УДК 551.24.248.1
ОРОКЛИНАЛЬНОЕ ИЗГИБАНИЕ СРЕДНЕ-ПОЗДНЕПАЛЕОЗОЙСКИХ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ПОЯСОВ КАЗАХСТАНА: ПАЛЕОМАГНИТНЫЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ
© 2012 г. Н. М. Левашова, К. Е. Дегтярёв, М. Л. Баженов
Геологический Институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 Поступила в редакцию 23.05.2011 г.
В статье проанализированы палеомагнитные данные по средне- и позднепалеозойским породам центральной части Урало-Монгольского пояса в Казахстане. Первичные палеомагнитные направления в пермских породах и вторичные компоненты намагниченности пермского возраста в до-пермских образованиях в центральной и северной частях Казахстана не повернуты относительно Восточно-Европейской платформы. В южной (при-Тяньшаньской) части почти все результаты указывают на большие, до 90°, блоковые вращения против часовой стрелки. Эти вращения, связанные с региональной сдвиговой зоной, являются помехой при анализе палеомагнитных склонений в более древних толщах. При интерпретации до-пермских склонений пермские вращения были вычтены. Палеомагнитные склонения в позднекаменноугольных породах по всей территории Казахстана более или менее совпадают, тогда как силурийские и раннедевонские склонения на севере и юге Казахстана отличаются примерно на 180°. Можно предположить, что имеющий подковообразные очертания Девонский вулканический пояс был первоначально почти прямолинейной структурой северо-западного простирания. Его ороклинальное изгибание происходило в девоне — первой половине карбона и завершилось к позднему карбону. Мы сопоставили основанную на палеомагнит-ных данных модель формирования Казахского ороклина и геологические события на этой территории. Оказалось, что медленное изгибание первоначально прямолинейной зоны субдукции хорошо увязывается с латеральной миграцией зон активного вулканизма, проявлением складчатых деформаций внутри формирующейся петли, тогда как вне петли происходит общее растяжение, сопровождавшееся опусканием и формированием рифтовых зон. В целом, предлагаемая модель хорошо увязывает основные тектонические события в пределах Казахстана с движениями, установленными по палеомагнитным данным.
ВВЕДЕНИЕ
Наиболее крупными средне-позднепалеозой-скими структурами Казахстана являются вулкано-плутонические пояса, имеющие подковообразные очертания. Комплексы этих поясов представлены мощными, преимущественно наземными, вулканогенными и вулканогенно-осадочными толщами в основном кислого состава, которые с несогласием залегают на более древних докембрийских и нижнепалеозойских образованиях, а также разнообразными гранитоидами (рис. 1).
Выделяется несколько разновозрастных вул-кано-плутонических поясов, различающихся составом, мощностями и площадями распространения вулканических и вулканогенно-осадочных пород.
Самым древним является силурийский вулканический пояс, сложенный в основном вулкано-генно-осадочными породами среднего и средне-основного состава, имеющими изменчивые мощности и занимающими относительно небольшие площади [6]. Казахстанский девонский вулканический пояс, выделенный А. А. Богдановым [4], протягивается более чем на 2000 км и сложен
мощными наземными нижне-среднедевонскими вулканитами в основном кислого состава.
Силурийский и девонский вулканические пояса с северо-востока, севера, юго-запада и юга обрамляют Джунгаро-Балхашскую варисцийскую складчатую область. В ее строении участвуют мощные флишевые и вулканогенно-обломочные толщи силура — нижнего и низов среднего девона. Эти породы залегают на деформированных островодужных вулканитах, офиолитах, кремнисто-базальтовых, кремнистых и олистостромовых комплексах среднего—верхнего ордовика и самых низов силура, которые обнажены в пределах узких сложно построенных зон (Спасской, Тектур-масской, Северо-Балхашской, Агадырской). Предполагается, что силурийско-девонские комплексы Джунгаро-Балхашской области заполняли крупный преддуговой прогиб, формировавшийся перед фронтом вулканических поясов [19]. В тылу вулканических поясов происходило накопление красноцветных терригенных молассо-вых толщ [21, 24].
Фамен-турнейские вулканогенные и вулканогенно-осад очные, преимущественно субакваль-
72°
Рис. 1. Схема основных средне-позднепалеозойских структур Казахстана и Северного Тянь-Шаня 1 — каледониды Казахстана и Северного Тянь-Шаня; 2 — нижне-среднедевонские континентальные эффузивы среднего и кислого состава, гранитоиды; 3 — фамен-нижнекаменноугольные эффузивы среднего и кислого состава; 4 — каменноугольные и пермские континентальные эффузивы среднего и кислого состава, гранитоиды; 5 — верхнедевонско-нижнекаменноугольные терригенно-карбонатные толщи; 6 — каменноугольные и пермские терригенные толщи; 7 — флишевые и вулканогенно-осадочные комплексы герцинид Джунгаро-Балхашской области; 8 — герцинские складчатые сооружения Урала, Иртыш-Зайсанской зоны и Южного Тянь-Шаня; 9 — разрывные нарушения. Цифры в кружках: 1 — Казахстанский девонский вулканический пояс, 2 — Котырасан-Калмакемельский вулканический пояс, 3 — Балхаш-Илийский вулканический пояс, 4 — Валерьяновский вулканический пояс, 5 — Тенизская впадина, 6 — Чу-Сарысуйская впадина
ные, толщи среднего и кислого состава слагают узкий Котырасан-Калмакэмельском вулканический пояс, смещенный по отношению к силурий-ско-девонским поясам на 150—200 км внутрь Джунгаро-Балхашской области (см. рис. 1). Перед фронтом этого пояса в преддуговом прогибе формировались кремнисто-сланцевые и кремнисто-туфогенные толщи (восточная часть Джун-гарского Алатау и Прибалхашья). В тылу возникла серия рифтогенных прогибов (Спасская, Успенская, Акжал-Аксоранская, Акбастауская и др. зоны) с некомпенсированным черносланце-
вым и карбонатным осадконакоплением, которое сопровождалось излияниями субщелочных базальтов и формированием стратиформных железо-марганцевых и полиметаллических месторождений (см. рис. 1) [19, 25].
