CC BY
3
науки о земле
УДК 551.24 DOI 10.24412/1728-5283-2023-4-5-10
К АСПЕКТАМ ПРОБЛЕМ ГЕОЛОГИИ ЮЖНОГО УРАЛА* © Казанцева Тамара Тимофеевна
Институт геологии ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр Российской Академии наук», Академия наук Республики Башкортостан г. Уфа, Российская Федерация
Научные знания о формировании земной коры планеты среди исследователей геологии Уральского региона представлены двумя разделами, определяемыми соответственно основными типами: океаническим и континентальным. По происхождению и развитию, составу и строению, а также направленности действия геодинамических напряжений, они соответствуют противоположно ориентированным режимам тектонических обстановок - растяжения и сжатия. В настоящее время с уверенностью можно констатировать, что значительная территория Восточно-Европейской платформы в раннем рифее подвергалась преимущественно раскалывающим напряжениям, связанным с соответствующими усилиями, обусловив активный подток плюмов (масс со значительных глубин), обеспечив таким путем образование структур, которые сейчас принято называть «грабенообразными прогибами». В нижнем, среднем и верхнем отделах рифея, в пределах нынешней территории Башкирского поднятия и соседствующих районов Южного Урала накапливались грабеновые структуры с весьма характерными особенностями. Такими, например, как: а) цикличность, выраженная повторяемостью идентичных по составу комплексов, в которых конгломераты сменяются псаммитами, затем глинистыми и карбонатными по составу образованиями; б ) ограниченная фациальная изменчивость при значительных колебаниях мощностей даже на небольших расстояниях; в) разноцветность окраски, достаточно хорошо выраженной в составе крупнообломочных горизонтов; г) преимущественно местный источник класти-ческого материала; д) повышенная щелочность состава изверженных образований; е) некоторые иные процессы, определяющие причинно-следственные отношения между начальным составом веществен-Ключевые слова: аспект, Урал, рифей, зрабено^ ных категорий и характером их изменчивые структуры, цикличность, изменчивость, источ- вости в определенных геодинамических ник, растяжение, сжатие, вещество, категории, зео- условиях. динамика
ON ASPECTS OF PROBLEMS OF THE SOUTH URAL GEOLOGY
© Kazantseva Tamara Timofeevna,
Institute of Geology, Ufa Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences, Academy of Sciences of the Republic of Bashkortostan Ufa, Russian Federation
Scientific knowledge about the formation of the planet's crust among researchers of the geology of the Ural region is presented in two sections, defined respectively by the main types: oceanic and continental. In terms of origin and development, composition and structure, as well as the direction of action of geodynamic stresses, they correspond to oppositely oriented regimes of tectonic settings - extension and compression. At present, we can state with confidence that a significant territory of the East European Platform in the Early Riphean was subjected primarily to splitting stresses associated with corresponding efforts, causing an active influx of plumes (mass from significant depths), thus ensuring the formation of structures that are now commonly called "graben-like troughs." In the lower, middle and upper sections of the Riphean, within the current territory of the Bashkir uplift and neighboring regions of the Southern Urals, graben structures with very characteristic features accumulated. Such, for example, as: a) cyclicity, expressed by the repetition
*
Для цитирования: Казанцева Т.Т. К аспектам проблем геологии Южного Урала // Вестник Академии наук Республики Башкортостан. 2023. №4. С. 5-10. DOI 10.24412/1728-5283-2023-
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ /
/
2023, том 49, № 4(112)
Казанцева Т.Т. ////////////////////^^^^
of complexes identical in composition, in which conglomerates are replaced by psammites, then by clayey and carbonate formations; b) limited facies variability with significant fluctuations in thickness even over short distances; c) multi-colored colors, quite clearly expressed in the composition of coarse-clastic horizons; d) predominantly local source of clastic material; e) increased alkalinity of the composition of igneous formations; f) some other processes that determine cause-and-effect relationships between the initial Key words: aspect, Ural, Riphean, graben structuresH composition of material categories and cyclicity, variability, source, extension, compression, matter, the nature of their variability under certain categories, geodynamics geodynamic conditions.
