Огородников В. Н.
Среднепалеозойские вулканы Сухоложского геологического полигона (Средний Урал)
На Сухоложском геологическом полигоне [1] установлены палеовулканические сооружения силурийского и девонского возраста в двух структурно-формационных зонах (рис.).
Силурийско-раннедевонские палеовулканы. В западной зоне силурийский этап начался с образования глубоких расколов [2], по которым происходил быстрый подъем глубинного магматического материала. Сначала сформировались базальтовые лавовые плато и щитовые вулканы, а при опустошении периферических очагов – кальдерообразные депрессии. За этим последовало выжимание риолитовых, риодацитовых экструзивных куполов и субвулканических тел.
Главная масса базальтовых вулканитов сформирована трещинными излияниями в субмаринных условиях; позднее на мелководье образовались щитовые вулканы, вулканогенные поднятия и гряды, фиксированные базальтовыми лавовыми потоками, глыбово-бомбовыми туфами и агглютинатами в прижерловых зонах. Кислые члены формации (риолиты и дациты) представлены локальными потоками, некками, экструзивными куполами и субвулканическими телами, а также фиксируются по составу обломков и бомб в вулканокластических отложениях.
Развитие мантийного диапира способствовало отделению гидротермальных растворов; кроме того, магма активизировала захороненные и просачивающиеся по трещинам морские воды. Гидротермальные растворы на ранней стадии производили пропилитизацию вмещающих пород и формировали пиритовые залежи. На более поздних стадиях при их участии происходило образование сульфидов меди и цинка на пиритовой основе. Примером может служить «Рудянское» рудопроявление в районе Винокурки.
Подводные излияния подушечных лав сопровождались отложением кремнистых илов, преобразующихся затем в толщи кремнистых сланцев и яшм. Хемогенное осаждение кремнезема осуществляются за счет перепада температур и давления около выходов гидротерм. Кроме того, при малых концентрациях растворенного кремнезема большую аккумулирующую роль в этом процессе играют радиолярии. К примеру, кремнистые сланцы, широко представленные в районе р. Брусяны и дер. Знаменки (в Сухоложском районе), имеют существенно биогенное происхождение. На левом берегу р. Пышмы между базой и дер. Глядены в обнажении подушечных лав встречаются линзы лиловых и красных яшм.
Отложения рассмотренной риолит-базальтовой формации, возраст которой силур-ранний девон, сопоставляются с баймак-бурибаевской, выделенной в Западно-Магнитогорской палеоостровной дуге.
Средне-позднедевонские и карбоновые палеовулканы. Среднедевонская андезит-базальтовая формация развивается на фундаменте, представленном контрастной риолит-базальтовой формацией, которая вскрыта на глубине 365 м скв. 335 (в долине р. Шаты) и проявлена в многочисленных обломках бомбово-глыбовых туфов в основании вулканов. На границе развиты туфоконгломераты, туфопесчаники и известняки, характеризующие период затишья вулканической деятельности и отложение подводных хемогенно-обломочных осадков. Выходы туфоконгломератов наблюдаются в обнажениях по р. Шате и в карьере на окраине дер. Рудянки.
Основание разреза данной формации сложено базальтами и их туфами, образующими, по-видимому, щитовую постройку. Заложение стратовулкана происходило в зоне пересечения разломов субмеридионального и субширотного простирания. Подушечная и шаровая отдельность этих потоков свидетельствует об их подводном происхождении.
Среди жерловых фаций вулканитов картируются бомбово-глыбовые туфы, агломераты, жерловые брекчии и игнимбриты (агглютинаты). В целом формация характеризуется широким развитием пирокластических образований, которые значительно преобладают над лавовыми фациями. Данная формация сопоставляется с ирендыкской андезит-базальтовой формацией Западно-Магнитогорской палеоостровной дуги.
