Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Возраст и особенности метаморфизма вулканогенно-осадочных толщ хребтов Кичик-Алай и Нуратау (Южный Тянь-Шань)

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Кнауф, Владимир Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Краткий обзор/эсновных представлений о геологическомении и положении зеленослан-цевых толщ в разрезе иктуре районов исследования.

ГЛАВА 2. Методика исследования зеленосланцевых толщ

2.1. Методика расчленения неоднородно метаморфи-зованных толщ.

2.2. Методика определения метаморфической зональности по составам сосуществующих минералов

2.3. Краткая петрографическая характеристика зон перехода от неизмененных пород к.метаморфическим

ГЛАВА 3. Метаморфические сланцы хребтов Кичик-Алай и Нуратау и их взаимоотношения с отложениями герцинского геосинклинального комплекса.

3.1. Хребет Кичик-Алай.

3.1.1. Верховья рек Куньдайлык и Майдантал (левые притоки р. Ак-Буры).

3.1.2. Горы Талдык.

3.1.3. Верховья р. Шамшалы. (Правый приток р.Кир-гизаты).III

3.2. Хребет Нуратау.

ГЛАВА 4. Геологические результаты исследований

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по геологии, на тему "Возраст и особенности метаморфизма вулканогенно-осадочных толщ хребтов Кичик-Алай и Нуратау (Южный Тянь-Шань)"

В результате проведения на территории Южного Тянь-Шаня к 70-м годам геологических съемок и тематических работ было установлено, что в строении многих внутригеосинклинальных прогибов участвуют метаморфические зеленые сланцы. Однако ряд вопросов, связанных с положением зеленосланцевых толщ в конкретных разрезах региона, их возраст и время метаморфизма оставался неясным и решался неоднозначно. Между тем, установление возраста метаморфических сланцев и их отношение к разрезам reoсинклинального комплекса имеет большое значение для реконструкции истории развития Южно-Тяньшанской геосинклинали, еэ структуры, а также в связи с подготовкой к проведению Государственной крупномасштабной геологической съемки.

К таким зеленосланцевым толщам относятся: балыктинская свита в Джангджирском хребте, машшсуйская в Северо-Восточной Фергане, канская в Араван-Канской и Киргиз ата-Алдыярс кой полосах, сугутская серия в Восточном Алае, ягнобская в Центральном Таджикистане, кытармайская свита в Зирабулак-Зиаэтдинских горах, маджерумская в хр. Нуратау и другие.

С 1975 по 1981 гг. автор принимал участие в работах по изучению зеленосланцевых калекой и маджерумской (иттунысайской) "свит", пространственно приуроченных к среднепалеозойским вулканогенным прогибам: Охнинско-Талдыкскому (хр. Кичик-Алай) и Сен-тяб-Сулуклинскому (хр. Нуратау). Рис.1. Цель исследований состояла в установлении возраста указанных "свит", положения в структурах и в изучении особенностей их состава и метаморфизма.

Уже в первые полевые периоды в ряде мест было обнаружено, что метаморфические сланцы канской и маджерумской "свит" имеют нормальные, не тектонические взаимоотношения со смежными, фау-нистически охарактеризованными вулканогенно-осадочными толщами с

Рис Л. Районы изучения зелено сланцевых толщ. среднего палеозоя, по существу являются их метаморфическими аналогами и термин "свита" по отношению к ним можно использовать только в кавычках.

Основным методом при полевых исследованиях было детальное картирование зон перехода и документация в них изменений степени метаморфической переработки пород как по разрезу, так и по простиранию в диапазоне преобразовании: неизмененная порода -метаморфический зеленый сланец.

Как выяснилось в процессе работы, для изучения зон перехода и надежного картирования в их пределах отдельных горизонтов и пачек, необходимо уметь достоверно сопоставлять внешне различающиеся неоднородно метаморфизованные породы, принадлежащие к одному горизонту (или части разреза) и находящемуся в разных зонах метаморфизма, а также определять степень их метаморфизма в интервале изменений: эпигенез - мусковит-хлоритовая субфация, независимо от типа и состава пород. В соответствие с этим, задачи исследований определяются следующим образом:

1. Разработать приемы, позволяющие сопоставлять неизмененные породы или части разреза неизмененных толщ, с их метаморфическими аналогами на основании единых признаков, не зависящих.от степени наложенного метаморфизма.

