Early-Devonian intrusive magmatism of the Urals as indicator critical stage Paleozoic history mobile belt

It is established that during all-Uralian stage of mantle-type magmatism of Early Devonian age (410-393 Ma) the mantle Ordovician-Silurian magmatism was changed by mantle-crustal and crustal types. At that time Tagil island arc system completed its evolution and Magnitogorsk island arc is formed. Early Devonian magmatic rocks in the Middle Urals are represented by gabbro-granite rock series in the Uralian Platinum Belt, the Tagil volcanic zone, Reft allochthon and paleocontinental zone of northwestern megablock, and in the Southern Urals were formed obduction-related ultramafic-mafic layered and ring intrusions, swarms of spessartite dikes in Kempirsai-Khabarny allochthon and in the Main Uralian Fault zone. Middle Uralian gabbros as a products of initial melt crystallization are represented by biotite-amphibole gabbro-norite with orthoclase. The main mechanism of the formation of these series is crystallization differentiation due to fractionation of “gabbro” cotectic represented by femic minerals and plagioclase. Gabbro-granite series of Kurmanka massif which begin the mantle-crustal magmatism at the active continental margin of the northwestern megablock has more comp­lex mechanism of formation. Along with the fractionation, the processes of partial melting of the hornblende gabbro which is product of water mafic magmatism played an important role in origin of the granitoid part of rock series. The main type of Early Devonian magmatism in the southern Urals is related to obduction. During an emplacement to the surface of blocks of oceanic lithosphere, which are represented by ophiolite complexes or serpentinite melange zone, mafic magmas form as a result of а break-off the upper mantle continuity. They compose layered dunite-clinopyroxene-gabbro intrusions, constantly accompanying harzburgite tectonites (serpentinite) separated from the mantle as well as swarms of spessartite dikes and rare bodies of the obduction-related granites formed due to partial melting of crustal material during the emplacement of hot mantle blocks. Igneous rocks have both potassium and sodium specialization. The rocks of the first type conclude the final stage of Ordovician-Silurian mantle magmatism, the second type begin Middle Devonian-Permian mantle-crustal magmatism. Evident differences in the geological position and composition of various Early Devonian massifs clearly indicate significant differences in the geodynamics of the Central and Southern Urals in the Early Devonian and confirm the former times ideas about sub-latitudinal blocking of the Urals.

девон, магматизм, геологическое развитие, ороген, подвижной пояс, Devonian, magmatism, geological development, orogen, mobile belt

1. Бороздина Г.Н. (2006) История геологического развития Тагильской мегазоны Среднего Урала в раннем палеозое. Автореф. дис… канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 22 с.

2. Замятина М.Д., Бородина Н.С. (2015) Условия формирования пород Курманского габбро-трондьемитового массива. Проблемы минералогии, петрографии и минерагении. Науч. чтения памяти П.Н. Чирвинского. Пермь: Пермский гос. нац. исслед. ун-т, 167-174.

3. История развития Уральского палеоокеана. (1984) Ред. Л.П. Зоненшайн. М.: Ин-т океанологии, 187 с.

4. Каретин Ю.С. (2000) Геология и вулканические формации района Уральской сверхглубокой скважины СГ-4. Екатеринбург: УрО РАН, 275 c.

5. Коротеев В.А., Дианова Т.В., Кабанова Л.Я. (1979) Среднепалеозойский вулканизм восточной зоны Урала. М.: Наука. 131 с.

6. Косарев А.М., Пучков В.Н., Серавкин И.Б. (2005) Петролого-геохимические особенности раннедевонско-эйфельских островодужных вулканитов Магнитогорской зоны в геодинамическом аспекте. Литосфера. (4), 24-40.

7. Пейве А.В., Штрейс Н.А., Перфильев А.С., Поспелов И.И. (1971) Структурное положение гипербазитов на западном склоне Южного Урала. Проблемы теоретической и региональной тектоники. М.: Наука, 9-24.

8. Перфильев А.С. (1979) Формирование земной коры Уральской геосинклинали. М.: Наука, 187 с.

9. Петрология постгарцбургитовых интрузивов кемпирсайско-хабарнинской офиолитовой асcоциации (Южный Урал). (1991) Ред. Г.Б. Ферштатер, А.П. Кривенко. Свердловск: УрО АН СССР, 159 с.

10. Пучков В.Н. (2000) Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. Уфа: Даурия, 145 с.

11. Пушкарев Е.В. (1987) Петрология квазиплатформенной пироксенит-габбро-гранитной серии Кемпирсайско-Хабарнинского офиолитового комплекса (Южный Урал). Автореф. дис.. канд. геол.-мин. наук. Свердловск: ИГиГ УрО АН СССР, 22 с.

