ГЕОТЕКТОНИКА, 2008, № 5, с. 3-36
УДК 551.242
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ПРОТРУЗИИ В СТРУКТУРЕ ЛИТОСФЕРЫ ЗЕМЛИ
© 2008 г. М. Г. Леонов
Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 Поступила в редакцию 20.08.2007 г.
В статье рассмотрен фактический материал и проведен обзор модельных построений, касающихся геологии своеобразных структур, которые выделены в самостоятельную категорию горизонтальных протрузий (плито-потоков). Их формирование - это фундаментальное явление, определяющее многие черты структурной эволюции и геодинамики фундамента платформ и подвижных поясов. Горизонтальную протрузию (плито-поток) можно определить как пространственно ограниченное горизонтально-плоскостное геологическое тело, обладающее признаками объемного (3D) тектонического течения (реидной деформации) и латерального перемещения горных масс. Плито-потоки (горизонтальные протрузии) представляют собой геологические тела (геодинамические системы), играющие существенную роль в строении континентальной и океанической литосферы. Своим существованием они отражают зафиксированную в структуре коры внутреннюю подвижность огромных объемов горных пород и реальную возможность их латерального перераспределения на разных глубинных уровнях литосферы континентов. Латеральное перемещение горных масс в пределах подобных ансамблей может осуществляться в режимах "холодной" деформации, относительного прогрева, проявления метаморфизма и твердопластического течения, субсолидусного состояния горных масс, их частичного подплавления.
В плейттектонической парадигме литосфер-ные плиты обычно рассматриваются как относительно жесткие пластины (блоки, террейны), консолидированная кора которых (а также и континентов в целом) представляет собой "костную" субстанцию, а все сколько-нибудь значимые структурообразующие процессы протекают лишь на границах плит. Предполагается, что основной объем сиалических литосферных плит, или - лучше сказать - сиалических масс сформирован в течение архея - раннего палеозоя, и с большой долей уверенности можно полагать, что литосферные плиты в процессе эволюции перемещались по латерали на сотни и тысячи километров, пока не заняли своего современного положения. Но, если литосферные плиты испытывали горизонтальные перемещения, причем, как показывают данные палеомагнитных и палео-климатических исследований, на расстояния весьма значительные, то логично предположить, что эти движения должны были бы найти отражение в особенностях инфраструктуры и состава слагающих плиты горных масс.
В последние годы в литературе неоднократно обсуждались проблемы тектоники консолидированной коры континентов, и на основе большого фактического полевого и литературного материала было показано, что основной формой структурно - тектонической жизни консолидированной коры является объемная (3Б) деформация тектонического течения [41-45, 48, 49, 61]. Были
описаны также геологические тела, которые проинтерпретированы как протрузии кристаллических пород, внедрявшиеся в верхние горизонты земной коры под влиянием тектонических "шо-ков" и вязкостной инверсии, что является одним из условий их возникновения [61]. При этом одним из следствий феномена объемной (3D) подвижности горных масс является возникновение латеральных тектонических потоков [35, 36, 44, 45, 51, 56, 61, 110, 113]. "Вмороженные" в земную кору, они формируют своеобразные объемные структурные элементы, представляющие собой важный компонент строения и тектонической эволюции литосферы Земли. В качестве особой разновидности эти структуры были обозначены мной в докладе на XXXIII Тектоническом совещании [43], а в докладе на XXXVII Тектоническом совещании [47] было показано их фундаментальное значение для понимания тектоники и геодинамической эволюции консолидированного слоя земной коры. Тогда же были предложены и названия для этой категории структур - "горизонтальные протрузии" или "плито-потоки"1 [47].
1В некоторых англоязычных работах для обозначения сходных структур употреблен термин "латеральная экструзия" (lateral extrusion). Учитывая, что термин экструзия обычно применяется к магматическим телам и не отражает наличия тектонического фактора, более оправданным мне представляется применение термина "протрузия" в соответствии с его первичным пониманием, которое было предложено Ч. Лайелем.
Термин "горизонтальные протрузии" уже нашел применение в геологических построениях [14]. Тем не менее вопросы масштабности явления в пространственном и временном планах, структурное его выражение и значимость для понимания эволюции земной коры нуждаются в обсуждении.
В статье приведен фактический материал, отражающий строение, эволюцию и возможные механизмы формирования структур типа горизонтальных протрузий или плито-потоков для разных временных интервалов (от докембрия до наших дней) и различных геодинамических обстановок. Материал неоднородный и разноплановый, что естественно, так как данная статья - лишь начало планомерного изучения этого нового типа геоструктур, и она основана на данных многих авторов, задачи и методология исследований которых резко различны. И все же приведенный материал дает полное основание рассматривать описанную категорию структур как отражение реальных геологических процессов, происходящих в земной коре и литосфере.
При этом нужно отметить, что проблема объемных горизонтальных перемещений коровых горных масс в виде тектонических потоков была впервые изложена на примере Центральной Азии швейцарским геологом Эммилем Арганам [1], которому несомненно принадлежит приоритет в этой области геологических знаний.
РЕГИОНАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ
Сугутский метаморфический блок (Тянь-
Шань). Подробное описание строения Сугутского блока (массива) и его тектонической эволюции содержится в литературе [33, 34, 69], и здесь будут приведены лишь краткие сведения по геологии региона. Сугутский массив образует ядро Те-рекдаванской синформы, которая соответствует центральной части Восточно-Алайской сигмои-ды - крупного структурного изгиба Алайского хребта (рис. 1). Ось синформы имеет ССВ-ЮЮЗ простирание, шарнир испытывает воздымание в ССВ направлении. Синформа сложена разнофа-циальными разрезами палеозоя [62, 89], разделенными продольными разломами. Отложения различных типов разрезов близки или тожде-
ственны по возрасту, что наряду с синклинальным строением породило концепцию тектонического совмещения отложений различных струк-турно-фациальных зон с формированием пакета тектонических покровов [11, 12] . В то же время другие геологи на основании тех же самых данных приходят к мысли, что формирование структуры произошло "за счет горизонтального сжатия первично моноклинальной, падающей к югу серии надвинутых друг на друга пакетов" [62, с. 104]. Центральная часть синформы - собственно Сугутский массив - выполнена мощной толщей метавулканитов и метаосадочных пород, превращенных в большем своем объеме в кварц-серицит-хлоритовые, хлорит-актинолитовые и другие разновидности зеленых сланцев (см. рис. 1-3).
По существующей в настоящее время схеме в составе пород собственно Сугутского блока выделяются [23, 24, 62, 89] две серии: сугутская серия метаморфических сланцев ордовика (?) - силура и суукторская свита метатерригенных и карбонатных пород силура - девона. Сугутская серия подразделена на три толщи, каждая из которых залегает в разрезе выше предыдущей [24, 62, 89].
По литературным [85] и нашим данным, в пределах Сугутского блока наблюдается следующая последовательность напластования (снизу вверх по разрезу).
Толща (1) (У1а на рис. 2) (>500 м) сложена чередующимися в разрезе пачками черных, серых, зеленовато-серых и зеленых тонкослоистых кремней и глинисто-песчаных пород с прослоями и линзами доломитов, известняков, вулканических и вулкано-генно-осадочных пород. Породы изменены от стадии метагенеза до биотитовой подзоны зеленослан-цевой фации метаморфизма. Метаморфизм проявлен не повсеместно, а чаще всего приурочен к вулканогенным и вулканогенно-осадочным породам.
Толща (2) (У1б на рис. 2) представлена метабазаль-тами и метадолеритами, реже металипаритами с пониженной щелочностью [85]). Большая часть пород претерпела метаморфизм зеленосланцевой фации (У1в на рис. 2) и настолько изменена, что их первичная природа устанавливается лишь по реликтам первичных магматических текстур и структур, а также характерным комплексам минералов, образующихся при зеленосланцевом метаморфизме вулканогенных пород основного и среднего состава. Вулканиты представляют собой серию лин-
Рис. 1. Геологическая карта Сугутского метаморфического блока (Восточно-Алайский хребет) [34] (А) и его положение в структуре Южного Тянь-Шаня (Б)
А. 1-10 - типы разрезов на карте, колонках и в тексте указаны римскими цифрами): 1 - терригенный (82-03); 2 - карбонатный (82-С2); 3 - вулканогенный (8^0); 4 - вулканогенно-терригенный (8-Э); 5 - карбонатный (8?); 6 - терриген-но-вулканогенный, метаморфизованный (8-Э): а - метапелиты , б - метавулканиты, в - метапесчаники и метапелиты; 7 - терригенный, частично метаморфизованный; 8 - терригенно-карбонатный, метаморфизованный; 9 - карбонатный; 10 - теригенный; 11 - неметаморфизованные реликты вулканических пород основного состава; 12 - граниты; 13 - стратиграфические границы и зоны пластического течения пород, приуроченные к первично стратиграфическим границам; 14 - фациальные границы; 15 - разрывы; 16 - линии геологических профилей на рис. 2 Б. 1 - Гиссаро-Алайская горная страна (Южный Тянь-Шань); 2 - метаморфические породы Сугутского блока; 3 - Юж-но-Гиссарская зона; 4 - Сулутерекский массив; 5 - основные структурные линии
СЗ
м . 4000
3500
3000
2500
мЗ 4500
4000
3500
3000
м СЗ 4000
3500
3000
2500
Разрез по линии 1-1
ЮЗ
Разрез по линии 2-2
ЮВ
п: ('х;
Разрез по линии 3-3
Ю
XIX
п г
1 ЯПЗПШЛи;
Рис. 2. Геологические профили Сугутского метаморфического блока (по: [33])
1 - известняки и доломиты; 2 - кремни; 3 - песчано-глинистые породы; 4 - вулканогенно-осадочные породы; 5 - прослои и пачки конгломератов; 6 - тела (реликты) основных вулканитов и брекчированных серпентинитов; 7 - андезио
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.