Ключевые вопросы геологии европейского северо-востока и севера Урала

По особенностям геологического строения территория европейского Северо-Востока и севера Урала подразделяется на две неравные части.

Западная – наибольшая часть территории – принадлежит северо-восточной окраине Европейской платформы и включает Тиман и Печорскую плиту. В соответствии с тектоническим районированием, предложенным В. Г. Оловянишниковым [1], Тиман и юго-западная часть Печорской плиты до Припечорского глубинного разлома включительно относятся к области перикратонного опускания с архейско-нижнепротерозойским фундаментом и мощным комплексом слабодислоцированных верхнедокембрийских терригенно-карбонатных отложений. К северо-востоку от Припечорского глубинного разлома, по мнению многих исследователей, фундамент – позднедокембрийский. В его составе, наряду с верхнедокембрийскими образованиями, присутствуют и архейско-нижнепротерозойские комплексы. О роли дорифейских комплексов в строении фундамента высказываются различные точки зрения, вплоть до альтернативных представлений: от утверждения, что в фундаменте плиты развиты исключительно структурно-вещественные комплексы верхнедокембрийской складчатой области, до отрицания процессов позднедокембрийского орогенеза в формировании фундамента Печорской плиты, включая ее северо-восточную (Большеземель-скую) часть. Наиболее предпочтительным, на наш взгляд, является представление о существовании в фундаменте северо-восточной части Печорской плиты структурно-вещественных комплексов верхнедокембрийского подвижного пояса с большой долей в различной степени переработанных массивов с архейско-нижнепротерозойской континентальной корой [1–3 и др.].

Восточная – меньшая часть территории в геологическом отношении представлена структурами Уральского и Пайхойско-Новоземельского складчатых областей. В пределах Уральской палеозойской складчатой области выделяются две крупнейшие тектонические зоны: Западная – палеоконти-нентальная и Восточная – палеоокеаническая. Они разделены между собой Главным Уральским разломом (ГУР). В свою очередь, западная тектоническая зона, переходящая на западе в структуры платформенного чехла Печорской плиты, подразделяется на две структурно-формационные зоны (СФЗ): западную – Елецкую и восточную – Лемвин-скую, разделенные разломами глубокого заложения. Елецкая СФЗ сложена карбонатными шельфовыми комплексами, Лемвинская – сланцевыми комплексами континентального склона и подножья [4]. В локальных поднятиях на Приполярном и Полярном Урале обнажаются нижне- и верхнедокембрийские комплексы пород, которые после работы Н.П.Хе-раскова [5] традиционно выделяются как «доурали-ды». Пай-Хой на востоке контактирует со структурами Полярного Урала по крупноамплитудному Главному Западно-Уральскому надвигу. Палеозойские отложения Пай-Хоя, относящиеся к двум раз- личным структурно-формационным зонам, имеют много общего с Елецкой и Лемвинской СФЗ севера Урала [6].

Ключевые вопросы геологии региона

Глубинное строение. Вопросы глубинного строения территории, связанные с проблемой возраста, структуры и состава фундамента Печорской плиты и Западной тектонической зоны севера Урала, имеют важнейшее значение, так как от их решения во многом зависит корректность разрабатываемых моделей геодинамической эволюции северо-восточной окраины Европейского континента в докембрии. Кроме того, строение консолидированного основания является одним из факторов формирования платформенного чехла и, в том числе структур, благоприятных для нефтегазонакопления.

Силами геофизической обсерватории «Сыктывкар» Института геологии Коми НЦ УрО РАН на основе интерпретации данных сейсморазведочных работ и бурения, а также гравитационного и магнитного полей выполнено тектоническое районирование кристаллического фундамента [7–9 и др.]. Построены объемные модели гравиметрического поля для разных глубинных срезов. На объемной модели для глубины 20 км, отражающей особенности строения верхней части консолидированной коры, отчетливо фиксируются две системы структурных неоднородностей: северо-западная (тиман-ская) и северо-восточная (уральская). Плотностные неоднородности «уральской» ориентировки секут на этих глубинах Пайхойскую зону плотностных неоднородностей. Это может указывать на унаследованный (от доуральских структур) характер пай-хоид. На глубинах 10–20 км отмечаются разрывы в поле плотностных неоднородностей на Полярном Урале в районе Собского поперечного поднятия и на Приполярном Урале северо-восточнее Кожим-ского поперечного поднятия, что может быть связано с наличием глубинных корней, принадлежащих гнейсово-мигматитовым комплексам, обнажающимся на дневной поверхности в этих районах. На объемной модели для глубины 50 км, иллюстрирующей дифференциацию по плотностным параметрам низов консолидированной коры и верхов верхней мантии, видно, что плотностные неоднородности, связанные с базит-гипербазитовыми комплексами уралид, оказываются смещенными на восток, что подтверждает тезис о восточном падении Уральской сутуры.

