14.2. Нижний протерозой

Стратифицированные образования нижнего протерозоя представлены на площади листа вишневогорской и черновской свитами в Сысертско-Ильменогорской зоне и уфалейским комплексом – в Центрально-Уральской мегазоне.

Вишневогорская свита (PR₁vš) включает комплекс глубоко метаморфизованных пород – биотитовых гнейсов, амфиболитов, графитовых кварцитов. На описываемой площади свита развита локально лишь в самой южной ее части, в области северного замыкания антиклинальной структуры, осложненной, по данным В.С.Красулина (1939) и Н.А.Глазковой (1945), серией чешуйчатых надвигов. Стратотип вишневогорской свиты выделен и описан в ядерной части той же структуры на смежной с юга территории, в пределах листа N-41-I Б.М.Роненсоном и др. [134]. По их данным, разрез свиты здесь (на участке г.Долгой) следующий (снизу вверх, м): 1 – биотитовые гнейсы мигматизированные и фенитизированные, иногда с гранатом, кианитом, силлиманитом-110; 2 – чередование биотитовых гнейсов с амфиболитами, пироксен-плагиоклазовыми сланцами, участками с кварцитами, кварцито-гнейсами; выше – кварциты с тонкими прослоями гранатовых амфиболитов и маломощными линзами доломитов-200; 3 – амфиболиты, перемежающиеся с биотитовыми плагиогнейсами, плагиоклаз-пироксеновые сланцы, единичные маломощные линзы мраморов-80; 4 - плагиогнейсы биотитовые с графитом и гранатом, участками с тонкими прослоями амфиболитов; в верхах разреза – кварциты-60. Общая мощность этого разреза около 450 м.

Анализ состава, структурно-текстурных особенностей пород и характер их переслаивания позволил Б.М.Роненсону [132,133] сделать вывод о ритмичном (флишеподобном) строении свиты. Общая ее мощность, устанавливаемая к югу от изученной площади, – 1200 м.

Взаимоотношения вишневогорской и описанной далее черновской свит окончательно не выяснены. Структурный план обеих свит в большинстве случаев совпадает между собой. При детальном картировании Б.М.Роненсон [134] установил несогласное налегание выделенной здесь ранее булдымской толщи, отнесенной позднее к ильменогорской свите, на вишнегорскую. Литологическое сходство и идентичность структурной позиции позволило провести сопоставление ильменогорской и черновской свит и вывести их на один стратиграфический уровень, что нашло отражение в легенде Среднеуральской серии Госгеолкарты-200 [153].

Учитывая, что формирование современных складчатых структур района приходится на поздний палеозой, можно с определенной долей условности говорить о несогласном залегании вишневогорской и черновской свит на подстилающих образованиях. Вместе с тем, по данным предшествующих исследователей [104], подошва участвующего в упомянутых дислокациях Прииткульского ультраосновного массива приурочена к поверхности надвига. Аналогичный надвиг предполагается и южнее, по границе черновской и вишневогорской свит. Подробная петрографическая характеристика пород вишневогорской свиты приведена Б.М.Роненсоном [132-134]. В магнитном поле над породами толщи наблюдается чередование положительных и отрицательных аномалий интенсивностью от 500 до -100 нТл, в поле силы тяжести породам свиты отвечают узкие локальные линейно-вытянутые отрицательные аномальные зоны интенсивностью до 1 мГал.

Образования свиты подверглись сиалическому плутонометаморфизму на уровне амфиболитовой фации. Кроме того, широко развиты гранитизация с образованием разнообразных мигматитов и более локально щелочной метасоматоз – фенитизация.

Радиологический возраст цирконов из гнейсов вишневогорской свиты, согласно данным А.А.Краснобаева [22], составляет 185070 млн.лет, (U-Pb метод), что соответствует возрасту метаморфизма амфиболитовой фации. Термоизохронным методом по полигенным цирконам, сходным с цирконами, типоморфными для гранулитовой фации, получены значения 2,2-2,3 млрд.лет. Все это, наряду со сказанным выше, послужило основанием для отнесения вишневогорской свиты к нижнему протерозою.

