ГЕОТЕКТОНИКА, 2012, № 6, с. 3-28
УДК 551.24
ВНУТРИПЛАТНЫЕ ЗОНЫ КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ ДЕФОРМАЦИИ: ТЕКТОНИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ
© 2012 г. М. Г. Леонов
Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 Поступила в редакцию 23.01.2012 г.
В статье описана своеобразная категория внутриплитных структур, характеризующихся четко выраженным линейным габитусом и чрезвычайно сложным внутренним строением. Дан обзор состояния проблемы, описаны характерные особенности строения и эволюции таких зон, показано широкое их распространение в пределах различных регионов и геодинамических обстановок, приведены модели их формирования.
ВВЕДЕНИЕ
В ряду пронизывающих земную кору крупных линейных структур (глубинных разломов, линеа-ментов, трансформных разломов и пр.) выделяются узкие (первые километры) и протяженные (до нескольких сотен и тысяч километров) зоны с очень сложной внутренней тектонической структурой и интенсивной вещественной переработкой горных масс. Их изучению уделяли внимание многие исследователи (например, [1—3, 18, 30— 32, 38-43, 47-50, 52, 53, 56, 57 и др]).
Широко известны подобные зоны, сопровождаемые выходами пород офиолитовой ассоциации, и в этом случае они интерпретируются как сутурные швы, отражающие коллизионное взаимодействие литосферных плит и, соответственно, геодинамику "межплитных" процессов. Ограниченные разломами линейные зоны с напряженной внутренней структурой, для которых породы офиолитовой ассоциации, однако, не характерны, выявлены в пределах внутриплитных участков подвижных поясов и платформ (рис. 1).
В ряде случаев такие структуры из-за морфологического сходства с соответствующими растениями называют "структуры цветка" (flower structures) или "структуры пальмового дерева" (palm-tree structure) (рис. 2) [30-32, 52, 53, 57]. Подобные структуры описаны как "зоны смятия" или "зоны концентрации деформаций" [1], "линеа-ментные деформационно-метаморфические зоны" [48], "зоны концентрации сдвиговых деформаций" [37]. В этих названиях подчеркнуты их линейная форма, интенсивная внутренняя структурно-вещественная переработка породных масс и наличие деформации сдвига. В эту категорию структур попадают также "безофиолитовые коллизионные швы" [18] — название отражает особенности "внутриплитной" геодинамики (как для палеоокеанических, так и для континентальных плит).
Особое место занимает в этой категории понятие "глубинный разлом", введенное А.В. Пейве [33]. Согласно определению А.В. Пейве, глубинными разломами называют дизъюнктивные поверхности или узкие зоны между крупными подвижными блоками земной коры, характеризующиеся длительным и многофазным развитием, значительной протяженностью, большой глубиной заложения и определенной связью с форма-ционными типами пород. Однако это фундаментальное понятие с течением времени и в связи со слишком широкой его трактовкой, утратило конкретность и, к сожалению, вышло из употребления. Этому немало способствовала и утрата позиций "теорией геосинклиналей", так как в понятии "глубинный разлом" она присутствовала непосредственно. Этой категории линейных зон большое внимание уделял А.И. Суворов [43], описав линейные структуры Казахстана: Спас-ско-Карагандинскую, Джалаир-Найманскую и другие зоны смятия.
Термины "зоны смятия", "внутриплитные безофиолитовые швы", "структуры цветка", "ли-неаментные деформационно-метаморфические зоны", "глубинный разлом" отражают практически одно и то же явление (один и тот же тип структур). Однако в каждом из них подчеркнута какая-либо одна сторона явления: в первом случае — особенности внутренней структуры этих зон, во втором — их геодинамическая сущность, в третьем — характерная морфоструктура, в четвертом — пространственная протяженность и структурно-вещественная переработка, в пятом — глубинность заложения и дизънктивная природа.
В настоящее время представляется рациональным объединить смысловую нагрузку различных вариантов и, несколько видоизменив термин, предложенный Г.Д. Ажгиреем [1] и удачно использованный Л.М. Расцветаевым [37], именовать эти зоны "зонами концентрированной дефор-
А
Нарынская впадина
хр. Байбичетоо
О г. Ат-Баши
Б
Атбашинская впадина Долиноозерский разлом
В
Ь4--^ /
к» ■. ■ , /.
Рис. 1. Визуальный ряд зон концентрированной деформации (космоснимки Google). А — хребет Байбичетоо (Срединный Тянь-Шань); Б — Гобийский Алтай (Монголия); В — Нуратаинский сегмент Нуратау-Курганакской зоны. Объяс-
нения в тексте
Рис. 2. Модели строения зон концентрированной деформации типа "структур цветка" или "пальмового дерева"). А — по [48]; Б — по [52]; В — по [31]; 1 — тектониты (тектономикститы, динамокластиты, сланцы); 2 — реликтовые блоки исходного субстрата; 3 — дайково-плутонические и стресс-композитные "тела включения", 4 — разломы; 5 — структурно-вещественные комплексы субстрата (I), по которым формируется ЗКД (II)
мации" (в дальнейшем ЗКД) [20, 36], исключив из названия такие характеристики, как морфострук-тура, метаморфизм, вулканизм и некоторые другие, так как они не являются непременными атрибутами этих зон, а оставив только обязательный признак: повышенную в сравнении с фоновой структурно-вещественную переработку горных масс.
