Зауральская мегазона
Эта крайняя на востоке зона Уральского пояса находится в основном под покровом мезозоя — кайнозоя окраины Западно-Сибирской плиты. Частично ее представляют немногочисленные обнажения по рекам бассейна Тобола. Близким по содержанию является название «Валерьяновская зона» или «Валерьяновский вулкано-плутонический пояс». Основа её геологической природы — сплошное развитие вулкано-плутонических пород известково-щелочной формации, относящихся к нижнему карбону (частично нижнебашкирских). Поля вулканитов разделены надвиговыми и, вероятно, сдвиговыми зонами с серпентинитовым меланжем (Денисовская, Новониколаевская). На востоке граница с Казахстанским древним континентом скрыта под чехлом Тургайского прогиба и, по некоторым данным, также может быть офиолитовой сутурой (Уркашский разлом).
Стратиграфия и магматизм. Достоверно известна лишь каменноугольная часть разреза, представленная в основном нижним отделом. Турнейские и нижневизейские отложения включают осадочные фации (алевро-аргиллиты, известняки) и вулканиты андезито-базальтового состава. Выше, вплоть до низов среднего карбона, следуют известково-щелочные вулканиты, образующие длинный ряд по кремнекислотности (от риолитов до базальтов), с большой долей вулканокластики (туфы) и с примесью известняков и конгломератов. Это типичная «надсейсмофокальная» формация, которая может относиться к энсиалической островной дуге или активной окраине. Мощность её более 2000 м. Здесь же представлены интрузивные и субвулканические тела габбро, диоритов, гранодиоритов.
Тектоника. Палеозойская структура Зауралья известна плохо. Преобладают пологие падения вулканических толщ и западный наклон надвиговых поверхностей: последний определим главным образом на сейсмических профилях, где иногда намечается пересечение этими надвигами более древних разрывов с восточным наклоном сместителей.
Спорным, но весьма важным для региональной геодинамики является вопрос о первичной позиции зауральских вулканических толщ. Распространено представление об их образовании непосредственно на активном краю уже Казахстанского палеоконтинента. В таком случае можно представить себе единый, протяженный в Кызылкумы и Тянь-Шань краевой вулкано-тектонический пояс (Валерьяновско-Кураминский), образованный над зоной поглощения коры Урало-Южнотяньшаньского океана, которая испытала субдукцию к востоку, а в Средней Азии — к северу (в современных координатах). Однако вулканиты Валерьяновской зоны, во-первых, древнее кураминских (те отвечают среднему карбону — перми), а во-вторых, содержание в них калия и других некогерентных элементов указывает скорее на обратное, западное, погружение раннекаменноугольной зоны субдукции. Поэтому остается вероятным существование в начале карбона отдельной Валерьяновской дуги, которая образовалась западнее древнего Казахстана и вскоре с ним соединилась, образовав тем самым крайний восточный фланг Уральских герцинид.
Полезные ископаемые. Здесь представлены крупнейшие по запасам скарново-магнетитовыми месторождениями железа, которые разрабатываются под тонким чехлом Тургайского прогиба (Соколовско-Сарбайская группа). Имеются перспективы медно-порфирового оруденения.
Тыловой прогиб. В результате коллизионных событий конца девона и затем середины карбона первоначальная продольная зональность Урала оказалась перестроенной — в основном, за счет резкого поперечного сокращения поверхности всей области и возникновения покровно-надвиговой структуры, в которой пластины (аллохтоны) океанского и островодужного происхождения частично заняли положение в «чужих» зонах. Поэтому в позднем палеозое мы имеем дело уже с новой зональностью. На западе сохранился Предуральский прогиб, последовательно откатывавшийся на Русскую платформу (см. выше) и ограниченный с востока Уральским складчатым поднятием. К востоку от последнего обособилась область тылового прогиба. Осадочные и частично вулканогенные толщи занимают здесь позицию «неоавтохтона», т.е. залегают с размывом поверх аллохтона. Сохранились они однако гораздо меньше, чем в передовом прогибе. Отложения среднего-верхнего карбона представлены в виде фрагментов синклинория, который наложен на структуру внутренней части складчатого пояса — в данном случае, Тагило-Магнитогорского — и срединного массива, т.е. Восточно-Уральской мегазоны.
Стратиграфическая колонка тылового прогиба начинается с московского яруса среднего карбона и состоит из континентальных и прибрежно-морских фаций. В краевых его частях - например, в районе Магнитогорска — преобладают конгломераты, в том числе валунно-галечные, с прослоями мергелей и лагунных эвапоритов (гипсы, ангидриты). Реже встречаются туфы риолитов и трахитов. Мощность невелика, не более 500 м. Ближе к осевой части прогиба они уступают место известнякам (Восточные Мугоджары) и морским песчано-глинистым отложениям флишевого типа, которые здесь без явных перерывов налегают на подстилающие слои карбона. Верхний карбон сохранился более локально и представлен уже только молассами с прослоями гипсов.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОЛЛИЗИОННЫХ СТРУКТУР УРАЛА
Как мы видели, для западного фланга Уральского пояса (а на крайнем севере для всей обнаженной его части) характерна западная вергентность структуры. Она обусловлена надвиганием Тагило-Магнитогорского островодужного комплекса на пассивную окраину Восточно-Европейского континента, которое происходило начиная с конца девона и до ранней перми включительно. Интерпретация глубинной структуры этой части складчато-надвигового сооружения, которая проводилась с использованием глубоких сейсмических профилей (в частности, профиля УРСЕЙС-95 на восток от города Стерлитамак на Южном Урале (рис. 14)), позволяет предположить, что на глубине 10–15 км надвиги, в том числе и Главный Уральский, объединяются в поверхность общего срыва, по которой отделен и смещен к западу верхний слой коры древней континентальной окраины. В тылу сооружения, возникшего за счет надвигового скучивания, мощность земной коры достигает не менее 50–60 км: впрочем, положение ее подошвы, т.е. поверхности Мохо, определяется неуверенно, и обычно предполагают образование здесь смеси из коровых и мантийных (ультрабазитовых) пластин.
Восточные зоны Урала отличаются как на поверхности, так и особенно на глубине, обратной, восточной вергентностью надвигов. Наиболее отчетливым и заложенным до глубины 20 км оказывается здесь Карталинский (Троицкий) надвиг. Он наклонен к западу под углом 45, параллельно другим разрывным зонам, в том числе с офиолитовыми меланжами в пределах Восточно-Уральской мегазоны. На Среднем Урале сейсмический профиль через район скважины СГ-4 показал очень глубокое, вплоть по поверхности Мохо, заложение той же системы надвигов с западным падением сместителей. Считается при этом, что они секут надвиги западных зон и образованы, следовательно, позже, скорее всего, лишь в конце процесса коллизии. Таким образом, односторонняя западновергентная структура ранней стадии становления Уральского складчато-надвигового пояса была в позднем
Рис. 14. Интерпретация глубинной структуры земной коры Урала по линии сейсмического профиля УРСЕЙС-95 (Стерлитамак — Николаевка) [В.Н.Пучков, 2000].
Вертикальный масштаб равен горизонтальному.
палеозое перестроена в бивергентное, веерное по форме поперечного сечения, орогенное сооружение. Наиболее поздними смещениями, однако, оказываются прямолинейные верхнекоровые сдвиги (правый Челябинско—Карталинский и др.), направление и амплитуда движений по которым остается предметом дискуссии.