Введение. Изучение особенностей состава и строения Навышского трахибазальтового комплекса нижнего рифея, Багрушинских гор ри-олит-порфирового состава нижнего и среднего рифея, Машакского риолит-базальтового среднего и Авашлинских сиенитов верхнего рифея показало, что они являются производными внут-рикоровой магмы континентального типа [1, 2]. Химизм цирконов метабазальтового комплекса игонинской свиты аршинской серии завершающего рифея, характерный для неистощенной магмы мантийного состава, вполне вероятно характеризует разрывную структуру зарождающегося срединно-океанического рифта. Спрединг же обеспечивал проявление типичного океанического магматизма мафического состава, представленного преимущественно офиолитовым комплексом, тектонически продвигающимся к окраине континента [3]. Создается геохимическое и тектоническое совмещение контрастных по составу сред. Двуединая «противоположность» как составов, так и геодинамического режима их образования при снятии тектонического давления надвиганием приводит к расплавлению и смешиванию масс. Возникает магма андези-тового (среднего) состава, кристаллизационная дифференциация которой в случае возрастаю-
К стадийности. Значительно раньше мы уже акцентировали внимание на южноуральских ги-пербазитах и их поясах, являющихся вероятнее всего результатом геодинамической активности, начиная с допалеозойского периода растяжения. Масштабность распространения и характер дислоцированности продуктов вторичных изменений пород, представленных серпентинитами, решают проблему особой вещественной
щего давления сжатия порождает серии магматических пород гомодромной направленности. В этом случае типами магматизма становятся: для континентов - коровый, мантийный в океанах и шарьяжно-надвиговый в зоне совмещения разнородных кор, соответствующие вулканизму геосинклинальному в теории геосинклиналей, субдукционному в новой глобальной тектонике, обдукционному в шарьяжно-надвиговой теории формирования земной коры [4]. Механизм тектонического и геохимического взаимодействия разнородных по составу участков коры, в котором основные геологические процессы рассматриваются в определенной последовательности и причинно-следственных связях, представляет собой теорию формирования земной коры, известную как шарьяжно-надвиговая. Об этом большое количество публикаций в период до 2023 года включительно [5-7]. В них стадийность отвечает разнонаправленной тектонической режимнос-ти крупных периодов становления складчатой области: растяжения и сжатия. Цикличность -повторяемости определенных вещественных комплексов и однотипных процессов в каждой из стадий. Этапность (таблица 1) отражает смену фациально-формационных серий в цикле, определяя проявления деформаций.
ценности образований их как нейтрализаторов промышленных кислотных и щелочных отходов предприятий Башкирии. Это обосновано исследованиями в Институте геологии УФИЦ, по программе Академии наук Республики Башкортостан, результатом которых явилась полная утилизация промышленных отходов нефтехимических предприятий республики. В качестве нейтрализатора использовались серпентиниты
Таблица 1 - Соответствие геологических формаций эволюционному и деформационному этапам геодинамических режимов каждого тектонического цикла
Геодинамический режим Этап Геологический процесс Геологические формации
Возрастающее Р и высокая Т при минимальных напряжениях горизонтального сжатия Эволюционный Отсутствие дифференциации магмы Недифференцированные
Повышающееся Р, понижающаяся Т, возрастание напряжений, горизонтального сжатия Дифференциация магмы Контрастные непрерывные порфиритовые
Высокое Р, низкая Т максимальные напряжения горизонтального сжатия Деформационный Шарьирование Щелочные серии, граниты, флиш и олистостромы
Низкое Р и высокое Т снятие напряжений скалыванием Магмообразование -
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ /
' 2023, том 49, № 4(112) IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
А
к АСПЕКТАМ ПРОБЛЕМ ГЕОЛОГИИ ЮЖНОГО УРАЛА
Г
и малоизмененные ультраосновные породы. Конечными продуктами явились сернокислый магний, кремнезем и гидроокислы железа. Результаты: 1) доказательность впечатляющей на Южном Урале масштабности распространения меланжа свидетельствует, скорее всего, о приоритете об-дукционного типа формирования земной коры Урала; 2) большие запасы минерального сырья, в данном случае серпентинитов, важны для практического использования современной промышленностью республики [6-9].
К цикличности. Выяснялись геодинамические условия накопления сланцевых горизонтов битуминозной янгантауской свиты артинского
Выяснения геодинамических условий происхождения сланцеватости и межслоевых синсе-диментационных структур в янгантауской свите артинского яруса перми дополняют воссоздание геодинамической истории горы Янгантау и определяют возможный механизм добычи сланцевых углеводородов.
Эволюция любого типа земной коры, сопровождающейся геологическими процессами, причинно-следственными отношениями строения вещества и развития геодинамики, обосновывается на основе достаточно приемлемых суждений. Таких как: «стратиграфия является разделом геологии, изучающей формирование горных по-
яруса перми. В основе представления о происхождении тепловых аномалий; особенности, связанные с тектоническим положением изучаемого объекта в узле сочленения разнотипных структур — Каратауского аллохтона и Юрюзано-Сыг-лвенской впадины Предуралья. Контрастность режима вещественного выполнения и структурной геологии изучаемого региона; проведенные палеотемпературные и сейсмотектонические исследования; исторические и современные сведения по землетрясениям, а также изучение зон тектонического смятия подтверждают геодинамическую природу происхождения тепловых целебных источников горы Янгантау.
