Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Террейновая тектоника и геодинамика складчатых областей мозаично-блокового типа

ВАК РФ 04.00.04, Геотектоника

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Буслов, Михаил Михайлович, Новосибирск

v. от " il.,.. 'VMSÉbfVàJL), y-, :

i,..;-. -..-Vi v\ \ ученую степень ДО ^ ' ¡

-■тления I ¿.к r 7

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ

На правах рукописи

БУСЛОВ Михаил Михайлович

ТЕРРЕЙНОВАЯ ТЕКТОНИКА И ГЕОДИНАМИКА СКЛАДЧАТЫХ ОБЛАСТЕЙ МОЗАИЧНО-БЛОКОВОГО ТИПА (НА ПРИМЕРЕ АЛТАЕ-САЯНСКОГО И ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКОГО РЕГИОНОВ)

04.00.04 - геотектоника 04.00.01 - общая и региональная геология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

НОВОСИБИРСК - 1998 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................................................4

ГЛАВА 1. ОБЗОР СЛОЖИВШИХСЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ КОНЦЕПЦИЙ И МЕТОДИКА

ТЕРРЕЙНОВОГО АНАЛИЗА................................................................................................ 18

ГЛАВА 2. СУБДУКЦИОННО-КОЛЛИЗИОННАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ИНДО-АВСТРАЛИЙСКОЙ И ЕВРАЗИАТСКОЙ ПЛИТ.................................................56

ГЛАВА 3. ТЕРРЕЙНОВАЯ ТЕКТОНИКА И ГЕОДИНАМИКА АЛТАЕ-САЯНСКОЙ

ОБЛАСТИ И ВОСТОЧНОГО КАЗАХСТАНА....................................................................69

3.1. Новые данные по геологии палеозоид Алтае-Саянской области

и Восточного Казахстана..................................................................................................................69

3.2. Тектоническое районирование и этапы формирования

мозаично-блоковой структуры..........................................................................................................77

3.3. Структура позднекарбоново-пермской стадии коллизии Казахстанского и Сибирского континентов........................................................................................................................................82

3.3.1. Чарская шовная зона сдвиговых деформаций............................................................................85

3.3.2. Калба-Нарьшский террейн.........................................................................................................99

3.3.3. Иртышско-Курчумская зона сдвигов........................................................................................100

3.3.4. Рудно-Алтайский террейн........................................................................................................108

3.3.5. Северо-Восточная зона сдвигов и метамофтма....................................................................110

3.4. Структуры позднедевонско-раннекарбоновой стадии коллизии Алтае-Монгольского и

Чулышманского террейнов с Сибирским континентом...............................................................111

3.4.1. Алтае-Монгольско-Чулыишанский террейн гондванской группы..........................................112

3.4.2. Горно-Алтайский и Уймено-Лебедской террейны...................................................................122

3.4.3. Чарышско-Инская зона сдвиговых деформации......................................................................124

3. 4.4. Уймонский (Теректинский) террейн..........................................................................................138

3.4.5. Сугашский террейн....................................................................................................................155

3.4.6. Курайская зона сдвигов и метаморфизма................................................................................160

3.4.7. Улаганско-Еринатская чешуйчатая структура.....................................................................170

3.4.8. Телецко-Башкаусская зона сдвиговых деформаций и метаморфизма..................................../ 77

3.5. Модель формирования позднепалеозойской структуры: корреляция палеомагнитных и

геологических данных.....................................................................................................................185

3.6. Тектоника и геодинамика венд-раннепалеозойской субдукционно-коллизионной стадии эволюции Палеоазиатско! о океана...............................................................................................193

3.6.1. Покровно-чешуйчатые структуры и палеомагнитная характеристика вендско-кембрийской Горно-Алтайской аккреционно-коллизионнои зоны...........................................................................199

3.6.2. Структура и геодинамические комплексы Курайской зоны...................................................207

3.6.3. Модель формирования акреционного клина Курайской зоны..................................................249

ГЛАВА 4. ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ПАЛЕОАЗИАТСКОГО ОКЕАНА И