Нужно подчеркнуть, что используя понятие "зоны концентрированной деформации", я отдаю себе отчет в том, что предлагаемое название отражает лишь некоторую обобщенную картину и не может претендовать на исчерпывающее соответствие сути явления. Тем не менее, оно представляется мне наиболее емким и отвечающим рассматриваемому геологическому феномену. Кроме того — и это немаловажно — термин может быть адекватно трансформирован на другие языки, поскольку он практически адекватен англоязычному термину "high-strain shear zones".
И еще одно предварительное замечание. Зоны концентрированной деформации имеют самый различный масштаб — от мегамасштаба (межрегионального) до микромасштаба (размер кристалла). При этом явление обладает фрактально-стью, то есть подобием строения в доменах различного масштаба. Достаточно очевидно, что с точки зрения механики твердых тел, их возникновение определяется едиными закономерностями реализации (накопления и релаксации) сил и напряжений. Но с точки зрения геодинамики,
возникновение и структурная эволюция зон концентрированной деформации разного масштаба могут отражать весьма различные геологические обстановки и условия. В предлагаемой статье будут рассмотрены зоны концентрированной деформации мега- и макромасштабов (межрегиональный и региональный уровень), протяженностью в десятки, сотни и тысячи километров. Но в отдельных случаях, когда речь пойдет о механизмах формирования, будут привлечены данные по сходным структурам макро- и мезомасштабов (сантиметры и метры).
Задачи предлагаемой статьи: (а) обобщение имеющихся данных по строению зон концентрированной деформации; (б) дополнение этих данных новым оригинальным материалом; (в) обоснование значимости зон концентрированной деформации для расшифровки структурной эволюции земной коры.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗОН КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Имеющиеся фактические данные [1, 2, 11—17, 30-32, 37-40, 42, 43, 47-50, 52, 56, 57, др.], в том числе полученные автором этой статьи и его соавторами [18-23, 25], позволяют определить некоторые главные особенности строения, эволюции и механизмов формирования внутриплитных зон концентрированной деформации.
Зоны концентрированной деформации представляют собой отчетливо выраженные на поверхности Земли линейные структуры (см. рис. 1) с линейно-плоскостной анизотропией и фрак-тальностью (подобие строения в доменах различного масштаба, эффект матрешки). Протяженность таких зон достигает многих сотен и первых тысяч километров. Боковые ограничения обычно представлены разломами типа сдвигов и взбросо-сдвигов (иногда встречных надвигов), и в их пределах отмечена максимальная для данного района концентрация разломов, преимущественно сдвигов, в том числе микросдвигов, ограничивающих тонкие литоны (пластины). Амплитуды сдвиговых перемещений по этим разломам могут варьировать от совершенно незначительных (десятки и сотни метров) до многих десятков, а по оценке некоторых исследователей и сотен километров.
Характерными особенностями их строения, кроме напряженной внутренней тектонической структуры, является кулисное расположение отдельных сегментов, свидетельствующее об общей сдвиговой природе этих зон (см. рис. 1, 2), и резкое отличие их внутреннего строения от строения соседствующих с ними горных масс. Их тектонический стиль во всех без исключения случаях представлен одинаковым структурно-кинематическим парагенезом - парагенезом сдвигового или взбросо-сдвигового объемного течения.
Одним из присущих ЗКД признаков является "масштабное новообразование тектонитов - породных ассоциаций динамометаморфического типа (динамокластиты, тектоносланцы, мелан-жи, сегрегационные новообразования и т.п.) на фоне проникающего метаморфизма субстрата..., максимальная для региона степень милонитиза-ции и рассланцевания породных масс" [48, с. 227]
Геодинамический смысл структур разного масштаба различен и иерархия структур, по-видимому, является отражением иерархии геодинамических причин, породивших эти структуры. Межрегиональные зоны концентрированной деформации, такие, например, как Копетдаг-Кав-казская зона содвига [37-39], возникли за счет процессов, по крайней мере, корового и астено-сферного уровней со всеми вытекающими отсюда следствиями, тогда как зона Байбичетоо на Тянь-Шане, протяженностью в 150-200 км, имеет по геологическим признакам верхнекоровое заложение.
Возраст заложения зон концентрированной деформации различен. Выделяются: (а) структуры неотектонические и практически современные, такие, например, как зона Байбичетоо, или Минкуш-Кекемеренская, описанная Д.М. Бач-мановым с соавторами [2] на Срединном Тянь-Шане; (б) фанерозойские, возраст заложения ко-
торых варьирует в зависимости от общей истории развития региона (например, палеозойско-кай-нозойские зоны Южного Тянь-Шаня [16-19], мезозойско -кайнозойская Копетдаг- Кавказская [37-39]); (в) швы древнего заложени
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.