Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геология домезозойских магматических ассоциаций восточного обрамления Сибирской платформы

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Стручков, Константин Константинович, Якутск

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Якутский государственный университет им. М.К.Аммосова

на правах рукописи

Стручков Константин Константинович

УДК 571.76 (571.56)

ГЕОЛОГИЯ ДОМЕЗОЗОЙСКИХ МАГМАТИЧЕСКИХ АССОЦИАЦИЙ ВОСТОЧНОГО ОБРАМЛЕНИЯ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

(НА ПРИМЕРЕ ХАРА-УЛАХА)

Специальность 04.00.01 - общая и региональная геология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук,

профессор И.И.Колодезников

Якутск -1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение Глава 1.

Глава 2.

Глава 3.

Краткий обзор представлений о геологии региона. Методика петрохимических и геохимических исследований.

Магматизм Хара-Улахского поднятия.

2.1. Средне-позднерифейский магматизм Хара-Улахского поднятия.

2.2. Венд-раннекембрийский магматизм.

2.2.1. Геологическое строение вулканогенных толщ и интрузивных образований.

2.2.2. Особенности химизма вулканогенных и интрузивных пород

2.3. Девонский магматизм.

2.3.1. Геологическое строение вулканогенных толщ и интрузивных образований.

2.3.2. Петрохимические и геохимические особенности магматических пород.

2.4. Временные ряды магматических ассоциаций Хара-Улахского поднятия.

Магматизм Кыллахского и Сетте-Дабанского поднятий.

3.1. Позднерифейский магматизм Кыллахского поднятия.

3.1.1. Геологическое строение позднерифейских магматических образований.

3.1.2. Петрохимические и геохимические особенности позднерифейских магматических пород.

3.2. Вендский магматизм Кыллахского поднятия.

3.3. Массивы ультраосновных-щелочных пород центрального типа девонского возраста Кыллахского поднятия.

3.4. Позднесилурийский магматизм Сетте-Дабанского поднятия.

3.5. Девон-раннекарбоновый магматизм Сетте-Дабанского поднятия.

3.5.1. Геологическое строение девон-раннекарбоно-вых вулканогенно-осадочных толщ. Магматизм Джалканской цепи грабенов.

4 9

за

зя ■зе

38

49

?о

юн

НО

42,8

1Н7 14?

3.5.2.Интрузивные образования девон-раннекарбоно-

вого возраста. Не

3.5.3. Петрохимические особенности магматических пород девон-раннекарбонового возраста Сетте-Да-банского поднятия.

3.5.4. Геохимические особенности магматических пород девон-раннекарбонового возраста Сетте-Дабан-

ского поднятия. ¿ас

3.6. Временные ряды магматических ассоциаций Кыллахского и Сетте-Дабанского поднятий. Глава 4. Сравнительная геология и особенности геодинамического режима проявления домезозойских магматических ассоциаций восточного обрамления Сибирской платформы. г19

4.1. Сравнительная геология магматизма Хара-Улах-ского, Кыллахского и Сетте-Дабанского поднятий.

4.2. Особенности геодинамического режима проявления магматизма восточного обрамления Сибирской платформы. 55Г

Заключение. гзг

Литература. ж?

ВВЕДЕНИЕ

Восточное обрамление Сибирской платформы характеризуется, прежде всего, налеганием на разновозрастные породы чехла платформы верхнепалеозойско-мезозойских терригенных пород, сформировавшихся в обстановке пассивной континентальной окраины и объединенных в верхоянский терригенный комплекс. Породы верхоянского терри-генного комплекса интенсивно смяты и надвинуты на породы чехла Сибирской платформы мезозойскими тектоническими движениями. В результате тектонических движений в самой северной части восточного обрамления Сибирской платформы сформировалось сложно построенное поднятие, названное Хара-Улахским. В пределах Хара-Улахского поднятия обнажились дислоцированные породы чехла Сибирской платформы. В южной части восточного обрамления Сибирской платформы так же в результате мезозойских тектонических движений, сформировались Кыллахское и Сетте-Дабанское поднятия, имеющие сложное геологическое строение, в пределах которых обнажены породы чехла Сибирской платформы от рифейских до среднепалеозойских.

Автор этой работы длительное время изучал магматизм Хара-Улахского поднятия, принимал участие в обработке материала по Кыллахскому и Сетте-Дабанскому поднятиям.