Развитие самого молодого Балхаш-Илийского вулкано-плутонического пояса охватывает временной интервал от середины визе до конца ранней перми, в течение которого происходило накопление мощных субаэральных вулканических толщ среднего и кислого состава, а также внедрение большого объема гранитоидов. Этот пояс в
своих широтном и северо-восточном сегментах смещен относительно девонского пояса внутрь ороклина на 50—200 км и перекрывает флишевые среднепалеозойские комплексы Джунгаро-Бал-хашской области, а также фамен-турнейские комплексы Котырасан-Калмакэмельского вулканического пояса (см. рис. 1). Юго-западный и южный отрезки Балхаш-Илийского пояса наложены на вулканиты девонского пояса и подстилающие их каледониды. Преддуговые комплексы каменноугольного возраста представлены туфо-генными породами и глинисто-кремнистым фли-шем, слагающим Саякскую синклиналь. В тылу Балхаш-Илийского пояса в раннем карбоне происходило накопление мелководных морских карбонатных, терригенно-карбонатных и угленосных толщ, а в среднем карбоне — перми — пестро-цветных терригенных осадков.
Все вулкано-плутонические пояса сложены дифференцированными вулканическими сериями и гранитоидами 1-типа, формирование которых связывают с надсубдукционными обстановками. Субаэральный характер извержений и обилие кислых вулканитов и гранитоидов свидетельствуют о существовании в Казахстане активной окраины андийского типа, развитие которой продолжалось в течение силура — ранней перми. При этом характер распределения на площади преддуговых и тыловых комплексов свидетельствует о сохранении полярности субдукции на протяжении всего этого временного интервала и ее направленности от Джун-гаро-Балхашской области в сторону вулканических поясов.
В поздней перми дифференцированные вулканические серии сменяются контрастными щелочными эффузивами, формирование которых происходило после отмирания зоны субдукции [24].
Сильно изогнутые подковообразные очертания вулканических поясов (см. рис. 1) привлекали внимание многих исследователей. Некоторые авторы предполагали, что эти очертания являются первичными [8, 15, 27], другие считали их следствием ороклинального изгибания первично прямолинейных структур или крупномасштабных смещений по сдвигам [9, 16, 20, 24, 56]. Однако только на основании данных о геологическом строении вулканических поясов и обрамляющих их структур ответ на вопрос о первичности или вторичности подковообразных очертаний вулканических поясов не может быть получен. Первая попытка изучить природу изгиба вулканических поясов с помощью палеомагнитных исследований была предпринята Д.В. Гришиным с соавторами [7]. Они получили результаты по нескольким силурийским и девонским разрезам Казахстанского пояса и пришли к выводу, что северная и южная ветви Казахского пояса повернулись друг относительно друга примерно на 90°. Однако
эти выводы были основаны на палеомагнитных данных по очень небольшим коллекциям и в большинстве случаев не подтверждены полевыми тестами.
Основной задачей данной работы является реконструкция тектонической эволюции средне-позднепалеозойских вулканических поясов Казахстана по палеомагнитным и геологическим данным. Прежде всего, необходимо выяснить, являются ли подковообразные очертания вулканических поясов первичными или возникшими в результате ороклинального изгибания. В последнем случае возникает еще ряд вопросов, ответы на которые важны для понимания тектонической эволюции Казахстана в среднем—позднем палеозое:
а) каковы были первоначальные очертания вулканических поясов;
б) как они были ориентированы в пространстве;
в) когда начался и когда завершился процесс ороклинального изгибания;
г) какие структуры были вовлечены в процесс ороклинального изгибания;
д) как процесс ороклинального изгибания выражен в структуре вулканических поясов и обрамляющих их областей.
РЕКОНСТРУКЦИЯ ОРОКЛИНАЛЬНОГО ИЗГИБАНИЯ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ПОЯСОВ
КАЗАХСТАНА ПО ПАЛЕОМАГНИТНЫМ ДАННЫМ
Ответ на вопрос о первичности или вторично-сти подковообразных очертаний вулканических поясов может быть дан на основании палеомаг-нитных данных. При этом изучение изменений очертания вулканических поясов, очевидно, должно происходить от более молодых этапов их эволюции к более древни
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.