ПАЛЕОТЕКТОНИКА АЛТАЕ-САЯНСКОЙ И ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКОЙ СКЛАДЧАТЫХ ОБЛАСТЕЙ...............................................................................................255

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................................................261

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................................................................264

ПРИЛОЖЕНИЯ...........................................................................................................293

>

/

/

4 - /

/

/

/

Введение

Любые обобщения геологических данных, представленные на картах (геологических, тектонических, структурно-формационных, палеогеографических, геодинамических и др.), в стратиграфических колонках, структурных разрезах, схемах реконструкций и моделях эволюции производятся с использованием либо геосинклинальных либо плитотектонических концепций. Существует и обратная связь: в зависимости от представлений исследователя возникают совершенно различные трактовки геологического строения регионов и взаимоотношений конкретных объектов. Особенно это касается типа и характера контактов специфических геологических тел, таких как офиолиты и метаморфические породы, интерпретации их возраста, структурного положения и генезиса. В связи с этим качественное и обоснованное решение этих и некоторых других конкретных вопросов может подтвердить или полностью опровергнуть представления той или иной концепции. Несомненно, что развитие технической базы исследований, мирового опыта и, особенно, информации о молодых и современных геологических процессах имеет первостепенное значение в расшифровке геологического строения, тектоники и геодинамики древних складчатых областей, к наиболее сложным из которых относятся области мозаично-блокового типа. Классическим примером областей такого типа являются горные сооружения Центральной Азии, в том числе Алтае-Саянская складчатая область и Восточный Казахстан.

В последние десятилетия получили широкое признание концепции об определяющем значении горизонтальных тектонических движений в формировании структур, особенно линейных складчатых областей (Альпы, Карпаты, Аппалачи, Урал и др.). Относительно мозаично-блоковых областей эти прогрессивные идеи пробивают себе дорогу медленно и трудно.

Тектоника и геодинамика Центральной Азии и отдельных ее регионов с позиций мобилизма анализировалась Л.П. Зоненшайном, М.И. Кузьминым, Л.М. Натаповым,

5 /

/

А.Б. Дергуновым, A.A. Моссаковским, H.JI. Добрецовым, H.A. Берзиным и др. Складчатые сооружения рассматривались этими исследователями как результат взаимодействия Палеоазиатской океанической плиты с Сибирским континентом.

В последнее время с участием автора в Восточном Казахстане и Алтае- Саянской области получено много новых геологических данных (структурных, геохимических, геохронологических, палеонтологических и палеомагнитных), которые не только не укладываются в представления геосинклинального учения, но существенно дополняют и существующие плитотектонические построения для территории Центральной Азии. Горизонтальные движения оказались более сложными и многоэтапными, чем предполагали ранее исследователи исходя из представлений тектоники плит. С точки зрения автора мозаично-блоковая структура рассматриваемых регионов может быть наиболее корректно и полно охарактеризованна в рамках террейновой концепции плитной тектоники на основе геодинамического анализа.

Использование идей мобилизма при исследовании и анализе структуры Алтае-Саянского и Восточно-Казахстанского регионов привело к раскрытию важнейших особенностей их строения. Установлено, что офиолитовые и метаморфические пояса регионов участвуют в строении каледонских покровно-чешуйчатых и сдвиговых структур, а тектонические и петрологические процессы имеют закономерные пространственно-временные связи. Это привело к пересмотру тектонических и стратиграфических схем, представлений об эволюции складчатых областей.

Фактический материал и методы исследования. В основу диссертационной работы положены полевые исследования автора с 1977 г. в Алтае-Саянской области, Восточном Казахстане и Западной Монголии. В кратковременных полевых работах и экскурсиях автор ознакомился с геологическим строением мезозойско-кайнозойских структур Японии, Курил и Чукотки.