После разрушения сформированных вулканических построек и образования атолловых островов в восточной зоне в конце эйфеля вновь формируются стратовулканы, наиболее крупный из них – Дивий камень с жерлом в районе устья р. Рудянки. Нижний предел возраста этих образований (эйфель) устанавливается по обломкам известняков в туфоконгломератах и глыбовых туфах, слагающих нижние горизонты разреза. Такие ксенотуфы с обломками серых известняков встречаются по р. Ключ, в устьевой части р. Лепехи, где установлены биогермы известняков размером до 1 м по левому берегу р. Пышмы, в 150 м ниже устья р. Брусяны и в 325 м ниже по течению от устья р. Сухая речка. В этих глыбах и биогермах известняков собрана и определена фауна брахиопод, фораминифер, кораллов и строматопор, аналогичных фауне рифогенных известняков реки Шаты эйфельского возраста.
Преимущественное развитие туфовых образований андезито-базальтового состава, слагающих основную часть стратовулкана, свидетельствует о мелководном или островном характере извержений. В верхних частях разреза среди бомбово-глыбовых отложений картируются андезито-базальтовые лавы с брекчиевидным строением кровли. Жерловые фации представлены агглютинатами, агломератовыми туфами, лавобрекчией и реже миндалекаменными базальтовыми афиритами.
Формирование кальдеры обрушения сопровождалось активизацией очага кислой магмы. Радиальные и кольцевые разломы, нарушающие целостность вулканической постройки, обычно выполнены кислыми субвулканическими телами и экструзиями дацитов, риолитов порфировой, афировой структуры. Экструзивные и субвулканические тела обычно имеют столбчатую отдельность, а в кровельной части брекчиевидное строение.
Поздняя магматогенная стадия сопровождалась активной эксплозивной стадией с образованием туфов смешанного состава, перекрывающих дацитовые и риодацитовые тела и потоки. Новый этап кальдерообразования формирует тектонические нарушения большей частью субмеридионального простирания, вдоль которых происходило излияние новых порций базальтов и андезитов из трещинных аппаратов. Кислый магматизм сопровождался гидротермальной деятельностью, обусловившей карбонатизацию, хлоритизацию, серицитизацию и сульфидообразование в туфах и кислых субвулканических телах в районе р. Рудянки, «Гидролога», логов у подножия г. Дивий камень и т. д. Поздние базальтовые (диабазовые) излияния уже не содержат этих изменений и признаков рудообразования.
Данная формация сопоставляется с улутауской андезит-дацитовой, развитой в Магнитогорской палеоостроводужной системе.
После завершения активной вулканической деятельности девона происходит консолидация всей структуры и начинается эрозия вулканических островов. Нижнекаменноугольная трансгрессия моря приводит к образованию мощных толщ терригенно-осадочных пород с прослоями углей (Сухоложское, Каменское месторождения).
Интенсивная вулканическая деятельность возобновляется в нижнем визе в виде трещинных базальтовых излияний, которые постепенно сменяются базальтовыми или андезито-базальтовыми лаво-туфовыми ассоциациями вулканов центрального типа, действовавших в мелководных и наземных условиях. Вулканогенные породы нижнекаменноугольного возраста развиты локально, сменяясь по латерали осадочными породами, среди которых широко распространены известняки, песчаники, кремнистые и глинистые сланцы, конгломераты. Вулканические породы представлены преимущественно лавами базальтов при подчиненном количестве риолитов и андезитов. Пирокластические породы представлены вулканическими брекчиями, туфами.
Породы этой формации можно изучать в устье р. Рефт, на «Стрелке» по р. Пышме, они сопоставляются с березовской свитой в Магнитогорской зоне [3]. Разрезы этой формации формировались в морских условиях, о чем свидетельствуют обломки и прослои известняков среди туфов, ритмичное строение и горизонтальная слоистость. Вулканизм вначале носил эксплозивный характер с образованием малых вулканов центрального типа (остатки жерловин, субвулканических интрузий). Затем последвали трещинные излияния базальтов и вулканической деятельность прекратилась к концу ранневизейского времени.