Нижняя возрастная граница докембрия. Докембрийские образования в пределах рассматриваемой территории известны на Тимане и п-ове Канин, где ими сложены поднятия, часто называемыми камнями (Четласский Камень, Цилемский Камень, Канин Камень и др.). На севере Урала основные области распространения докембрия связаны с крупными поперечными поднятиями: Соб-ским на Полярном Урале и Кожимским на Приполярном Урале. В пределах закрытой территории Печорской плиты допалеозойские образования вскрыты несколькими десятками скважин.

В отличие от южных районов Урала, где известен стратотип рифея и достоверно установлены древнейшие комплексы пород с нижней возрастной границей 3.5 млрд. лет, на Тимане и севере Урала нет полной ясности в отношении возрастного объема докембрия и его нижнего возрастного рубежа. Не всеми исследователями признается даже сам факт наличия здесь нижнедокембрийских образований.

Тем не менее, на сегодняшний день имеется целый ряд предпосылок широкого распространения нижнедокембрийских комплексов на севере Урала и Тимано-Канинской гряде (геологические взаимоотношения, структурные, петрологические и минералогические критерии и др.). Имеются также геохронологические данные, однозначно указывающие на проявление здесь процессов эндогенного поро-дообразования в раннем докембрии [10–12 и др.]. Установлены новые, ранее неизвестные выходы нижнего докембрия на п-ове Канин [13]. Однако для корректного выделения основных возрастных рубежей в раннедокембрийской истории развития рассматриваемой территории необходимы дополнительные изотопно-геохронологические исследования. Первоочередными объектами для решения этих вопросов являются наиболее хорошо изученный няртинский гнейсо-мигматитовый комплекс Приполярного Урала (PR 1 ?) и малыкский гранулит-метабазитовый комплекс Полярного Урала, где установлены признаки наличия архейской континентальной коры [14].

Нижняя возрастная граница верхнедокембрийских образований. Решение этого вопроса необходимо для оценки времени заложения бассейна (или бассейнов) осадконакопления в рифей-ское время. В официально утвержденных стратиграфических схемах [15, 16] в основании разреза верхнего докембрия европейского Северо-Востока и севера Урала, как и в стратотипе рифея в Башкирском мегантиклинории на Южном Урале, выделяются нижнерифейские отложения. Они описаны на п-ове Канин (микулкинская серия) и Приполярном Урале (маньхобеинская и щокурьинская свиты). Нашими работами было показано, что и микул-кинская [13], и маньхобеинская, и щокуринская свиты [17] относятся к нижнепротерозойским образованиям и, следовательно, нижнерифейские отложения на рассматриваемой территории отсутствуют. В последние годы были предприняты попытки установить возраст рифейских отложений из некоторых стратонов Тимана и п-ова Канин методом локального U–Pb датирования детритовых цирконов [18, 19]. Минимальные возрасты цирконов около 1 млрд. лет, рассматриваемые как нижний временной предел формирования осадков, дают основание датировать стратиграфические подразделения поздним рифеем. Нужно отметить, что детритовые цирконы из базальных отложений верхнего докембрия пока не исследованы. На п-ове Канин к ним относятся кварцево-сланцевая толща тарха-новской серии, Северном Тимане – румяничная свита барминской серии, а Среднем Тимане – светлинская свита четласской серии, на Приполяр- ном Урале – ошизская толща пуйвинской свиты, на Полярном Урале – верхнехарбейская свита няро-вейской серии. Тем не менее, приведенные данные свидетельствуют о том, что в пределах данной территории заложение бассейна (или бассейнов) осадконакопления в позднем докембрии произошло не раньше среднего рифея, а, возможно, и в позднем рифее, как предполагал В.Г. Оловянишников [1, 20].