Актуальностьработыопределяетсявозможностью получить новые данные и обобщить уже имеющиеся по геологии разновозрастных магматических ассоциаций до настоящего времени еще относительно слабо изученного региона. Автор систематизировал всю геологическую информацию, в том числе не опубликованную, по домезозойскому магматизму восточного обрамления Сибирской платформы. Полученные результаты позволяют значительно расширить банк геологических данных по обширному региону Северо-Востока Азии, несомненно перепек-

тивному на обнаружение месторождений алмазов, редких металлов, а так же свинца, цинка, меди.

Цель исследований згкшочг.шсъ в следующих главных моментах:

1) Изучение геологии домезозойских магматических ассоциаций Хара-Улахского поднятия и определение сериальной принадлежности магматических пород;

2) Сравнение геологии, петрохимии и геохимии домезозойских магматических пород Хара-Улахского, Кыллахского и Сетте-Дабанского поднятий и на этой основе выявление общих закономерностей домезозойской геологической истории формирования магматических ассоциаций вдоль восточной границы Сибирской платформы.

Задачи исследований. Для достижения цели исследований необходимо было решить следующие задачи:

1) Охарактеризовать малоизученный магматизм Хара-Улахского поднятия;

2) Обобщить имеющиеся материалы по геологии домезозойских магматических ассоциаций всего восточного обрамления Сибирской платформы;

3) Выявить закономерности в развитии домезозойских магматических ассоциаций восточного обрамления Сибирской платформы.

Фактический материал и методы исследования. Диссертационная работа является результатом 16-летних исследований автора в низовьях реки Лены при выполнении полевых работ по теме "Палеозойский магматизм Восточной Якутии", а так же при проведении учебных геологических практик. Автором самостоятельно проведено исследование всех описанных в работе геологических объектов Хара-Улаха, изучено около 400 шлифов магматических пород. Часть химических и спектральных анализов выполнена по материалам автора. По отдельным объектам используется опубликованный материал Б.В.Олейникова, В.Т.Саввинова,

К.Е.Колодезникова, Б.Н.Туласынова, К.К.Левашова, И.И.Колодез-никова, А.Е.Соболева, Ю.В.Давыдова, В.А.Ян-жин-шина, К.Б.Хайз-никовой и других.

Автором использовались традиционные методы полевых и камеральных исследований, для петрохимических и геохимических построений анализы предварительно разбраковывались по общепринятым методикам.

Проведена интерпретация фондовых и опубликованных материалов по геологии исследованного региона.

Защищаемые положения.

1) Анализ временных рядов домезозойских магматических ассоциаций Хара-Улахского поднятия, являющегося северной оконечностью восточной границы Сибирской платформы выявил 3 этапа магматической активизации - средне-позднерифейский, венд-раннекембрийский и девонский.

2) Анализ временных рядов магматических ассоциаций Кыллах-ского и Сетте-Дабанского поднятий, являющихся южной частью восточного обрамления Сибирской платформы выявил 4 этапа магматической активизации - позднерифейский, вендский, позднесилурийский и девон-раннекарбоновый.

3) Этапы магматической активизации Хара-Улахского поднятия, являющегося северной оконечностью восточного обрамления Сибирской платформы вполне сопоставимы с этапами магматической активизации Кыллахского и Сетте-Дабанского поднятий в южной части восточного обрамления Сибирской платформы.

Сходными являются позднерифейская, венд-раннекембрийская и девон-раннекарбоновая трехэтапная магматическая активизация вдоль восточной границы Сибирской платформы. В целом схожая сериальная

принадлежность магматических пород, как в эффузивной, так и в интрузивной фациях.

Различия наблюдаются в значительно больших масштабах проявления магматизма на Кыллахском и Сетте-Дабанском поднятиях, в большем разнообразии магматических пород в этих же структурах.

Научная новизна работы. Диссертация представляет собой первое обобщение по магматизму, до настоящего времени слабо изученного, Хара-Улахского поднятия. Определено место магматизма Хара-Улахского поднятия в геологической истории формирования восточного обрамления Сибирской платформы. В работе выявлены новые закономерности в геологической истории формирования восточной границы Сибирской платформы.