2. Разработать приемы, позволяющие определять степень эпигенетического и метаморфического преобразования пород, независимо от их генезиса и первичного состава, в зонах перехода от неизмененных пород к метаморфическим.

3. Установить возраст метаморфических сланцев, прослеживая последовательные метаморфогенные преобразования по простиранию горизонтов или пачек (или по разрезу), от неизмененных пород установленного возраста к их метаморфическим аналогам.

4. Выяснить пространственные взаимоотношения между простираниями основных элементов геологической структуры и положением зтраниц зон эпигенеза и метаморфизма.

Научная новизна работы имеет два аспекта: геологический и методический. Геологический заключается в том, что обнаружены и изучены зоны перехода, в которых фаунистически охарактеризованные толщи среднего палеозоя претерпевают последовательный ряд метаморфогенных преобразований и превращаются в метаморфические сланцы канской и маджерумской "свит". Образование метаморфических сланцев за счет переработки среднепалеозойских толщ, их приуроченность к приосевым частям антивергентных инверсионных структур, отмечавшаяся ранее / 11,57,58 / и подтвержденная нами, свидетельствуют о том, что возникновение условий, приводящих к метаморфизму среднепалеозойских толщ, является закономерным следствием становления складчатой структуры прогибов на определенной стадии развития геосинклинали.

В методическом аспекте существенно то, что разработан комплекс приемов, позволяющих проводить сопоставление различно ме-таморфизованных пород (разрезов) друг с другом и определять независимо от генезиса и состава измененных пород степень их мета-морфогенного преобразования. Интересен вывод о том, что щелочность амфибола, обычно интерпретируемая как индикатор специфического типа метаморфизма барического ряда, в изученных нами парагенезисах не зависит от Р-Т условий- их формирования, а полностью определяется особенностями химического состава метамор-физованной породы.

В основу работы положены результаты полевых наблюдений и их камеральная обработка в период 1975 - 81 гг. Во время полевых работ производилось картирование зон перехода, составлено более 30 разрезов, по которым изучено более 2000 шлифов, обработано с помощью ЭВМ более 300 химических анализов пород, полу

-Точено и пересчитано более 200 химических анализов состава хлоритов, слюд и амфиболов. Учтены материалы тематических работ в регионе, полученные в последние годы.

Апробация работы осуществлена в виде журнальных статей и докладов. Основные положения диссертации доложены на расширенном заседании лаборатории метаморфизма ИЩ All СССР (Ленинград, 1983), на заседании минералогической секции НТО "Горное" при ВСЕГЕМ (1981), на школе передового опыта при ВСЕГЕИ (1980), на расширенном заседании отдела геологии и полезных ископаемых Казахстана и Средней Азии (1981).

Во время подготовки диссертации автор имел возможность консультироваться и обсуждать результаты с сотрудниками различных отделов ВСЕ1ЕИ: А.С.Синдеевым, Г.В.Ивановым, В.Л.Клишевичем, Р.К. Грегайтис, В.И.Котельниковым, Л.С.Богомольной, И. Г.Ляпиче-вым, В. В. Ждановым, В.Н.Швановым, И.Д.Македоном за что автор игл искренне признателен. Работа выполнена под руководством А.Е.Дов-яикова, которому диссертант выражает искреннюю благодарность.

Заключение Диссертация по теме "Общая и региональная геология", Кнауф, Владимир Владимирович

ВЫВОДЫ

В соответствии с поставленными задачами, результаты работ в хребтах Кичик-Алай и Нуратау имеют геологический и методический аспекты:

1. Установлено, что метаморфические сланцы зеленосланцевой фации канской и маджерумской "свит" образованы в результате наложения метаморфизма на среднепалеозойские толщи и имеют, следовательно, такой же возраст, какой имеют их неизмененные аналоги.

Терригенные и подстилающие их вулканогенные породы канской "свиты" тесно связаны с налегающей лудловско-эйфельской каиндинской свитой и имеют силурийский возраст.

Метаморфические сланцы маджерумской "свиты" синхронны переходящим в них по простиранию вулканогенно-осадочным отложениям верхнего силура.

Обе "свиты" являются метаморфизованными отложениями герцин-ского геосинклинального комплекса.

