ГЕОТЕКТОНИКА, 2008, № 2, с. 3-31
УДК 551.242
ПОСТУМНАЯ ТЕКТОНИКА И МЕХАНИЗМ ЭКСГУМАЦИИ
ГРАНИТНЫХ МАССИВОВ (НА ПРИМЕРЕ ПРИБАЙКАЛЬЯ И ТЯНЬ-ШАНЯ)
© 2008 г. М. Г. Леонов1, Ю. А. Морозов2, А. В. Никитин3
Геологический институт РАН, Москва, 119017, Пыжевский пер., 7 2Институт физики Земли РАН, Москва, 123995 ул. Большая Грузинская, 10 3Воронежский государственный университет, г. Воронеж, 394000, Университетская пл., 1
Поступила в редакцию 19.03.2007 г.
Изучение гранитных массивов Байкальской горной области и Тянь-Шаня позволило выявить новые особенности их постумной (после вхождения в состав консолидированной земной коры) структурной переработки и понять значение механизма катакластического течения в процессе эксгумации кристаллического фундамента изученных регионов. Показано, что гранитные массивы подвержены значительным структурным преобразованиям на этапах тектонической активизации, значительно оторванных по времени от момента формирования гранитов в качестве геологических тел. Главной формой структурной переработки является объемная (3D) катакластическая деформация, формой подвижности - катакластическое течение. Выявлен новый тип структур: "слайс-структуры" (от анг. "slice" - "ломоть, пластина, нарезать ломтями"), характеризующих объемную деформацию гранитов.
ВВЕДЕНИЕ
Одной из актуальных проблем современной тектоники и структурной геологии является изучение форм проявления объемной (3Б) подвижности горных масс, в том числе кристаллических пород, слагающих фундамент платформ и подвижных поясов. Интерес к вопросу возник в 60-е гг. ХХ-го столетия (например, [1, 17, 57, 80, 81, 94, 95]). Затем исследования в этом направлении практически прекратились. Возродились они вновь лишь в начале 90-х гг. прошлого века, что было обусловлено поступлением дополнительного фактического материала и возникновением новых теоретических подходов [27, 28], основанных на использовании разработок в области мезомеханики (например, [12]) и механики гранулированных сред (например, [92, 93]).
В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что кристаллические породы фундамента в процессе внутриплатного тектогенеза и в эпохи тектонической активизации подвержены значительным структурным и структурно-вещественным преобразованиям [27-30]. Не составляют здесь исключения и граниты, которые - уже после становления в качестве магматических тел и остывания - испытывают перемещение в пространстве и формируют "тела протыкания" типа диапиров и кристаллических протрузий, что зафиксировано во многих регионах (Северная Америка [4, 78, 94, 95], Урал [63], Казахстан [70], Кавказ [24, 25], Карелия [31]).
Выявление 3Б подвижности кристаллических толщ, в том числе и гранитоидов, имеет принципиальное значение для понимания многих вопросов геодинамики консолидированной коры, в том числе - механизмов эксгумации пород фундамента и их экспонирования на поверхность Земли. Поведение пород фундамента имеет также существенное значение в контексте изучения механизмов формирования внутриплитных и орогенных седиментационных бассейнов, которые в изучаемых регионах обрамлены выступами фундамента, или таковые расположены во внутренних частях впадин. Не лишена проблема и практической значимости, так как стиль тектонической переработки гранитных массивов может определять их потенциальную нефтегазоносность [3, 16, 30, 60, 72]. Однако формы проявления деформации и объемного движения гранитоидов в холодном состоянии и значение этого процесса в становлении структуры земной коры изучены далеко не полностью. Изучение гранитоидов Байкальской горной области и Тянь-Шаня, слагающих в пределах этих регионов огромные поля, позволило получить новые данные, расширяющие наши знания о формах и механизмах структурной переработки гранитов при их "холодном" внедрении в земную кору.
* * *
Прежде чем перейти к изложению материала, приведем основные термины и понятия, употребляемые в статье (источники: [1, 2, 14, 17, 29, 44, 45, 51, 54, 59, 68, 74-76, 87, 89 др.]).
Деформация горных пород объемная - условное понятие, охватывающее тектонические структуры и процессы, проявления которых в выбранном масштабе изучения (изображения) имеют отчетливо выраженную трехмерную размерность (син.: 3D деформация, объемное течение).
Деформация горных пород реидная (от греч. "peo" - "течь") - деформация течения горных пород в твердом состоянии [17, 87]. Понятие охватывает все виды тектонического течения (вязкое, пластическое, хрупко-пластическое, катакласти-ческое и др.) и различные их сочетания [29]. Синонимы: реодеформация [59], течение тектоническое.
Деформация горных пород хрупкая (ката-клаз) - необратимая деформация горных пород, приводящая к потере ими внутренней связности (разрыву сплошности) под действием скалывающих или растягивающих напряжений. В геологических объектах проявляется в виде трещин, разломов, дроблении породы и минеральных зерен, брекчировании и пр.