Студенческая практика, а затем и начало моей работы в лаборатории геотектоники ИГиГ СО РАН совпало со временем переходного периода ломки геосинклинальных представлений и поиск доказательств горизонтальных движений в складчатых областях мозаично-блокового типа. Крупноамплитудные надвиговые

структуры были поставлены в основу доминанты плитно-тектонической концепции. Болынинство работ конца 70-х-80-х годов были посвящены этой проблеме. Как оказалось на практике, древние надвиговые и покровные структуры в каледонидах Центральной Азии были деформированы в складки и картировались с большим трудом, так как не соответствовали общепринятым признакам, хорошо проявленным в молодых складчатых областях. Несмотря на эти трудности, другие признаки горизонтальных движений (олистостромы и меланжи) были выявлены во многих местах региона. Структурно-вещественные комплексы, выделенные в рамках геосинклинальной концепции, были сравнены с геодинамическими единицами современных обстановок активных окраин Тихого океана. Такой подход, на актуалистической основе, позволили рассмотреть каледониды Центральной Азии как покровно-складчатые сооружения, созданные в результате преобразования коры венд-палеозойской океанической коры Палеоазиатского океана в аккреционно-коллизионные пояса, причлененные к Сибирскому континенту.

В этот переходный период автор занимался изучением геотектоники преимущественно Горного Алтая и Восточного Казахстана. На примере структур этих регионов В.А. Кузнецовым (1954, 1958, 1963, 1966) и позже многими другими исследователями внедрено в практику тектонического районирования территории Центральной Азии выделение структурно-формационных зон и глубинных разломов, как основных структурно-вещественных элементов. Горный Алтай оставался единственным "бастионом", где традиционно сохранялись геосинклинальные представления, тогда как в соседних регионах (Западный и Восточный Саяны, Тува) уже во многом определился переход к мобилистским построениям.

Методом детального геологического картирования составлены тектонические схемы на узловые участки, в которых широко распространены офиолиты и метаморфические породы, а также хорошо выражены крупнейшие разломы Алтая: Чарский и Рудно-Алтайский (Восточный Казахстан); Чарышско-Инской (СевероЗападный Алтай); Уймонский и Катунский (Центральный Алтай); Телецкий и Курайский (Восточный Алтай).

В ряде работ (Буслов, 1986а, 1987 а, б, в, 1988, 1992) на основе детального геологического картирования "зон глубинных разломов", анализа опубликованной геохимической и другой геологической информации, с учетом актуалистического подхода было показано, что каледонская структура региона является в своей основе покровно-чешуйчатой линейной, но позже претерпела сильные позднепалеозойско-мезозойские поперечные и продольные сдвиговые деформации, что и привело к созданию современной мозаично-блоковой структуры. В формировании каледонской структуры выделено три этапа покровно-складчатых деформаций, приведших к формированию аккреционно-коллизионных зон в конце раннего - начале среднего кембрия, в конце кембрия - начале ордовика и на рубеже силура - девона. В составе аккреционно-коллизионных зон выделены фрагменты (террейны) островных дуг, офиолитов, океанических поднятий и островов, представляющих активную окраину Сибирского континента и литосферу Палеоазиатского океана. Показано, что "структурно-формационные зоны" соответствуют фрагментам деформированных аккреционно-коллизионных структур, а "глубинные разломы" являются наиболее ярко выраженными позднепалеозойско-мезозойскими шовными сдвиговыми структурами, в состав которых в форме разновеликих блоков (террейнов) и меланжей включены породы из каледонской аккреционно-коллизионной структуры и герцинского неоавтохтонного этажа. В результате детального картирования было выявлено, что плоскости раннепалеозойских надвигов и разломов деформированы в складки и как правило не были распознаны предыдущими исследователями, что привело к ошибочным представлениям в тектонике, стратиграфии и палеогеографии региона. Большинство деформированных плоскостей разломов первоначально были надвигами, по которым совмещены толщи различных палеотектонических зон.

Дальнейшие работы автора были направлены на получение биостратиграфических, геохимических и палеомагнитных характеристик совмещенных геологических тел на территории Алтае-Саянской области и Восточного Казахстана. Среди них выделены террейны островных дуг, офиолитов, океанических поднятий и островов, представляющих окраино-континентальные комплексы Сибирского и

Казахстанского континентов, а также литосферу Палеоазиатского океана, а также террейны, отколовшиеся ' от Гондванского суперконтинента. Палеомагнитные, структурные и геохронологические данные позволили оценить амплитуды, направленность и время проявления горизонтальных перемещений террейнов и построить reo динамические реконструкции.