В позднем визе и намюре шло накопление пород базальт-трахиандезит-трахириолитовой формации. Выделяются две толщи: нижняя осадочная и верхняя вулканогенная. В нижней толще (200–250 м) вулканиты играют подчиненную роль (15 %), будучи представлены пирокластитами и эффузивами трахириолитового состава в слоистых пачках ритмичного строения, состоящих из туфоконгломератов, туфопесчаников, туфоалевролитов и известняков. Верхняя толща (600–1100 м) существенно вулканогенная, состоит из трахидацитов и трахириолитов (50 %), базальтов, андезито-базальтов (30 %) и осадочных пород. Они чередуются в разрезе с туфами кислого и смешанного состава. Эти разрезы можно видеть в районе д. Глядены.
Вулканическая активность широко проявляется в конце визейского времени, когда образуется верхняя толща. Залегание потоков трахириолитов этой толщи на размытой поверхности нижележащих базальтов указывает на частично наземный характер вулканизма [3]. Субвулканические образования достаточно многочисленны и представлены породами, разнообразными по кислотности.
Экструзии куполовидной формы, прорывающие угленосную толщу, вскрыты в обнажении по р. Каменке. Отдельные неккоподобные тела разделены зонами дробления, брекчирования. Характерно наличие столбчатой отдельности, столь обычной для субвулканических тел. Породы риолит-дацитового состава имеют отчетливую порфировую структуру, содержат вкрапленники полевого шпата и кварца, нередко имеющего бипирамидальный облик, что свидетельствует о высокотемпературных условиях образования.
Учебные маршруты проводятся по рекам, вскрывающим вулканические сооружения различного возраста, что позволяет производить их анализ и сопоставление. Наиболее целесообразно знакомиться со строением вулканогенных толщ и вулканических аппаратов последовательно по возрасту.
Первый маршрут – проходит по левому берегу р. Пышмы в ее широтном отрезке, где она вскрывает толщи базальтовой (спилитовой) и контрастной базальт-риолитовой формаций и крупную вулканическую постройку вулкана Дальний.
Второй маршрут – направлен вдоль р. Шаты, от истоков к устью, где вскрываются рифогенно-аккумулятивные и рифогенные отложения, толщи базальтовой порфирит-туфовой формации и довольно крупный стратовулкан, который мы назвали «Шата».
Третий маршрут – можно назвать «базовым», т. к. он большей своей частью проходит напротив базы УГГГА. Начинается на окраине д. Рудянки, проходит вдоль русла р. Рудянки до устья и далее по левому берегу р. Пышмы. В скальных обнажениях наблюдается разрез полнодифференцированной базальт-андезит-дацит-риолитовой формации и наиболее крупный стратовулкан в районе – Дивий камень.
Литература
1. Огородников В. Н., Поленов Ю. А., Сазонов В. Н., Шевалев В. П., Слободчиков Е. А., Дубейковский С. Г. Геологические маршруты по Сухоложскому и Каменскому полигонам / Под ред. В. Н. Огородникова. Екатеринбург: УГГГА, 2002. 296 с.
2. Ревякин П. С. Земная кора эвгеосинклинальных зон Урала // Советская геология. 1987 . № 5. С. 5–18.
3. Фролова Т. И., Бурикова И. А. Геосинклинальный вулканизм (на примере восиочного склона Южного Урала). М.: МГУ, 1977. 279 с.
Рис. Схема размещения вулканических палеоструктур в пределах Сухоложского учебного геологического полигона:
1 – вулканические структуры преимущественно трещинного типа и магмоподводящие трещинные зоны; 2 – вулканы центрального типа; 3 – структурно-тектонические элементы вулканических построек, выделенные по геофизическим данным; 4 – границы вулканогенных формаций и их возраст; 5 – вулканические жерла; 6 – контуры деревень и автомобильные дороги; 7 – геологические маршруты; 8 – субвулканическое тело риолито-дацитов.