Черновская свита (PR₁čr) – существенно амфиболитовая. Преобладающие в ее составе амфиболиты в той или иной степени гранитизированы. В подчиненном количестве присутствуют горизонты биотитовых гнейсов, хотя на отдельных участках (Иткульский купол) слагают всю ядерную часть, редко отмечаются графитсодержащие кварциты. Образования свиты конформно облекают Шумихинский купол, а также слагают ядерную часть Иткульского купола. В Шумихинском куполе одноименная свита архея, вероятно, с несогласием перекрывается черновской свитой, которая, в свою очередь, также несогласно перекрывается описанной ниже иткульской свитой. На стратиграфическое несогласие между черновской и шумихинской свитами указывает различие их структурного плана, а также намечающаяся разница в количестве этапов и проявленных для каждой из них типов метаморфизма. Контакты между ними в настоящее время повсеместно тектонические.

Образования черновской свиты, как правило, интенсивно дислоцированы. В ядре Иткульского купола и в Абросовском блоке среди деформаций пород этой свиты преобладают брахиформные складки с углами падения гнейсовидности 5-20. Более крутые углы падения (от 40 до 80) преобладают в Осиновском и на крыльях Шумихинского купола.

Разрез свиты изучен по разрозненным коренным обнажениям и керну скважин. Так, скв. 281 [112] характеризует разрез свиты в обрамлении Шумихинского купола. Снизу вверх вскрыты: светло-серые биотитовые и двуслюдяные гранито-гнейсы (гнейсовидность под 40-80 к оси керна). В них отмечаются скиалиты гранат-биотитовых гнейсов и вышележащих амфиболитов (мощность 14,4 м). Над ними залегают амфиболиты зеленовато-серые часто мигматизированные и биотитизированные гранатсодержащие до 1-2% участками эпидотизированные. Текстура пород обычно гнейсовидная, ориентированная под углом 60-80 к оси керна. На глубине 25 м амфиболиты прорваны дайкой мелкозернистых порфировидных гранитов. Мощность амфиболитов 28 м.

В Осиновском куполе главное отличие от описанного выше разреза заключается в значительной его насыщенности (до 40% объема) палингенно-анатектическими гранитами, имеющими с вмещающими породами как рвущие, так и постепенные контакты.

Характерный разрез свиты в пределах Абросовского блока вскрыт скв.№ 258 [112], где встречены серые мезократовые крупнозернистые такситовые амфибол-биотитовые, амфиболовые и биотит-амфиболовые диорито-гнейсы, участками неравномерно мигматизированные (наиболее интенсивно в интервалах 13.0-14.0 и 58.5-63.0 м). Текстура – слабо или неотчетливо гнейсовидная под 60-80 к оси керна (мощность 64 м).

Характерный разрез черновской свиты в пределах Иткульской купольной структуры, изученный по береговым обнажениям оз.Иткуль, приведен в приложении № 27.

Общая мощность образований черновской свиты не менее 2500 м.

Преобладающие в составе свиты амфиболиты очень редко встречаются в неизмененном виде; как правило, они перекристаллизованы, разгнейсованы и рассланцованы, подвержены мигматизации и диафторезу. Характеризуются широкими вариациями состава и структурно-текстурных особенностей. Преобладают гнейсовидно-полосчатые от мелано- до мезократовых породы, нередко порфиробластические. Состав: амфибол (преимущественно сине-зеленая роговая обманка С-Ng = 12-20), плагиоклаз (№ 30-45), иногда кварц, часто гранат (с миналами, %: пироповым 11-19, альмандиновым 52-56, гроссуляровым 8-15, спессартиновым 4-7, андрадитовым 4-9). Акцессорные минералы: сфен, магнетит, апатит, рутил, кианит, циркон, гранат, пирит, ильменит. В окрестностях оз.Синара распространены амфиболиты, содержащие до 35% клинопироксена диопсид-геденбергитового ряда. Кварциты, содержащие до 10% крупночешуйчатого графита, встречены в обрамлении Шумихинского купола в виде редких линзовидных тел.

