Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 495, № 2, стр. 3-8

Терригенная ашинская серия распространена, преимущественно, в западной части Башкирского мегантиклинория (БМА), где она с параллельным несогласием налегает на верхи рифея (рис. 1) и с параллельным несогласием перекрыта обломочными образованиями такатинской свиты нижнего девона (эмса), реже среднего-верхнего ордовика. Ашинская серия (мощностью от 1400 до 2600 м) расчленена на ряд свит, связанных согласными переходами: толпаровскую, суировскую, бакеевскую, урюкскую, басинскую, куккараукскую, зиганскую и малоямантаускую. Толпаровскую и суировскую свиты рассматривают как стратиграфические аналоги бакеевской или включают в ее разрез в ранге толщ. Породы басинской, куккараукской, зиганской и малоямантауской свит интерпретируются как моласса, связанная с тиманским орогенезом. Куккараукская свита сложена конгломератами и играет роль маркирующего уровня, разделяющего песчано-алевролитовые разрезы басинской и зиганской свит [1, 2].

Рис. 1.

Положение и основные черты строения изученного разреза басинской свиты. а – Структурно-геологическая схема БМА и его обрамления, по [2]. Схематический геологический разрез правобережья верхнего течения р. Зиган. Звездочкой отмечено положение представленного разреза. б – Схематический разрез пород ашинской серии, вскрытых в бортах выемки автомобильной дороги Стерлитамак – Белорецк. Положение находок остатков ископаемых организмов указано стрелками. Условные обозначения: 1 – Уральская складчатая область; 2 – Центрально-Уральская зона; 3–5 – палеозойские осадочные комплексы: 3 – восточного края Волго-Уральской антеклизы Русской плиты и Предуральского краевого прогиба, 4 – Западно-Уральской зоны внешней складчатости и Башкирского поднятия, 5 – Зилаирского синклинория; 6 – Кракинский аллохтон; 7 – Уралтауский антиклинорий; 8 – Магнитогорская зона; 9–13 – комплексы БМА: 9 – архейско-раннепротерозойский тараташский комплекс, 10 – комплексы нижнего рифея, 11 – комплексы среднего рифея, 12 – комплексы верхнего рифея, 13: а – аршинская серия завершающего рифея, б – ашинская серия венда; 14 – границы: а – тектонические, б – геологические; 15–18 только на разрезе: 15 – прослои пепловых туфов – туфоалевролитов; 16 – конгломераты куккараукской свиты; 17, 18 – песчаники, алевролиты, алевропелиты и аргиллиты басинской и зиганской свит: 17 – обнаженные в дорожных выемках, 18 – не обнаженные.

В последнее время в разрезах ашинской серии, в разных местах найдены слои и линзы вулканических туфов. До нашего исследования была известна лишь одна датировка единичных кристаллов циркона, извлеченных из туфов, в разрезе у г. Усть-Катав, где отсутствуют маркирующие конгломераты куккараукской свиты. Литологически схожие басинская и зиганская свиты не расчленяются однозначно и возраст цирконов из туфов 547.6 ± 3.8 млн лет [3] различными исследователями интерпретируется как соответствующий басинскому, либо зиганскому времени.

Нами изучен разрез ашинской серии, вскрытый придорожными выемками вдоль шоссе Стерлитамак–Белорецк на новом участке Макарово–Кулгунино. Басинская и зиганская свиты здесь разделены куккараукской свитой (см. рис. 1). Басинская свита слагает пологое крыло складки, падающее под углом 5°‒15° в СЗ-румбах и нарушенное редкими малоамплитудными сбросами. В разрезе верхнебасинской подсвиты нами обнаружен линзовидный туфовый прослой мощностью до 7 см, утоняющийся к западу. Основание прослоя сложено тефрой с выдержанным размером частиц – 0.3‒0.6 мм (для слюд до 1 мм) без признаков перемыва и сортировки. Минеральный состав кристаллокластов: КПШ > > 40%, биотит и флогопит 15‒20%, кислый плагиоклаз 10‒15%. Вулканическое стекло полностью замещено агрегатом хлоритов, объем которых не превышает 15%. Среди второстепенных и акцессорных минералов преобладают титаномагнетит, апатит и циркон. Мощность базального слойка тефры не превышает 4‒5 мм. Это пестрая красновато-серая, бежево-серая порода. Вверх она сменяется пластичными зеленовато-серыми туфопелитами, а затем – яркими (фиолетовыми, розоватыми, оранжевыми) щебенчатыми туфоалевролитами, завершающими первый вулканогенно-осадочный ритм мощностью до 4.0 см. Выше повторяется переход пластичных зеленоватых туфопелитов в туфоалевролиты, базальный слоек тефры отсутствует, максимальная мощность верхнего ритма 3.5 см. Мы интерпретируем строение туфового прослоя как отражение двух вулканических извержений.

