ГЕОТЕКТОНИКА, 2008, № 3, с. 51-72
УДК 551.243
АНДЫ КАК ПЕРИФЕРИЧЕСКИЙ ОРОГЕН РАСПАДАЮЩЕЙСЯ ПАНГЕИ
© 2008 г. М. Г. Ломизе
Геологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова,
119991, Москва, Воробьевы горы Поступила в редакцию 10.05.2007 г.
Условия формирования этого периферического орогена проявились с наибольшей полнотой в Центральных Андах - горном сооружении, почти не уступающем по высоте и площади Гималайско-Ти-бетскому, но образовавшемуся без межконтинентальной коллизии, у границы с океаном. Морские трансгрессии и оживление субдукции в ранней юре, которыми ознаменовалось заложение складчатого пояса на окраине Пангеи, выражали переход к новому суперконтинентальному циклу, а вся дальнейшая эволюция прошла и продолжается в рамках первой половины этого цикла. Периферическое положение пояса над зоной субдукции обусловило главенствующую роль таких факторов, контролировавших его развитие, как скорость и ориентировка конвергенции литосферных плит, скорость "абсолютного" движения континентального крыла, изменение возраста слэба, субдукция неоднородностей океанической коры. На этапе начальных опусканий (юра - середина мела), при растяжениях и небольшой мощности коры (30-35 км), на Андской континентальной окраине был представлен полный структурный ряд энсиалической островной дуги, напоминающий современную Зондскую систему. Условия изменились с обособлением и началом западного дрифта Южно-Американского континента, поскольку "заякоренный" в мантии и относительно молодой слэб Андской зоны субдукции служил на его пути упором, порождающим сжатие. Все дальнейшее развитие определялось этим сжатием.
Наращивание коры над зоной субдукции за счет глубинных магматических источников, а также перемещенных на глубину морских осадков и продуктов тектонической эрозии, способствовало ее разогреву. К среднему эоцену, когда в связи с ускорением субдукции сжатие усилилось, термическая эволюция коры уже подготовила переход к орогенному этапу развития: ко все нараставшему вяз-копластичному сокращению и утолщению механически ослабленной нижней коры с соразмерными взбросово-надвиговыми деформациями верхней коры. Общее сжатие Центральных Анд относительно упора, создаваемого океаническим слэбом (более 250 км), аккомодировало до 40% западного дрифта континента за это время c увеличением мощности коры до 65-75 км. Мы полагаем, что начало быстрого воздымания и разрастания горного сооружения 12-10 млн. лет назад было предопределено приближением к континентальной окраине и вовлечением в субдукцию подводных хребтов Хуан-Фернандес на юге и Наска на севере, что выделило Центральные Анды как область опережающего деформационного сокращения и мощного орогенеза.
ВВЕДЕНИЕ
Уже в первые десятилетия прошлого века гипотеза континентального дрейфа определила новый взгляд на тектоническую природу и разнообразие горных складчатых поясов. А. Вегенер и Э. Арган противопоставили циркум-тихоокеанские пояса, образовавшиеся при взаимодействии дрейфующих континентов с Панталассой, Средиземноморскому поясу, рожденному столкновением континентов. С появлением концепции повторяющихся циклов Пангеи (суперконтинентальных циклов) подобное противопоставление стало еще более значимым. Дж.Б. Мерфи и Р.Д. Нанс предложили различать периферические складчатые пояса (орогены), которые развиваются на внешнем, субдукционном обрамлении суперконтинента, и межконтинентальные складчатые пояса (орогены), формирующиеся в обстановке эволю-
ции и замыкания его внутренних океанов, подобных Атлантическому или Индийскому [48].
Анды - представительный периферический складчатый пояс в системе распадающейся Пангеи Вегенера. Протянувшись на тысячи километров вдоль тихоокеанской окраины Южной Америки, он оформился к настоящему времени в горное сооружение, тектоническую и вулканическую активность которого продолжает поддерживать субдукция океанической литосферы, уходящая под континент. В таком своем современном виде Анды послужили образцом активной континентальной окраины андского типа. Между тем наблюдаемая геодинамическая обстановка установилась лишь в позднем кайнозое, а перед этим, особенно в мезозое, активная континентальная окраина находилась главным образом ниже уровня моря и напоминала современную Зондскую си-
51
4*
Рис. 1. Модели развития активной континентальной окраины Центральных Анд: А - эволюционная модель из основополагающей публикации Д. Джеймса [41]; Б - два этапа развития континентальной окраины Анд по [3], ранний (I) и орогенный (II)
М - подошва континентальной коры.
1-4 - на модели А: 1 - докембрийское основание, 2 - осадочные толщи, 3 - гнейсы, 4 - известково-щелочные магма-титы; 5-10 - на модели Б: 5 - континентальная кора, 6 - океаническая кора, 7 - субдукционный магматизм, 8 - толе-итовые базальты, 9 - осадконакопление, 10 - тектонические движения
стему с ее энсиалическими островными дугами и преимущественно эпиконтинентальными задуго-выми бассейнами.
