CC BY
38
УДК 551.2+551.3(234.853)
О ПРИЧИНАХ ЛАВИННОЙ СЕДИМЕНТАЦИИ УЛУТАУСКОЙ СВИТЫ ЗАПАДНО-МАГНИТОГОРСКОЙ ЗОНЫ ЮЖНОГО УРАЛА
А. М. Фазлиахметов
Институт геологии Уфимского научного центра РАН, Уфа [email protected]
Улутауская свита (живет—нижний фран) широко распространена в Западно-Магнитогорской зоне Южного Урала. Она сложена песчаниками, гравелитами, микститами и силицитами мощностью от 800 до 2000 м. Накопление обломочного материала протекало с лавинной скоростью, вызванной двумя факторами. Первым из них стала активная мобилизация кластики в зоне вулканизма Магнитогорской островной дуги (эксплозии и размыв тефры, а также литифициро-ванных вулканогенных и осадочных пород). Вторым фактором было строение бассейна, обусловившее концентрацию осадков в глубоководной впадине, расположенной между активной Магнитогорской и потухшей Ирендыкской островными дугами.
Ключевые слова: лавинная седиментация, островная дуга, турбидит, девон, Южный Урал.
ABOUT REASONS OF AVALANCHE SEDIMENTATION OF THE ULUTAU FORMATION IN THE WEST-MAGNITOGORSK ZONE OF THE SOUTHERN URALS
A. M. Fazliakhmetov
The Ulutau Formation (Givetian—Early Frasnian) has a wide distribution in the West-Magnitogorsk zone in the Southern Urals. It consists of sends, gravelites, mixtites and cherts with total thickness from 800 till 2000 m. Detrital sediments were deposited with avalanche velocity by means of two agencies. The first agency was active mobilization of detrital material in volcanic zone of the Magnitogorsk island arc (explosions and erosion of ash and petrified volcanic and sedimentary rocks). The second one is sedimentary basin structure. It coursed concentration of sediments in deep water trough situated between active Magnitigorsk arc and extinct Irendyk arc.
Keywords: avalanche sedimentation, island arc, turbidite, the Devonian, the Southern Urals.
Седиментация со скоростью накопления осадка, превышающей 100 мм за тысячу лет, была названа
А. П. Лисицыным [4] лавинной и охарактеризована им на примере трех глобальных поясов (уровней), охватывающих устья рек (граница рекаморе); подножия континентальных склонов; глубоководные желоба. Помимо этих областей высокая скорость осадконакопления характерна зонам рифообразования, вулканизма и накопления эвапоритовых толщ [4].
Существовали зоны лавинной седиментации и в областях девонского островодужного вулканизма на Южном Урале, но конкретные причины их образования не выяснены. Восполнить этот пробел автор попытается на примере улутауской свиты Западно-Магнитогорской зоны (ЗМЗ) Южного Урала.
Улутауская свита (800—2000 м) широко распространена в ЗМЗ. Она
сложена алевролитами, песчаниками, гравелитами и микститами, принесенными в глубоководную впадину из областей вулканизма турбидными и обломочными (debris flow) потоками (см. рисунок). Фоновые отложения представлены силицитами и кремнисто-глинистыми породами.
Обломочные породы улутауской свиты более чем на 95 % сложены фрагментами пород (минералов) вулканического происхождения — эффу-зивами андезитового и андезибазаль-тового составов. В некоторых разностях существенно преобладают дациты и риолиты. Обломки осадочных пород содержатся в подчиненном количестве. Они представлены известняками, силицитами, яшмами, вулканитовыми песчаниками, гравелитами и др.
Компонентный состав кластоли-тов меняется и по разрезу, и по простиранию. Ранее упоминалось, что в улутауской свите объединяются отло-
жения нескольких конусов выноса [9] с разным по составу обломочным материалом. В одних конусах он однородный, представлен андезитами и андезибазальтами, в других — отличается пестротой состава обломков как вулканитов, так и осадочных пород. Следовательно, каждый конус выноса имел свою сравнительно небольшую питающую провинцию — участок Магнитогорской островной дуги, отличающийся от смежных областей составом разрушающихся пород.
По возрасту, определенному по конодонтам, улутауская свита соответствует конодонтовым зонам Ьетіашаїш — Ігашіїаш включительно, т. е. живетскому и нижней части франского яруса Международной стратиграфической шкалы [1, 5].