12. Пушкарев Е.В., Ферштатер Г.Б., Костицын Ю.А., Травин А.В. (2008) Новые данные об изотопном возрасте магматических пород Хабарнинского мафит-ультрамафитового аллохтона: геологические следствия. Ежегодник-2007. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 277-285.

13. Пушкарев Е.В., Хазова Н.А. (1991) Комплекс параллельных диабазовых даек Хабарнинского массива: спрединг в условиях океанического хребта или островной дуги? Ежегодник-1990. Свердловск: ИГиГ АН СССР, 40-43.

14. Руженцев С.В. (1976) Краевые офиолитовые аллохтоны (тектоническая природа и структурное положение). М.: Наука, 171 с.

15. Савельева Г.Н. (1987) Габбро-ультрабазитовые комплексы офиолитов Урала и их аналоги в современной океанической коре. М.: Наука, 246 с.

16. Семенов И.В. (2000) Палеоокеанический спрединговый вулканизм Урала и реконструкция параметров Уральского палеозойского океана. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 362 с.

17. Ферштатер Г.Б. (1987) Петрология главных интрузивных ассоциаций. М.: Наука, 232 с.

18. Ферштатер Г.Б. (1990) Эмпирический плагиоклаз-роговообманковый барометр. Геохимия. (3), 328.

19. Ферштатер Г.Б. (1992) Структурно-формационная зональность Урала и магматизм. Геотектоника. (6), 3-17.

20. Ферштатер Г.Б. (2013) Палеозойский интрузивный магматизм Среднего и Южного Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 365 с.

21. Ферштатер Г.Б., Беа Ф., Монтеро П., Скэрроу Д. (2004) Роговообманковые габбро Урала: типизация, геохимические особенности и петрогенезис. Геохимия. (7), 707-728.

22. Ферштатер Г.Б., Котов А.Б., Смирнов С.В., Пушкарев Е.В., Сальникова Е.Б., Ковач В.П., Яковлева С.З., Бережная Н.Г. (2000) U-Pb - возраст циркона из диорита Нуралинского лерцолит-габбрового массива на Южном Урале. Докл. АН. 371(1), 96-100.

23. Ферштатер Г.Б., Краснобаев А.А. (2007) Обдукционный магматизм и сопряженная мигматизация (на примере Урала). Литосфера. (3), 66-85.

24. Ферштатер Г.Б., Краснобаев А.А., Беа Ф., Монтеро П., Бородина Н.С. (2007) История и геодинамические обстановки палеозойского интрузивного магматизма Среднего и Южного Урала (по результатам датирования цирконов). Геотектоника. (6), 52-77.

25. Эвгеосинклинальные габбро-гранитоидные серии. (1984) (Отв. редактор А.М. Дымкин). М.: Наука, 264 с.

26. Язева Р.Г., Бочкарев В.В. (1995) Силурийская островная дуга: структура, развитие, геодинамика. Геотектоника. (6), 32-44.

27. Язева Р.Г., Бочкарев В.В. (1998) Геология и геодинамика Южного Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 204 с.

28. Davies J.H., von Blanckenburg F. (1995) Slab breakoff: a model of lithosphere detachment and its test in the magmatism and deformation of collisional orogens. Earth. Planet. Sci. Lett. 129, 85-102.

29. Edwards R.L., Wasserburg G.J. (1985) The age and emplacement of obducted oceanic crust in the Urals from Sm-Nd and Rb-Sr systematic. Earth Planet Sci. Lett. 72. 389-404.

30. Frey F.A., Suen C.J., Stockman H.W. (1985) The Ronda high temperature peridotites: geochemistry and petrogenesis. Geochim. Cosmochim. Acta. 49, 2469-2491.

31. Nicolas A. (1989) Structures of ophiolites and dynamics of oceanic lithosphere. Ser. Petrol. Struct. Geol. 4. Kluver. Dordrecht, 367 p.

32. Pearce J.A. (2008) Geochemical fingerprinting of oceanic basalts applications to ophiolite classification and the search for Archean oceanic crust. Lithos. 100, 14-48.

33. Pertsev A.N., Spadea P., Savelieva G.N., Garrego L. (1997) Nature of the transition zone in the Nurali ophiolite, southern Urals. Tectonophys. 276.163-180.

34. Sharma M., Wasserburg G.J. (1996) The neodymium isotopic compositions and rare earth patterns in highly depleted ultramafic rocks. Geochim. Cosmochim. Acta. 60. 4537-4550

35. Spadea P., D’Antonio M., Kosarev A., Gorozhanina Y., Brown D. (2002) Arc-continent collision in the Southern Urals: petrogenetiс aspects of the forearc-arc complex. Mountain building in the Uralides: Pangea to the present time. Geophysical Monograph 132. Washington: Amer. Geophys. Union, 101-134.

36. The nomenclature of minerals: a compilation of IMA reports. (1998) Mineralogical association of Canada, 150 p.