Время формирования коллизионного орогена Протоуралид-Тиманид. Как отмечалось выше, не все исследователи признают проявление процессов позднедокембрийского орогенеза в формировании фундамента Печорской плиты, включая ее северо-восточную (Большеземельскую) часть. Наиболее последовательно представление о платформенном, рифтогенном типе процессов в позднем докембрии в Тимано-Уральском сегменте земной коры, включая рассматриваемую нами территорию, отстаивал С.Н. Иванов [21]. И в настоящее время у него имеется немало последователей. Тем не менее, в отличие от других регионов проявления позднедокембрийской (кадомской и байкальской) складчатости на европейском Северо-Востоке процессы орогенеза выражены слабее [20], они все же фиксируются вполне однозначно в виде складчатости и метаморфизма, почти полном отсутствии кембрия, наличии рифейских офиолитов, надсуб-дукционных комплексов и моласс [22]. Оценка времени закрытия позднедокембрийского (Печорского) океана и проявления тиманской коллизии являются предметом острых дискуссий. По Н.Б. Кузнецову и Т.В. Романюк [23] на основании U-Pb провенанс-датирования обломочных цирконов из верхнедокембрийских толщ различных районов северо-восточной и восточной окраин Европейской платформы начало становления коллизионного орогена тиманид определяется интервалом 540–510 млн. лет. Эти цифры не согласуются с тем, что молассы во всех тиманидах имеют поздневендский возраст, возможно, с выходом только в самые низы кембрия [22]. Остаются вопросы в оценке возраста грани-тоидов и интерпретации их геодинамической природы. Время проявления тиманской коллизии, по-видимому, наиболее точно отражают поздневендские датировки, полученные по гранитоидам фундамента Печорской плиты [12, 24, 25], согласующиеся с U-Pb возрастом (SHRIMP-II, ВСЕГЕИ) цирконов из гранитов Сальнеро-Маньхамбовского комплекса Приполярного Урала [26]. Более молодые возрасты цирконов в гранитоидах могут быть связаны, с одной стороны, с «омолаживающим» влиянием более поздних процессов метаморфизма и, с другой, проявлением эпиконтинентального рифтогенного магматизма, предшествовавшего раскрытию Палеоуральского океана.

Проблематичным также является вопрос о местоположении сутуры тиманид. На наш взгляд, наиболее обоснованной сутурной зоной является Манюкуюская, фрагменты которой установлены на Енганэ-Пэ [27, 28]. Выделение в качестве наиболее важной сутуры тиманид зоны Припечорского разлома [1, 29, 30 и др.] выглядит менее убедительным, так как она неизбежно должна была бы про- явиться на Урале, чего на самом деле нет. Не исключен, конечно, вариант, что это может быть крип-тосутура [22].

Время заложения Палеоуральского океана. В настоящее время практически нет противников доминирующей концепции о развитии Уральской складчатой области на месте океанического бассейна. Однако вопрос о времени его заложения остается спорным. Полученные в последние 15 лет докембрийские датировки пород габбро-гипербази-товых комплексов Урала зародили сомнение в традиционные представления о палеозойском возрасте офиолитов и привели к концепции об унаследованном развитии Палеоуральского океана, начиная с позднего докембрия [31, 32 и др.]. Критика этой концепции дана В.Н. Пучковым [22]. Среди главных аргументов, доказывающих палеозойский возраст заложения Палеоуральского океана, В.Н. Пучков приводит следующие: 1) наличие азимутальных несогласий между уралидами и доуралидами; 2) наличие ордовикских рифтовых формаций как на западном склоне Урала, так и в его восточных районах; 3) практическое отсутствие фаунистически доказанного кембрия на Урале; 4) присутствие докембрийских офиолитов или их следов на Урале лишь как элементов доуральского тектонического цикла. Принимая как более обоснованную концепцию о палеозойском возрасте заложения Палеоуральского океана, отметим, что она требует дополнительного обоснования в части возрастных ограничений. Верхний возрастной предел уральских офиолитов определяют многочисленные изотопные датировки около 400 млн. лет, полученные разными методами. В частности, по дунитам и гарцбургитам Райизского массива на Полярном Урале установлен Sm-Nd возраст – 409±26 млн. лет [33]. В целом же, комплекс геолого-геохронологических данных, скорее всего, свидетельствует об ордовикском времени образования офиолитовых массивов, связанного с процессом ордовикского риф-тогенеза и океанического спрединга [22].