Исходя из датировок границ жи-ветского яруса [10] и данных о длительности образования конодонтовых зон верхнего девона [11], улутауская
1S
свита сформировалась приблизительно за 8 млн лет. Поскольку мощность свиты достигает 2000 м, приблизительное значение скорости седиментации соответствует 250 мм/тыс. лет. Как видим, даже без учета уплотнения осадков порог скорости лавинной седиментации превышается более чем в два раза.
По-видимому, высокая скорость накопления улутауской свиты была обусловлена двумя факторами: мобилизацией огромных объемов обломочного материала и строением седимен-тационного бассейна. Выяснить, какие процессы осуществляли мобилизацию обломочного материала улутауской свиты, весьма сложно, и можно лишь предположительно судить о них по результатам исследований современных островных дуг и пород улутауской свиты. Отметим, что их вулкани-товый состав не дает оснований полагать, что лишь вулканические процессы осуществляли мобилизацию обломочного материала. Состав кластоли-тов отражает состав пород, разрушавшихся в питающей провинции, но практически не несет информации о процессах разрушения.
Известно, что на островных дугах преобладают эксплозивные извержения. По опубликованным данным [3], доля вулканокластики от объема все-
го материала, извергаемого на островных дугах, может превышать 95 %. При этом часть тефры, накопившейся при извержении, литифицируется, а другая часть, видимо более существенная, переотлагается, перемешивается с тефрой других извержений и продуктами выветривания литиф ици -рованных пород.
Помимо эксплозий большие объемы обломочного материала в акватории островных дуг поставляют экзогенные процессы, что обусловлено специфическими особенностями строения этих областей [2, 6]. Например, рельеф подводной части вулканических островов позволяет почти беспрепятственно проходить к мелководью мощным океанским волнам [2], что вызывает активную мобилизацию обломочного материала вследствие абразии. По мнению И. О. Мурдмаа [6], размыв островов является одним из главных процессов поставки материала для образования современных донных осадков в акватории Курильской гряды. Однако поднимались ли вулканы Магнитогорской дуги выше уровня моря?
Субаэральных отложений, отвечающих живету и нижней части фра-на, в Восточно-Магнитогорской зоне Южного Урала неизвестно. Тем не менее это не является доказательством
их отсутствия в девоне. Очевидно, что при лавинной седиментации в соответствующей ей питающей провинции происходит размыв такого же масштаба.
Об обстановках мобилизации можно судить по форме обломков в кластолитах улутауской свиты. Некоторые из них хорошо окатаны (3—4 балла по шкале А. В. Хабакова [7]), что позволяет предположить, что до попадания в гравитационный поток, они пребывали в активной мелководной зоне моря. Однако значительное преобладание обломков плохой окатан-ности (0—2 балла) в улутауской свите вероятнее всего было связано с большой скоростью их транспортировки, т. е. обломки не успевали окатываться.
Таким образом, можно предполагать, что интенсивная мобилизация обломочного материала осуществлялась как эксплозиями, так и экзогенным разрушением литифицирован-ных пород, а также размывом тефры в мелководных и, возможно, в субаэральных условиях.
Вторым фактором, контролировавшим скорость седиментации, а вернее, количество обломочного материала, накапливаемого на единице площади за определенный временной интервал, является строение бассейна. Какой бы массовой ни была мобилизация обломочного материала, должны были существовать условия, которые не давали ему рассеяться и концентрировали его в одной области.
Как показано [8], к западу (в современных координатах) от Магнитогорской островной дуги существовала потухшая (активная в раннем эйфеле) Ирендыкская островная дуга (см. рисунок). Обломочный материал, поступавший из областей вулканизма в виде гравитационных потоков, накапливался во впадине, расположенной между двумя дугами. Ирендыкская дуга препятствовала продвижению потоков на запад, а значит, и рассеянию обломочного материала.
Подводя итог, отметим, что лавинная скорость седиментации улутауской свиты была обусловлена сочетанием двух факторов: 1) эксплозивные извержения и размыв литифи-цированных пород и тефры обеспечили мобилизацию огромных масс обломочного материала, 2) этот материал концентрировался в глубоководной впадине, расположенной между активной Магнитогорской и потухшей Ирендыкской островными дугами.
бассейне Магнитогорской мегазоны.