Д.Э. Джеймс, предложивший в 1971 г. модель формирования горного пояса Анд путем постепенного преобразования континентальной окраины над зоной субдукции, предполагал неуклонное наращивание коры и повышение рельефа за счет поступавших снизу магматических масс, с самого начала порождавших своим внедрением горизонтальное сжатие и складчатость [41] (А на рис. 1). Уже десятилетием позже выявилась неравномерность развития Андской окраины во времени, сопровождавшаяся коренным изменением геодинамической обстановки, что нашло отражение на составленной автором схеме [3] (см. Б на рис. 1). С тех пор знания о тектонике, направленности и этапности развития Анд стали много полнее. Их пересмотр с учетом принадлежности складчатого пояса к активной окраине распадающегося суперконтинента расширяет представление об Андах как орогене периферического типа.
За основу взяты Центральные Анды, наиболее изученный сегмент складчатого пояса (15-27° ю.ш., см. на рис. 5; его главные орографические единицы: Береговая кордильера, Прекордильера, Западная кордильера, Альтиплано-Пуна, Восточ-
ная кордильера, Субандские хребты показаны на рис. 2), обеспеченный результатами многочисленных и разносторонних геолого-геофизических и
геодезических (GPS1) работ последних лет. Их проведению способствовал все возрастающий интерес исследователей из разных стран к удивительному феномену Центральных Анд как горного сооружения, которое, с его Альтиплано и Пуной, почти не уступает по высотам и площади Гималайско-Тибетскому, но образовалось без участия межконтинентальной коллизии, у границы с океаном.
ОРОГЕН ЦЕНТРАЛЬНЫХ АНД, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ И МЕХАНИЗМЫ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ
Сложно построенное, разновозрастное и гетерогенное континентальное основание Анд, на котором развивался современный складчатый пояс, образовалось еще в ходе становления Пангеи (в раннем-среднем палеозое) путем аккреции крупных террейнов к ее гондванской окраине. Разрастание аккреционной окраины завершилось в позднем палеозое, что было зафиксировано несо-
1 Глобальная система позиционирования (Global Positioning System).
анды как периферический ороген распадающейся пангеи
53
0 204060
s^o
ЧОнЧ S<U(U
+ + + + + + + + +
: ф i ■Ж+ +
vX, i +
Альтиплано
в
KM
Л -о
о км J
к 50-55-»-
и
т
о
о
н ~40-»-
я о 30-35-»-
2
20
млн. лет 195-130 125-90 78-37 -H И-НИ-Н
26-0
IV.V:
" тт 111 Я Г-
- I , S
200
150 100 млн. лет
50
Вулканический пояс
W
св
н
Л
л
се
я
се
Д
Верхняя кора
Нижняя кора
фронтальная зона
Хрупкое сокращение
Вязкое сокращение
ШЛ --'-2 :'-у-Г7 ,ф|8 ¡¿..I-? ^.13^14
0
Рис. 2. Разрез через Анды на 21° южной широты, по [11, 31, 52, 62, 65, 74], вертикальный масштаб увеличен в 1.5х, линия разреза - на рис. 4
ф - фронтальная тектоническая зона континентальной окраины, БК - Южно-Американский (Бразильский) кратон, М - граница Мохоровичича. Внизу слева - геохимические признаки нарастания мощности коры в ходе эволюции Центральных Анд (по породам субдукционного вулкано-плутонического пояса, I-IV - стадии магматизма) [37]. Внизу справа - модель деформационного сокращения Центральных Анд на орогенном этапе, учитывающая различие реологических характеристик верхней и нижней коры, а также вязкопластичную деформацию последней при встречном движении фронтальной зоны и Южно-Американского кратона, по [38]
1 - океаническая литосфера; 2-4 - континентальная кора: 2 - фронтальной зоны, 3 - остальной части Анд, 4 - ЮжноАмериканского кратона; 5 - разуплотненные низы коры под Альтиплано; 6 - надвиги, взбросы; 7 - сбросы; 8 - сдвиги; 9 - сейсмические рефлекторы; 10 - зона низких сейсмических скоростей и высокой электрической проводимости (LVZ - Low Velocity Zone); 11 - сейсмогенная зона на контакте литосферных плит; 12 - современный субдукционный вулканизм; 13 - субдукция плиты Наска; 14 - пододвигание Южно-Американского кратона
гласно залегающими субдукционными вулканитами [55]. Последовавшее затем в триасе затишье пришлось на время существования единого консолидированного суперконтинента, но уже в ранней юре субдукция активизировалась и в этих условиях почти 200 млн. лет развивалась Андская окраина с характерным магматизмом, с утолщением, деформацией и поднятием континентальной коры. Так над зоной субдукции как ее выражение формировался складчатый пояс, в геологической истории которого можно выделить этап начальных опусканий, предорогенный и ороген-ный этапы.
Этап начальных опусканий (юра-середина мела, продолжительность около 90 млн. лет). Раннеюрские трансгрессии моря на Андскую континентальную окраину, где перед этим преобладали наземные условия, прослеживаются с сине-мюра, и уже вскоре над активизировавшейся зоной субдукции определился весь ряд структур
2
энсиалической островодужной системы. Над уровнем моря выступал вулканический пояс преимущественно андезитобазальтового, а в верхах разреза - андезитового состава, шириной до 100 км, размещавшийся на месте современной Береговой кордильеры. В раннем мелу магматизм сместился на 20-30 км дальше от океана [24, 54]. По мере накопления вулканитов происходило компенсационное про
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.