Природа высокобарических метаморфических комплексов в зоне ГУР. Вопрос о природе высокобарических метаморфических комплексов и времени их формирования остается чрезвычайно актуальным. На Урале они образуют так называемый высокобарический пояс, который прослеживается почти непрерывной полосой вдоль ГУР от р.Щурья на севере до р. Урал на юге на расстоянии 2 тыс. км. В пределах этого пояса возрастные датировки, полученные по высокобарическим ме-таморфитам, в основном укладываются в интервал 390–240 млн. лет. Учитывая четкий структурный контроль высокобарического метаморфизма (приуроченность к ГУР) и преобладающие возрастные цифры, многие исследователи ограничивают указанным выше интервалом время формирования высокобарических породных ассоциаций, начиная с процессов кристаллизации высокобарических парагенезисов в глубинных зонах и заканчивая эксгумацией метаморфитов в коллизионный и постколлизионный этапы развития Уральской складчатой области. Вместе с тем, давно известны более древ- ние цифры изотопных возрастов для уральских высокобарических метаморфитов, вплоть до раннепротерозойских. Оценка имеющихся изотопных датировок высокобарического метаморфизма для североуральских объектов привела Г.А. Петрова и его соавторов [34] к выводу о проявлении двух высокобарических метаморфических событий: на рубеже венда и кембрия и в позднепермское время. На основе результатов Rb-Sr и Nd-Sm изотопного датирования эклогитов и ассоциирующих с ними ультрабазитов марункеуского комплекса Полярного Урала В.Л. Андреичев с соавторами [35] высказали предположение, что установленные ранее позднепермские возрасты в породах этого комплекса [36, 37 и др.] отражают время проявления процессов мусковитизации, тогда как наиболее вероятное время первичной кристаллизации марункеуских эклогитов происходило на рубеже раннего и позднего протерозоя. При этом последние не исключают также вероятность совмещения разновозрастных эклогитов.

На основе результатов комплексных исследований высокобарических метаморфических комплексов севера Урала (марункеуского и хордъюско-го на Полярном Урале и неркаюского на Приполярном Урале) мы давно пришли к идее о том, что они являются фрагментами гетерогенного нижнедокембрийского кристаллического основания, вовлеченного в структуры тиманид и уралид [38 и ссылки в этой работе]. По-видимому, наиболее реалистично отражает время метаморфизма эклогитовой фации в породах марункеуского комплекса конкордантный U-Pb возраст циркона из эклогитов, равный 1.86 млрд. лет [39]. Более молодые возрасты могут указывать на время проявления последующих этапов метаморфического преобразования эклогитов. С ними же может быть связана кристаллизация низкотемпературных высокобарических пород – глаукофановых сланцев, преобладающих в составе Уральского высокобарического пояса.

Признавая наиболее вероятным раннедокембрийский (скорее всего, раннепротерозойский) возраст проявления ранних этапов высокобарического метаморфизма, достигавшего уровня эклогитовой фации, все же отметим, что для обоснования этой точки зрения необходимо проведение большого объема специализированных геологических и изотопно-геохронологических исследований.

Заключение

Приведенные в статье материалы, конечно, не охватывают все узловые вопросы геологии европейского Северо-Востока и севера Урала и выделены автором в силу своего опыта и знания геологии региона. Однако нет сомнения в том, что все они относятся к важнейшим проблемам, от решения которых зависит не только существенное продвижение в познании геологического строения и истории развития региона, но и Урала в целом, а также прилегающих к нему районов Европейской платформы. Важно, что именно геологические объекты, расположенные на европейском Северо-Востоке и севере Урала, являются наиболее благо- приятными для решения этих спорных вопросов, значение которых распространяется далеко за пределы рассматриваемой территории.

Работа выполнена при поддержке Программы фундаментальных исследований РАН №15-185-17.