род в их первичных пространственных взаимоотношениях». Геодинамика же представляет собой «отрасль геологии, изучающую силы и процессы в коре, мантии и ядре Земли, глубинные и поверхностные движения масс во времени и пространстве». Уже эта понятийная база позволяет определять конкретную последовательность связей и причинность отношений. Примеры. Внутреннее строение Карамалыташской тектонической пластины в районе села Бакр-Узяк, Присакмарской зоны у хутора Вознесенского и Кизильской тектонической пластины в деревни Кушиево, мало чем отличается от известных структур западного склона Урала (см. рис. 1-3) [10, 11].
Таблица 2 - Ранговые подразделения геологического вещества, их соответствие уровням тектонической периодизации и геодинамическому режиму
Ранги геологического вещества Уровни тектонической периодизации Режим
Минерал, порода Термодинамический
Формация Геотектоническая фаза Геодинамиче ский региональный
Формационная серия Геотектонический этап
Формационный ряд Геотектонический цикл
Комплекс формационных рядов Геотектоническая стадия
Сегмент земной коры Цикл Вильсона Глобальный геодинамический
Рисунок 1 - Зона тектонического дробления в основании Карамалыташской тектонической пластины в районе сел. Бакр-Узяк (по Т.Т. Казанцевой),
где: 1 — эффузивы (а — основного, б — кислого состава); 2 — пирокластические породыг (а — основного, б — кислого состава); 3 — переслаивание полимиктовых песчаников и аргиллитов; 4 - известняки песчанистыге; 5 — зона тектонического дробления.
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ / __
' 2023, том 49, № 4(112)^^11111111111111111111111111 7
казанцева т.т. ^ттттттттттттттттттттттт^
б)
Рисунок 2 — (а, б). Схематическая геологическая карта и разрез Присакмарской тектонической пластины в районе хут. Вознесенского (по Т.Т. Казанцевой и Ю.В. Казанцеву),
где: 1 — известняки; 2 — рифогенные известняки; 3 — кремни; 4 — диабазы; 5 - габбро-диабазы; 6 — гипербазиты; 7 — меланж; 8 — надвиги (а - на карте, б — на разрезе)
Центральной является Кизильская зона
(рисунки 4 и 5), прослеженная в меридиональном направлении на значительном расстоянии. Ее западной границей является региональный надвиг западного падения, где нижнекаменноугольные образования оказались под вулканитами кара-малыташской структуры. С востока граничит с собственно Магнитогорской зоной также по надвигу, но с падением его смещения к востоку. Эти факты позволили полагать, что каменноугольные осадки Кизильской зоны залегают не в ядре синклинали, как это считалось, а в тектоническом окне и имеют антиклинальное строение, что подтверждено результатами бурения, выявившим крупную погребенную антиклиналь, названную Уральской, где показана необходимость доизуче-ния перспектив ее нефтегазоносности [6].
Для познаний особенностей геодинамики при накоплении геологического вещества земной коры формационного уровня палеозойского Урала приводятся авторские фактические материалы о структурных характеристиках кластических образований флишевой формации улутауской свиты живетского яруса среднего девона в пре-
а)
б)
Рисунок 3 — Соотношение Кизильской и Карамалыташской тектонических пластин в районе д. Кушиево (по Т.Т. Казанцевой и Ю.В. Казанцеву),
где: 1 — песчаники, туфы; 2 — алевролиты; 3 — вулканиты.
делах площади картирования Уртазымской зоны Магнитогорского синклинория. Здесь, западнее деревни Таш-Тугай, в районе нижнего течения р. Таналык [9], развиты ритмиты, в которых наблюдаются весьма информативные подводные межслоевые дислокации: косослоистые, шаровид-рые и складчатые, являющиеся определяющим признаком одновременности осадконакопления и дислоцирования. Они характеризуют деформационный период тектонического становления складчатой области в соответствии с основными положениями шарьяжно-надвиговой теории формирования земной коры и научным направлением «структурный фактор в теоретической геологии» [10, 11].
Строение же зилаирского флиша на восточном и западном склонах Южного Урала характеризуется общностью стратиграфического типа накоплений геологического вещества и неоднозначностью его сопоставимости с геодинамикой (рисунок 5).