Практическая значимость работы определяется тем, что сделанные автором выводы и изложенный в работе фактический материал могут быть использованы и используются в производственных геологических предприятиях при планировании металлогенических и поисковых работ.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы в целом и ее отдельные разделы докладывались на всесоюзных совещаниях и симпозиумах в г. Якутске (1989), г. Иркутске (1992), на 1-й международной конференции Академии Северного Форума в г. Якутске (1996), на межвузовских (1996) и ежегодных конференциях геологоразведочного факультета ЯГУ в г. Якутске (1988, 1990, 1993, 1994) и опубликованы в 11 статьях и тезисах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит М страниц текста, рисунков, таблиц и список литературы из наименований.

Автор благодарен И.И.Колодезникову под благожелательным руководством которого выполнена работа. В сборе полевых материалов и обработке проб автору помогали А.И.Афанасьев, А.А.Лугинов,

В.А.Павлова, А.П.Попов, И.Ю.Попов. Отдельные вопросы обсуждались с К.К.Левашовым, В.Н.Руковичем. Большую помощь в технической подготовке работы оказали П.П.Петров и Б.Н.Туласынов. Всем названным товарищам автор выражает глубокую признательность и сердечную благодарность.

Глава 1. Краткий обзор представлений о геологии региона.

Восток Сибирской платформы и Верхояно-Колымская складчатая система занимают значительную часть на северо-востоке Азиатского континента.

Наибольшее количество исследователей, начиная с 30-х годов, рассматривали геотектоническую историю региона с позиции вертикализма. Это работы Н.П.Хераскова (1935); К.Я.Спрингиса (1958); С.В.Нужнова и В.А.Ярмолюка (1959); Ю. М. Пущаровского (1957, 1960, 1972); Ю. А. Косыгина (1962); В.А.Иванова (1964); К.Б.Мокшанцева, Д.К.Горнштейна, Г.С.Гусева и др. (1964, 1968, 1975); В.М.Моралева и А.Л.Ставцева (1961); Сулиди-Кондратьева и В.В.Козлова (1966); А.К.Башарина (1967); И.А.Резанова (1968); В.А.Ян-жин-шина (1970, 1983); Л.И.Красного (1972) и многих других. Одной из крупных заключительных работ этого направления является монография В.И.Коростелева (1982).

К этому же периоду относятся работы о тектонической природе восточной части Сибирской платформы Н.М.Чумакова (1959), В.М.Михайлова, В.Ф.Филатова (1967), в которых Вилюйская синеклиза рассматривается как Западно-Вилюйская краевая поперечная система на входящем углу Верхоянской геосинклинали. После известных работ Н.С.Шатского, предложившего крупные грабены в теле платформ называть авлакогенами, Г.И.Штех (1965) выделил Палео-Вилюйский авлакоген, достаточно детально охарактеризованный В.Л.Масайти-сом, В.М.Михайловым, Т.В.Селивановской (1975) под названием Патомо-Вилюйский среднепалеозойский авлакоген.

Неоднородность тектонического строения Сибирской платформы и существенное различие в строении западной и восточной ее частей неоднократно отмечалось в литературе (Драгунов, 1965; Булина,

Спижарский, 1969; Гришин и др., 1970; Малич, 1975). Причем, эти различия отмечались, как в строении фундамента, так и в строении и мощности осадочного чехла и металлогенической специализации. Столь существенные различия между восточной и западной частями Сибирской платформы несомненно связаны с неоднородностями верхней мантии. Есть все основания считать, что в западной части развита более тонкая, более плотная, реологически вязкая и термически неистощенная литосфера, тогда как в восточной части платформы существует более толстая, менее плотная, реологически хрупкая и термически истощенная литосфера (Мишнин, 1987). По представлению В.М.Мишнина (1987) в консолидированной коре восточной части Сибирской платформы выделяются отдельные кратоны и разделяющие их подвижные пояса. Отмеченные структурные единицы имеют архейский и раннепротерозойский возраст. О влиянии их на заложение среднепа-леозойских рифтовых зон можно судить с определенной долей условности, однако есть все основания предполагать, что рифтовые зоны наследуют наиболее крупные подвижные пояса, такие как Витимо-Вилюйский и Таймыро-Охотский.

