское, относящееся к золото-сульфидно-кварцевому типу приурочено к образованиям терригенно-карбонатно-трахибазальт-трахиандезитовой формации D_1-2 в области их контакта с гранитоидами песчанско-ауэрбаховского комплекса. Среднее содержание золота в рудах около 5 г/т.

Кроме того, на территории Тагильского пояса известно свыше 200 разномасштабных золотых, золото-платиновых и платиновых россыпей, приуроченных к мезозойским и плиоцен-четвертичным аллювиальным отложениям. Содержания золота в россыпях колеблются в пределах 100-200 мг/м³, платиноидов – до 100 мг/м³.

Кроме того, в пределах Тагильского пояса имеется значительное количество месторождений декоративных, поделочных и облицовочных материалов, общераспространенных полезных ископаемых (ОПИ) – пески, глины, щебень и т.п., подземных вод, используемых для производственно-техничес-кого и коммунального водоснабжения.

* *

*

На Южном Урале структурой, близкой по особенностям строения к Тагильскому поясу, является Кракинско-Медногорский (Сакмарский) интрузивно-вулканический пояс. В отличие от Тагильского, он характеризуется более широко развитым ультрабазитовым магматизмом, реализованным в крупных массивах дунит-гарцбургитовой формации (массивы Крака, Кемпирсайский, Хабарнинский; в последнем совмещены дунит-гарцбургитовая формация и платиноносная дунит-клинопироксенит-габбровая ассоциация). В пределах Кемпирсайского массива расположена Донская группа месторождений высокохромистых хромитов (Актюбинская область, Республика Казахстан), содержащих около 50% Cr₂O₃ и 7-12% Al₂O₃. Общие запасы этих руд приближаются к 300 млн.т. В базальт-риолитовой формации O₃-S₁, т.е. на том же формационном и возрастном уровне, что и в Тагильском поясе, локализованы колчеданные месторождения Медногорского рудного района (Блявинское, Комсомольское, Яман-Касы), параметры и содержания в которых близки охарактеризованным выше.