Здесь нагляден значительный разрыв количества и состава палеонтологических определений, свидетельствуя, вероятно, о различающейся
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ /
' 2023, том 49, № 4(112) |||||||||||||||||||||||||||||||||
к АСПЕКТАМ ПРОБЛЕМ ГЕОЛОГИИ ЮЖНОГО УРАЛА
Рисунок 4 - Геологическое строение Верхнекар-даиловского участка Кизильской зоны [10],
где: 1 - известняки;
2 - кремнистые карбонаты;
3 - вулканиты;
4 - вулканогенно-терригенные породы;
5 - кремни;
6-7 - ритмиты:
6 - песчано-сланцевые,
7 а - терригенно-карбонатные,
7 б - карбонатно-терригенные;
8 - региональные надвиги (в кружочке): К - Кизильский,
М- Западно-Магнитогорский;
9 - другие тектонические нарушения;
10 - стратиграфические контакты. Структурно-фациальные зоны:
I - Уртазымская,
11 - Кизильская,
III - Гусихинская,
IV - Магнитогорская
Рисунок 5 - Геологический разрез по средне-верхнедевонским образованиям юго-восточнее д. Таш-Тугай в 5 и 2,7 км (Магнитогорский синклинорий) (по Т.Т. Казанцевой)
глубине режима их накопления: глубоководного для зилаирского флиша западного склона и сравнительной мелководностью восточного [12].
В общем виде территория Южного Урала в раннем рифее подверглась раскалывающим напряжениям, определив современное размещение структур, сейчас называемых «грабенообразны-ми прогибами». В нижнем, среднем и верхнем отделах рифея, в пределах региона Башкирского
антиклинория, происходило накопление грабе-новых формаций со свойственными им такими чертами: седиментационная цикличность, выраженная повторяемостью идентичных по составу и строению комплексов, когда конгломераты сменяются псаммитовыми, затем глинистыми и карбонатными толщами; ограниченная фациаль-ная изменчивость при значительных колебаниях мощностей даже на небольших расстояниях;
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ / __
I 2023, том 49, № 4(112)^^^^МППППППШ 9
Казанцева Т.Т. ////////////////////^^^^
расчлененность рельеф; красноцветность окраски крупнообломочных горизонтов. Преимущественно местный источник кластического материала формации Башкирского антиклинория залегает со значительным размывом на различных нижележащих частях разрезов каратауской серии. Полагается, что в это время произошла смена геодинамического режима растяжения нарастающим сжатием, вещественно выразившимся накоплением ритмитов флиша с горизонтами «глыбовых пород» - олистостром во второй половине разреза. Надвигание океанической коры зафиксировано уже в кембрии меланжем максю-товского комплекса, где известно рифовое тело с фауной этого возраста. Наблюдены хорошо выраженные межслоевые дислокации, без сом-
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Казанцева Т.Т., Казанцев Ю.В., Фундаментальные проблемы геологии Южного Урала, Уфа, Гилем, 2016. 312 с.
2. Казанцева Т.Т. Основы шарьяжно-надвиговой теории формирования земной коры// Сборник научных трудов. Сер. «Тектоника и геодинамика». Вып. 1. Ставрополь, 2002. С. 11-29.
3. Казанцева Т.Т. Фундаментальные теории эволюции земной коры // Вестник АН РБ. 2015. Т. 20. №3 (79). С. 14-27.
4. Казанцева Т.Т. Аспекты эволюции геодинамических режимов в современной теории формирования земной коры // Фундаментальные проблемы тектоники геодинамики. Материалы Ш Тектонического совещания. 2020. С. 274-277.
5 Казанцева Т.Т. О шарьяжно-надвиговой теории и ее творцах// Вопросы истории естествознания и техники. 2020. Т. 41. № 1. С. 209-215.
6. Соколов С.Д. Аккреционная тектоника (современное состояние проблемы) // Геотектоника. 2003. №1. С. 3-18.
7. Хаин В.Е. Современная геодинамика: достижения и проблемы// Природа. 2002. №1. С. 51-59.
8. Шкуропат Б.А., Борисова В.А. «Пустые» горные породы и промышленные отходы - источники минерального сырья ближайшего будущего // Геология. Известия отделения наук о Земле и экологии. 1998 №3. С. 143-149.
9. Казанцев Ю.В. Казанцева Т. Т., Камалетдинов М. А., Аржавитина М. Ю., Аржавитин П.В., Хайруллина Ф.В., Го-ловченко И.М. Структурная геология Магнитогорского синк-линория Южного Урала // М. Наука, 1992. 184 с.
10. Казанцева Т. Т., Казанцев Ю.В. Структурный фактор в теоретической геологии//Уфа. «Гилем». 2010. 323 с.