Начиная с 1990 года, автор принял активное участие в обобщении тектоники и геодинамики Южной Сибири с позиций плитной тектоники в составе группы исследователей из лаборатории геологической корреляции ОИГГиМ СО РАН (H.A. Берзин, М.М. Буслов, JI.B. Кунгурцев), руководимой академиком H.JI. Добрецовым, идеи которого во многом определили направление дальнейших работ в регионе. Под его руководством в 1991 году было организовано Всесоюзное совещание "Геодинамика, структура и металлогения складчатых сооружений юга Сибири" и геологическая экскурсия на Горном Алтае.

Автор участвовал в организации экскурсии (Беляев, Берзин, Буслов и др., 1991), в которой на примере геологического строения Курайской зоны демонстрировал деформированные сдвигами покровно-чешуйчатые структуры кембрийской аккреционной призмы, океанические и островодужные офиолиты, образования палеокеанических островов, олистостромы и меланжи. Итогом дискуссий и дальнейшего изучения геохимических особенностей и геохронологического возраста пород Курайской зоны явилось создание модели эволюции кембрийской островодужной системы Горного Алтая (Watanabe, Buslov, Kotabashi, 1993; Буслов, Ватанабе, 1996).

В работах по международному проекту IGCP N283 "Геодинамическая эволюция Палеоазиатского океана" автор участвовал в составлении рабочего макета «Tectonic transect map across Russia-Mongolia-China (western part)» по территории западной части Алтае-Саянской области и Восточного Казахстана. Был проанализирован огромный фактический материал и сделаны специальные полевые работы по Горному Алтаю с H.J1. Добрецовым и В.А.Симоновым для выявления структурных и геохимических особенностей Курайских островодужных и Чаган-Узунских океанических офиолитов,

включая бонинитовые серии примитивных островных дуг (Добрецов, Симонов, Буслов и др., 1992), субдукционных метаморфических пород повышенных давлений (Добрецов, Буслов, Симонов, 1992). На основе новых данных был составлен путеводитель геологической экскурсии по Горному Алтаю (Вш1оу, Вегап, БоЬ^боу й а1., 1993) для участников международного совещания в г.Новосибирске по проекту ЮСР N283 "Геодинамическая эволюция Палеоазиатского океана". В экскурсии широко обсуждались вопросы выделения разнотипных офиолитов, океанических островов, островных дуг, аккреционных призм и преддуговых прогибов, то есть тех геодинамических единиц, которые являются аналогами современных морфоструктур Тихого океана и его западной островодужной окраины.

Начиная с 1991 года, автор организовывал работы по российско-японскому соглашению о сотрудничестве между ОИГГиМ и Хоккайдо Университетом. Совместно с Добрецовым Н.Л., Симоновым В.А., Кунгурцевым Л.В., Казанским А.Ю., Сенниковым Н.В., Семаковым Н.Н., Обут О.М., а также японскими геологами Ватанабе Т., Фудживара И., Ивата К., Итая Т. и др. в Алтае-Саянской области и Восточном Казахстане был собран во многом проанализирован геологический материал по геохимии и геохронологическому возрасту океанических и бонинитсодержащих островодужных офиолитов, океанических островов, субдукционных и коллизионных метаморфических пород, палеонтологическому определению возраста кремнистых пород и палеомагнитной характеристике геодинамических единиц региона.

С 1993 по 1998 года автор участвовал в проекте ШТА8 "Континентальная рифтовая тектоника и эволюция бассейнов осадконакопления". Изучение мезозойско-кайнозойских и современных структур Центральной Азии показало масштабы деформации Евразии в результате косонаправленной, затем фронтальной коллизии Индостанского субконтинента. В его фронтальной части на месте киммерийского аккреционно-коллизионного пояса сформирована террейновая структура, характеризующая окраинно-континентальные сдвиговые перемещения более 2 ООО км фоЬге1зоу, Виз1оу, Эекаих е! а1., 1997). Полученные результаты использованы как актуалистическая основа