Реидная тектоника (от греч. "peo" - "течь") -совокупность тектонических структур и процессов, отражающих объемное тектоническое течение горных масс во всех формах его проявления (пластической, хрупко-пластической, катакласти-ческой и пр.) и генетически с ним связанных [29]. Реидность вещества - способность горных пород и любых твердых тел к связному течению в твердом состоянии.
Протрузия (геологическое тело) - ограниченная в пространстве масса интенсивно деформированных (катаклазированных, меланжированных и/или рассланцованных) горных пород, находящаяся вне своего первичного местоположения. Во внутреннем строении и во взаимоотношениях с окружающими толщами несет признаки тектонического внедрения.
Протрузия (процесс) - внедрение в твердом (квазипластичном) состоянии массы горных пород в вышележащие слои земной коры (а также в латеральном направлении) в результате "тектонических шоков" и вязкостной неоднородности различных объемов литосферы.
Течение (тектонофиз.) - процесс, при котором деформация непрерывно возрастает без предела под действием постоянной силы (синонимы: течение пластическое, реидная деформация, сдвиговое течение, связное твердофазное течение), или дифференциальное движение частиц тела под действием девиаторного напряжения.
Течение катакластическое - разновидность пластического тектонического течения; определяется относительным перемещением фрагментов (кластов) породы или кристаллов без нарушения сплошности катаклазированного объема. Включает разрушение и элементы собственно пластической деформации (внутризерновое скольжение,
двойникование, образование кинкбандов, кристаллизация и рекристаллизация). Катакластическое течение - процесс, связанный с дроблением и межзерновым скольжением.
Транспрессия - деформационный режим, создаваемый комбинацией чистого и простого сдвига, с характерным признаком проявления в виде дивергентно-веерной системы разрывных нарушений (структура "цветка" или "пальмового дерева"), чья кинематика определяется сочетанием надвиго-взбросовой и сдвиговой компонент перемещений.
Транстенсия - деформационный режим комплементарный транспрессии и обусловленный проявлением сдвига на фоне общего растяжения. Характерными элементами структурного параге-неза транстенсии являются структуры растяжения (трещины отрыва, сбросы) с непременной компонентой сдвига вдоль их простирания [51].
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ Байкальская горная область
В пределах Байкальского региона как на территории собственно Байкальской складчатой области, так и на прилегающих участках Сибирской платформы широко развиты гранитоиды различного возраста (от архейских до мезозойских). В пределах Забайкалья фундамент на 80% сложен гранитами и гранито-гнейсами, которые экспонированы на дневную поверхность. Экспонирование связано, в первую очередь, с субвертикальным воздыманием территории в целом и отдельных ее участков. Одним из механизмов экспонирования пород фундамента является процесс гравитационного коллапса и формирование метаморфических ядер кордильерского типа [71]. Процесс этот сопровождается структурно-вещественной переработкой пород фундамента и чехольных комплексов за счет рассланцевания, разгнейсования и объемной гранитизации.
Но значительная часть территории Забайкалья сложена кристаллическими гранитами, которые или не подвержены гнейсификации, или подвержены ей в незначительной степени и, на первый взгляд, сохраняют свои первичные состав и структуру. При этом относительно древние граниты в ряде случаев приходят в соприкосновение с заведомо более молодыми образованиями, в том числе и с отложениями плитного чехла, и образуют положительные формы рельефа. Это положение связывают обычно или с выдвижением гранитных массивов в верхние горизонты по системам разломов, или же - в случае отсутствия палеонтологических данных - окружающим породам приписывается заведомо более древний, чем у гранитов, возраст, а внедрение рассматривается как интрузивное. Однако наблюдения по-
Цаган-Дабанский массив C Тугнуйская впадина
1500Т-1 ■.....
01500-
А
Тугнуйский горст
Сухаринская впадина
Заганский массив
ю
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + *+ + + ■+■ 1
+ + + + + " ' ■- + + + + + + + { + J
+ + + /Я
... Л -t. - J-fe-SS&tiS
i ■ 1,Лт
+ +Т т ~ 1" + + -
, т + +
::: 7 ВДЙ s
4 5
Щю
11
Б
108° в.д.
В
Рис. 1. Положение Тугнуйского горста в системе поднятий и впадин Западного Забайкалья
На А: Схематический геологический профиль через Тугнуйскую и Сухаринскую впадины (с использованием данных [88]).
1 - граниты и вулкано-плутонические комплексы (палеозой) Цаган-Дабанского поднятия; 2 - катаклазированные граниты и граносиениты джидинского комплекса (С2_з?(3); 3 - гранито-гнейсы Заганского метаморфического ядра; 4 -андезиты и андезибазальты, дациты, трахилипариты и их туфы алентуйской свиты (Р2); 5 - трахибазальты и трахиан-дезиты и туфогенно-осадочные породы чернояровской свиты (Т2-з); 6 - конгломераты, гравелиты, песчаники березовской свиты (1х); 7 - трахиандезиты и трахибазальты ичетуйской свиты .х^); 8 - угленосные (тугнуйская свита, 12) и терригенные (галгатайская свита, .Г3) отложения; 9 - терригенные отложения муртойской и убукунс
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.