Гнейсы биотитовые, гранат-биотитовые аналогичны описанным в составе шумихинской свиты. Диорито-гнейсы амфибол-биотитовые и биотит-амфиболовые Абросовского блока – обычно крупнозернистые мезократовые породы, от практически массивных такситовых до гнейсовидных, полосчатых. Состав: амфибол (сине-зеленая роговая обманка); биотит (с плеохроизмом в зеленых тонах), плагиоклаз (№ 25-35), кварц. Акцессорные: эпидот, ортит, сфен в единичных зернах, ильменит, магнетит, пироксен, гранат, рутил, апатит, циркон, пирит.

Гнейсы эпидот-биотитовые, слагающие Иткульский купол, – мезократовые, гнейсовидные мелкозернистые. Состав: биотит (с плеохроизмом в желто-зеленых тонах), эпидот, олигоклаз, кварц. Акцессорные: апатит, циркон, сфен, ортит, ильменит, магнетит, гранат, амфибол, рутил.

Над образованиями черновской свиты наблюдается спокойное отрицательное магнитное поле. На его фоне выделяется множество мелких аномалий напряженностью от –200 до 300 нТл. На карте гравитационного поля области развития пород черновской свиты, выходящих на поверхность и скрытых под образованиями иткульской и игишской свит, фиксируются крупной положительной аномалией поля силы тяжести интенсивностью до 3-5 мГал. На этом фоне отмечаются локальные минимумы силы тяжести, соответствующие телам гранитов. Гравитационное поле над Осиновской купольной структурой характеризуется чередованием положительных и отрицательных аномалий, причем положительные аномалии фиксируют выходы на поверхность или близповерхностное залегание пород черновской свиты, а отрицательные – поля развития гранитоидов Осиновского массива. В пределах Абросовского блока над породами свиты фиксируется слабая положительная аномалия интенсивностью 1 мГал.

Образования черновской свиты претерпели полихронный сиалический плутонометаморфизм на уровне амфиболитовой фации. Так же, как и в пределах шумихинской свиты, уровень метаморфизма на всей площади развития пород черновской свиты исключительно стабильный. Основное отличие в характере метаморфизма свит заключается в отсутствии среди пород черновской свиты реликтов гранулитовых парагенезисов (за исключением субгранулитовых парагенезисов в протрузиях ультрабазитов). Это говорит о прогрессивной направленности процессов метаморфизма и об отсутствии в ее истории этапа раннего геотермально-статического метаморфизма эогея.

Вместе с тем по данным Глушковой Г.А. [105] реликтовые парагенезисы гранулитовой фации встречены и в метаморфитах черновской свиты. Вследствие этого можно предполагать более широкое распространение продуктов геотермально-статического метаморфизма эогея включая сюда частично или полностью площадь распространения черновской свиты. Таким образом, парагенезисы амфиболитовой фации здесь также будут являться регрессивно наложенным.

Метасоматические преобразования, заключающиеся также в последовательной многократной гранитизации пород с геохимической направленностью от ранних натриевых к более поздним, существенно калиевым этапам, сходны с таковыми в породах шумихинской свиты. Их отличие заключается в том, что наряду с постепенными переходами между палеосомой и неосомой мигматитов на всех уровнях (от минералов до геологических тел) часто отмечаются интрузивные контакты.

Для большинства образований черновской свиты можно предполагать основной состав субстрата, о чем свидетельствует как валовый химический состав пород, так и акцессорная специализация с преобладанием титановых минералов (сфен, рутил, ильменит) [88]. Для Иткульского купола и Абросовского блока дополнительно устанавливается существенная монотонность состава пород на значительных площадях и относительно массивные текстуры пород, а в Иткульском куполе еще и ксенолитоподобные образования. Эти особенности пород свидетельствуют о присутствии в ареалах развития метаморфитов черновской свиты тел предположительно первично интрузивных пород.