11. Камалетдинов М.А., Казанцев Ю.В., Казанцев Т. Т., В. И. Козлов, Постников Д.В. Геология и перспективы нефте-газоносности Урала // М.: Наука, 1988. 240 с.
12. Казанцева Т.Т. Аллохтонные структуры и формирование земной коры Урала // Москва, Наука. 1987. 158 с.
13. Казанцева Т.Т. К стадийности развития земной коры в свете современных знаний // Нефтегазовое дело. 2023. Т. 21. № 4. С. 6-18.
© Казанцева Тамара Тимофеевна,
доктор геолого-минералогических наук, академик Академии наук Республики Башкортостан, главный научный сотрудник,
Институт геологии ФГБНУ «Уфимский федеральный
исследовательский центр
Российской Академии наук»,
Академия наук Республики Башкортостан
450006, Уфа, Российская Федерация.
ORCID Ю: 0000-0002-9227-9218
Е-mail: tt.kazantseva@gmail.com.
нения тектонического происхождения. Разнообразие форм их строения, характер обнаженности и частота встречаемости среди ритмитов флишевой формации улутауской свиты трудно не заметить при детальном осмотре достаточно открытой местности. Межслоевые деформации являются диагностическим признаком синседи-ментационного осадконакопления и геодинамических условий, его сопровождающих при фли-шенакоплении особой формационной единицы, вероятно, характеризуя смену эволюционного и деформационного периодов. Объяснимы периодически резкими возрастаниями тектонических напряжений сжатия, отражаясь чередованиями ритмичности в соответствии с перспективами [13] нефтегазоносности региона.
R E F E R E N C E S
1. Kazantseva T.T., Kazantsev Yu.V., Fundamental problems of geology of the South Urals, Ufa, Gilem, 2016. 312 p.
2. Kazantseva T.T. Fundamentals of the thrust-thrust theory of the formation of the earth's crust // Collection of scientific papers. Ser. "Tectonics and geodynamics". Is. 1. Stavropol. 2002. Pp.11-29.
3. Kazantseva T.T. Fundamental theories of the evolution of the earth's crust // Bulletin of the Academy of Sciences of the Republic of Bashkortostan. 2015. T. 20. No. 3 (79). Pp. 14-27.
4. Kazantseva T.T. Aspects of the evolution of geodynamic regimes in the modern theory of the formation of the earth's crust// In the collection: Fundamental problems of geodynamic tectonics. Proceedings of the LII Tectonic Conference. 2020. Pp. 274-277.
5. Kazantseva T.T. On the thrust theory and its creators / / Questions of the history of natural science and technology. 2020. T. 41. No. 1. Pp. 209-215.
6. Sokolov S.D. Accretionary tectonics (current state of the problem) // Geotectonics. 2003. No. 1. Pp. 3-18.
7. Khain V.E. Modern geodynamics: achievements and problems // Nature. 2002. No. 1. Pp. 51-59.
8. Shkuropat B.A., Borisova V.A. "Empty" rocks and industrial wastes - sources of mineral raw materials of the near future // Geology. Proceedings of the Department of Earth Sciences and Ecology. 1998. No. 3. Pp. 143-149.
9. Kazantsev Yu.V. Kazantseva T.T., Kamaletdinov M.A., Arzhavitina M.Yu., Arzhavitin P. V., Khairullina F. V., Golovchenko I.M. Structural geology of the Magnitogorsk Synclinorium of the Southern Urals // Moscow: Nauka, 1992. 184 p.
10. Kazantseva T.T., Kazantsev Yu.V. Structural factor in theoretical geology// Ufa. Gilem. 2010. 323 p.
11. Kamaletdinov M.A., Kazantsev Yu.V., Kazantsev T.T., V.I. Kozlov, Postnikov D.V. Geology and prospects of the oil and gas potential of the Urals // Moscow, Nauka. 1988. 240 p.
12. Kazantseva T.T. Allochthonous Structures and Formation of the Ura-la Earth's Crust // Moscow, Nauka. 1987. 158 c.
13. Kazantseva T.T. To the stages of the development of the earth's crust in the light of modern knowledge // Oil and gas business. 2023. Vol. 21. No. 4. Pp. 6-18.
© Kazantseva Tamara Timofeevna,
doctor of geological and mineralogical sciences, Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Bashkortostan, Chief Researcher,
Institute of Geology, Federal Ufa Research Centre, Academy of Sciences of the Republic of Bashkortostan 450006, Ufa, Russian Federation ORCID ID: 0000-0002-9227-9218 E-mail: tt.kazantseva@gmail.com.
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ /
/
2023, том 49, № 4(112)