Туф опробован в точке с координатами 53°34.053´ с.ш., 56°43.555´ в.д. Петро-геохимический состав туфов изучен в ГИН РАН (петрогенные окислы, РФА) и в АСИЦ ИПТМ РАН (редкие и рассеянные элементы, ICP-MS, с автоклавным разложением). Установлено, что туфы по составу соответствуют трахиандезитам – умеренно щелочным (Na₂O + K₂O – 5‒9%), высоко глиноземистым (Al₂O₃/(CaO + Na₂O + K₂O) > 2.5) породам с K-типом щелочности (K₂O/Na₂O = = 2‒43). На диаграмме AFM фигуративные точки составов туфов располагаются в поле пород известково-щелочной серии.

Туфы имеют ярко выраженную редкометалльную геохимическую специализацию. Сумма редких земель в них достигает 929 г/т. При этом содержания La составляют (г/т) 50‒201, Ce 117‒394, Nd 48‒152. Содержания Zr = 335‒380 г/т, Nb = = 34‒52 г/т. Породы имеют фракционированный характер распределения редкоземельных элементов, La_n/Yb_n = 12‒25 (рис. 2а). На спайдер-диаграммах проявлены Ta‒Nb-минимум и слабая отрицательная Eu-аномалия. На дискриминантной геодинамической диаграмме Дж. Пирса (Th‒Hf/3‒Nb/16) точки составов ложатся в поле пород вулканических дуг. Вероятно, формирование пеплового материала могло происходить в магматической системе тыловой части активной континентальной окраины в условиях задугового рифтогенеза, при плавлении блоков древней континентальной коры. Близкие по возрасту и стратиграфическому положению туфы распространены в юго-восточном Беломорье [4], на Среднем Урале [5, 6], в Подолии [7] и других частях Русской плиты (см. рис. 2а).

Рис. 2.

Некоторые черты вещественного состава и изотопный возраст туфов. а – Хондрит-нормализованные спектры РЗЭ и спайдер-диаграммы элементов примесей, нормированных к примитивной мантии для вендских вулканогенных пород. 1 – басинская свита; 2, 3 – сылвицкая серия Кваркушско-Каменногорского мегантиклинория по [5]: 2 – старопечнинская свита, 3 – чернокаменская свита; 4, 5 – могилевско-подольская группа Подолии по [6]: 4 – могилевская свита, 5 – ярышевская свита; 6 – ергинская свита (ранее выделявшиеся как ергинская и мельская подсвиты мезеньской свиты) Зимнебережного района по [4]. б – Результаты изучения цирконов из прослоя вулканических туфов басинской свиты на микрозонде SIMS SHRIMP-II. На диаграмме приведены конкордия и эллипсы ошибки (2σ) измерений. Эллипс жирной линией – результирующая оценка максимального возраста времени образования пород верхнебасинской подсвиты. Микрофотографии типичных зерен циркона из пробы SU185-22A1T: в проходящем свете и изображения интенсивности катодолюминесценции.

Из базального тефрового слойка была отобрана проба SU185-22A1T весом менее 1 кг, из которой было выделено большое количество кристаллов циркона. Остальные части туфовой линзы отобраны в единую пробу с номером SU185-22A1, весом около 1 кг, из которой также были выделены цирконы. В обеих пробах преобладали удлиненные идиоморфные кристаллы циркона с осцилляторной зональностью и расплавными включениями (рис. 2б), что указывает на их магматический генезис. Изучение изотопной системы кристаллов циркона проведено в ЦИИ ВСЕГЕИ локальным анализом на микрозонде SIMS SHRIMP-II. Из проб SU185-22A1T и SU185-22A1 было отобрано соответственно 13 и 12 зерен с минимальным количеством трещин, включений и метамиктных зон. По результатам датирования кристаллов циркона из обеих проб (см. рис. 2б, табл. 1) получено значение конкордантного возраста 573.0 ± 2.3 млн лет, при СКВО 0.0092 и вероятности 0.92.

Полученное значение возраста может быть интерпретировано как верхняя возрастная граница времени начала тиманского орогенеза в структуре Южного Урала.

В басинской свите, в изученном и смежных разрезах, ранее были обнаружены ископаемые остатки Kuckaraukia multituberculata [8, 2] и несколько видов палеопасцихнид, относящихся к родам Palaeopascichnus и Orbisiana [2], а нами в рамках настоящей работы установлены Arumberia banksi. Полученная датировка указывает на более древний возраст описываемого комплекса ископаемых басинской свиты, по сравнению с известными вендскими фоссилиями Евразии, и хронологически сближает их с первыми представителями эдиакарской “фауны” – авалонской биотой из  формаций Drook и Briscal п-ова Ньюфаундленд [9].