Определение возраста заключительного этапа метаморфизма калий-аргоновым методом дает значения 260-270 млн.лет, предшествующее событие фиксируется U-Рb методом по цирконам – 350 млн.лет (прил.7). Вместе с тем черновская свита по положению в разрезе, типу и характеру метаморфизма, набору пород сопоставляется с ильменогорской свитой. Обе свиты (черновская и ильменогорская) выделены в стратиграфических схемах докембрия и палеозоя Урала [31] и в сводной легенде Среднеуральской серии листов Госгеолкарты-200 [159] как ранне-протерозойские. Такой же возраст принят нами для черновской свиты.

Уфалейский метаморфический комплекс (РR₁uf) начинает видимый стратиграфический разрез в одноименной зоне Центрально-Уральской мегазоны на юго-западе площади листа. Стратотип комплекса, представленный амфиболитами, амфиболовыми гнейсами, мигматитами и гранито-гнейсами, развит в ядерной части одноименного гнейсово-мигматитового комплекса на соседней с юга площади листа N-41-I. Обобщенный разрез Уфалейского метаморфического комплекса в пределах площади листа 0-41-XXXI, по Г.А.Глушковой [8], следующий (снизу вверх, м): 1 – амфиболиты-100-150; 2 – амфиболовые гнейсы –70-100; 3 – биотитовые гнейсы –30; 4 – мусковитовые гранито-гнейсы-30-50; 5 – амфиболиты-100; 6 – мусковитовые гранито-гнейсы –60-100; 7 – амфиболиты –70. Общая мощность свиты в пределах описываемой площади составляет 600 м.

На характеризуемой площади существенным развитием пользуются гранито-гнейсы, насыщенные телами анатектических гранитов с рвущими контактами. Нижняя граница свиты не известна, верхняя с образованиями куртинской свиты – тектоническая.

Биотитовые гнейсы, гранито-гнейсы – гнейсовидные породы, от мезо- до лейкократовых, нередко очковые под влиянием наложенных дислокаций. Минеральный состав: биотит (с плеохроизмом в буро-зеленых тонах), изредка в реликтах сине-зеленая роговая обманка, плагиоклаз (олигоклаз и альбит-олигоклаз), микроклин, кварц, мусковит. Акцессорные минералы: магнетит, ильменит, рутил, сфен, апатит, циркон, пирит, гранат, турмалин, графит.

Амфиболиты, амфиболовые и биотит-амфиболовые гнейсы – от мелано- до мезократовых; обычно гнейсовидные и полосчатые породы, редко массивные. Структура – лепидогранобластовая, порфиробластическая. Минеральный состав: амфибол (сине-зеленая роговая обманка), биотит, плагиоклаз (№ 10-40), эпидот, редко микроклин. Акцессорные минералы: магнетит, ильменит, рутил, сфен, апатит, циркон, пирит, гранат, турмалин, графит.

Магнитное поле над образованиями уфалейского комплекса спокойное положительное напряженностью 100-200 нТл, что согласуется с их магнитной восприимчивостью (прил.24). Гравитационное поле над комплексом положительное с интенсивностью 19 мГал.

Все образования уфалейского метаморфического комплекса подверглись воздействию полихронного сиалического плутонометаморфизма на уровне амфиболитовой фации. Метасоматические изменения выражаются в широко проявленных процессах гранитизации с последовательно сменяющими друг друга этапами существенно натриевого, а затем калиевого метасоматоза. В связи с этим первичными породами свиты являются амфиболиты, а подавляющая часть гнейсов и гранито-гнейсов различного состава образовались в результате гранитизации. Субстратом амфиболитов, вероятно, являлись основные эффузивы и частично габброиды.

Абсолютный возраст пород уфалейского комплекса, определенный К-Аr методом по микроклину из мигматитов, составляет 1210 млн.лет [33], по иттроэпидоту из пегматитов – 1100 млн.лет [8], уран – свинцовым методом по цирконам 1150-950 млн.лет [22]. Эти значения возраста отвечают времени проявления различных процессов метаморфизма и ранней гранитизации.

Так как уфалейский метаморфический комплекс залегает на смежной с юга площади стратиграфически ниже образований юрматинской серии рифея и может быть сопоставлен по положению в разрезе, уровню и типу метаморфизма с черновской свитой, целесообразно датировать его условно ранним протерозоем, как это сделано предшествующими исследователями [8].