Получившие в конце 60-х и в 70-е годы широкое распространение идеи мобилизма не могли не отразиться на представлении ряда исследователей о геотектонике описываемого региона, так одними из наиболее ранних работ были геодинамические построения М.Чуркина (Churkin, 1972) и работы К.К.Левашова (1975, 1977,1979) о палеозойском рифтогенезе вдоль восточного обрамления Сибирской платформы. В последующие годы, работами многих исследователей (Сурнин, 1980; Колодезников, Сурнин, 1980; Тектоника..., 1981; Структура..., 1985; Булгакова, 1986; Шпунт, 1987; Гайдук, 1988; Колодезников и др., 1988; Олейников, Шпунт, Томшин, 1989, Булгакова, Колодезников, 1990) было значительно дополнено и расширено

наше представление о масштабах процессов рифтогенеза, как на Сибирской платформе, так и в пределах Верхояно-Колымской складчатой системы. Вместе с тем, признание важной роли процессов рифтогенеза в тектонической истории региона, особенно для мезозоя и кайнозоя, в 70-х годах и в начале 80-х еще не явилось основной для геодинамических построений в соответствии с тектоникой литосферных плит. Потребовалось еще несколько лет, в течении которых по-новому был осмыслен геологический материал однозначно свидетельствующий о важной роли в тектонике региона горизонтальных перемещений (Архипов, и др., 1980, 1981; Архипов, 1984; Долгов и др., 1982; Кон-стантиновский, 1975; Парфенов, 1984; Ставский, 1988; Парфенов и др., 1989). Верхояно-Колымская складчатая система, с востока обрамляющая Сибирскую платформу, является составной частью мезозойского складчатого пояса, расположенного на границах Евразиатского и Северо-Американского континентов, Тихого и Арктического океанов. Геологическая эволюция мезозойского складчатого пояса в свете современных геодинамических представлений неоднократно излагалось в печати (Churkin, 1972; Churkin and Trexler, 1980; Fujita, 1978; Fujita and Nemberry, 1982; Ушаков, Спектр, 1982; Натапов, Ставский, 1985; Парфенов, 1984; Parfenov and Natalin, 1986; Зоненшайн, Натапов, 1987; Устрицкий, Храмов, 1987; Парфенов и др., 1989; Parfenov, 1989). Из наиболее крупных обобщающих работ, вышедших в последние годы в печати следует отметить работы геологов Якутского филиала СО АН СССР. Определенным итогом этой работы следует рассматривать монографию коллектива авторов под руководством Г.С.Гусева, А.Ф.Петрова, Г.С.Фрадкина (Структура..., 1985), в которой основное внимание уделено строению и эволюции континентальной коры Сибирской платформы и Верхояно-Чукотской складчатой области. Подводя итоги работы, авторы ставят ряд задач, одной из которых

является изучение среднепалеозойского рифтогенеза по их мнению, определившего во многом всю дальнейшую геотектоническую эволюцию региона.

В этот период выходит монография Л.М.Парфенова (1984), в которой изложены общие закономерности строения мезозойских складчатых сооружений северо-востока Азии с позиций мобилизма. В дальнейшем, Л.М.Парфенов, основываясь на анализе имеющегося фактического материала, предложил модель строения и эволюции Верхояно-Колымских мезозоид, в которой учитывается тектоническая расслоенность земной коры и превалирующая роль горизонтальных движений.

Верхояно-Колымская складчатая система делится на две части: внешняя - прилегающий к Сибирской платформе Верхоянский складчатый пояс и внутренняя - весь сложный комплекс структур в бассейне рек Индигирки и Колымы. Граница между внешней и внутренней зонами проводится по Адыча-Тарынской полосе разломов.

Верхоянский складчатый пояс делится на два сектора: Западно-Верхоянский и Южно-Верхоянский.

Хара-Улахская зона - мезозойское складчато-глыбовое поднятие, расположенное на северо-восточной границе Сибирской платформы, является составной частью Западно-Верхоянского сектора. В пределах Хара-Улахского поднятия выделяются несколько мезозойских складчатых структур - Чекуровская, Тиксинская и Булкурская антиклинали, Соубольская синклиналь и более молодой Кенгдейский грабен (рис. 1). Формирование складчатых и надвиговых структур Хара-Улаха происходило, начиная с поздней юры и завершилось в конце мелового периода. По мнению Л.М.Парфенова (1984) коллизия обусловлена раскрытием Канадского бассейна в поздней юре - раннем мелу и

Рис, I. Схема геологического строения Хара-Улахской зоны. (Путеводитель...^ 1980). I. верхний мел - палеоген; 2. нижний мел;

3. каменноугольике - юрские от