Условные обозначения: 1—3 — направление движения: 1 — эксплозивного выброса и оседания пирокластики, 2 — кластики при разрушении вулканических построек, 3 — гравитационных потоков, перемещающих осадки в глубоководные зоны; 4 — эйфель-ский, живетский, нижняя часть франского ярусов, актауская свита (силициты; мощность до 100 м); 5—6 живетский, нижняя часть франского ярусов: 5 — улутауская свита (кластолиты, силициты; мощность 800—2000 м), 6 — урлядинская толща (базальты, андезибазальты, известняки; мощность до 2000 м); 7 — доживетские отложения; 8 — предполагаемый уровень моря
Литература
1. Артюшкова О. В. Биостратиграфия по конодонтам вулканогенно-осадочных отложений девона Магнитогорской мегазоны Южного Урала. Ав-тореф. дис. ... доктора г.-м. н. Новосибирск: ИНГГ, 2009. 40 с. 2. ИонинА. С., Медведев В. С., Павлидис Ю. А. Типы морфолитогенеза на шельфах Мирового океана // Континентальные и островные шельфы. Рельеф и осадки. М.: Наука, 1981. С. 5—33. 3. Керри С., Си-гурдсон X. Модель вулканогенной седиментации в окраинных бассейнах // Геология окраинных бассейнов. М.: Мир, 1987. С. 65—101. 4. ЛисицынА. П. Лавинная седиментация и перерывы в осадконакоплении в морях и океанах. М.: Наука, 1988. 309 с. 5. Маслов В. А., Артюшкова О. В. Стратиграфия и корреляция девонских отложений Сибай-Баймакского района Башкирии. Уфа: ИГ УфНЦ РАН, 2002. 199 с. 6. Мурд-маа И. О. Современные морские осадки в районе вулканической зоны Ку-
рильских островов // Современные осадки морей и океанов. М.: Изд. АН СССР, 1961. С. 403-418. 7. РухинЛ. Б. Основы литологии. М.-Л.: Гостопте-хиздат, 1953. 672 с. 8. Стратиграфия и корреляция среднепалеозойских вулканогенных комплексов основных медно-колчеданных районов Южного Урала / А. В. Маслов, В. А. Черкасов,
В. Т. Тищенко и др. Уфа: УНЦ РАН, 1993. 216 с. 9. Фазлиахметов А. М. Грубообломочные отложения улутауской свиты Западно-Магнитогорской зоны Южного Урала // Материалы XVIII Уральского литологического совещания. Екатеринбург, 2010. С. 317—319. 10. International Stratigraphic Chart, 2009 [Электронный ресурс] // International Commission on Stratigraphy. http:// www.stratigraphy.org /upload/ISChart 2009.pdf. 11. ZieglerW., SandbergC. F. The Late Devonian Standard Conodont Zonation // Cour. Forsch. — Inst. Senckenberg. 1990, 121. P. 1—115.
Рецензент к. г.-м. н. В. А. Салдин
Годичная сессия Института геологии
14 февраля 2011 года
9:30, каб. 520
Доклады
Институт геологии в 2010 году
А. М. Асхабов
Объемные модели гравиметрического поля Тимано-Североуральского региона
и сопредельных территорий
Н. В. Конанова
Экосистемный кризис на рубеже франского и фаменского веков (Южный Тиман)
О. П. Тельнова, О. С. Ветошкина, Д. Е. А. Маршалл
Прямые АСМ-наблюдения процессов кристаллизации диоксидина в растворе. Рост и растворение на дефектах
Н. Н. Пискунова
Датирование цирконов как инструмент для плитотектонических реконструкций в Арктическом секторе А. А. Соболева,
О. В. Удоратина, Э. Л. Миллер, Н. Б. Кузнецов, М. Гроув, Дж. Герлес
Химическая структура керогена и её моделирование
Д. А. Бушнев, Н. С. Бурдельная
Новая концепция накопления угленосных толщ: автопроцесс вместо колебательного движения земной коры
Ю. А. Ткачев
Бокситы Тимана: минералоготехнологические особенности
О. Б. Котова, А. В. Вахрушев
Проксимальные терригенные турбидиты нижнепермской флишевой формации (Приполярный Урал, р. Щугор). Направление разреза снизу вверх по склону
Вид на гору Тельпосиз с устья р. Торговой (Приполярный Урал, р. Щугор)