2. Кадская и каиндинская свиты образуют особый тип разреза среднепалеозойских отложений, отличающийся от смежного вулканогенного разреза киргизатинского типа, и, принадлежащий осевой зоне Охнинско-Талдыкского синклинория.

3. Объемная форма областей проявления метаморфизма представляет собой своды, вытянутые согласно общему простиранию и расположенные в приосевых частях Охнинско-Талдыкской и Сентяб-Сулуклинской структур. Своды осложнены "выступами" и "провалами". При погружениях и воздыманиях "шарнира" свода зоны эпигенеза и метаморфизма круто пересекают простирания пород, причем увеличение степени метаморфизма наблюдается сверху вниз гипсометрически. Эти пространственные соотношения свидетельствуют о том, что факторы метаморфизма воздействовали из глубины, распространялись к поверхности и проявлялись в областях максимальных динамических напряжений, вызванных складчатым процессом.

4. В осевых зонах Охнинско-Талдыкского и Сентяб-Сулуклин-ского синклинориев метаморфизму подвергались среднепалеозойские толщи различного возраста. Поэтому время протекания процессов метаморфизма приходится по крайней мере на вторую половину среднего палеозоя и определяется временем формирования складчатой структуры этих районов.

5. Разработаны методические приемы, позволяющие сопоставлять породы и разрезы неоднородно метаморфизованных толщ и даже неизмененные породы с их метаморфическими аналогами.

В основе методики лежит пересчет химических анализов пород на количества реперных минералов и последующее выделение химико-минералогических типов пород. Химико-минералогические типы в дальнейшем используются в качестве единичных подразделений для изучения и сопоставления разрезов, а также для детального картирования неоднородно метаморфизованных толщ.

6. Установлено, что коэффициент распределения алюминия СКр) между хлоритом и слюдой описывается уравнением:

Кр = (Ссл)0-579 : с^ = 0.419

В этом выражении показатель степени (0.579) учитывает влияние состава породы на величину Кр.

Поскольку установлена зависимость Кр от состава породы, то становится возможным в условных единицах и а сл , как функциях только Р и Т формирования пород, определять степень их метаморфизма.

7. Анализ изученного метаморфогенного парагенезиса минералов, включающего щелочной амфибол (винчит), показывает, что при условиях совместимых с состоянием термодинамической равновесности данного парагенезиса в области его существования, щелочность амфибола определяется исключительно особенностями химического состава пород и не зависит от Р-Т условий метаморфизма.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Кнауф, Владимир Владимирович, Ленинград

1. Бакиров А. Б. Тектоническая позиция метаморфических комплексов Тянь-Шаня. Фрунзе, "Илим", 1978, 260 с.

2. Бакиров А.Б., Добрецов Н.Л. Метаморфические комплексы восточной части Средней Азии. Фрунзе, "Илим", 1972, 134 с.

3. Белькова Л.Н., Огнев Н.В., Кангро О.Г. Докембрий Южного Тянь-Шаня и Кызиылкумов. М., "Недра", 1972, 130 с.

4. Головин В. Е., Корчевская Ю. Г., Салов П. И. Литолого-пет-рографические особенности иттунысайской свиты. В сб. "Вопросы петрографии и геологии Узбекистана", Ташкент, изд. ТАШПИ игл. Бе-руни, 1982, 180 с.

5. Горянов В.Б., Клшпевич В.Л., Котельников В.И. Фомчен-ко Л.В., Яговкин A.B. О возрасте некоторых метаморфических серий Южного Тянь-Шаня. "Вестник ЛГУ"", 1973, tè 18, с. 62-71.

6. Горянов В.Б., Котельников В.И., Верба 10.Л. Надзелено-сланцевые толщи в Ферганской секторе Южного Тянь-Шаня и проблема возраста метаморфизма канской и майлисуйской свит. Вопросы региональной геологии. Изд-во ЛГУ, 1983, вып. 3, с. 153-177.

7. Граувакки. М. "Наука", 1972, 318 с.

8. Дир 7.А., Хаун P.A., Зусман Дж. Породообразующие минералы. М., Мир, 1966, т. 1-5, 406 с.

9. Добрецов Н.Л. Глаукофановые и эклогит-глаукофан-слан-цевые комплексы СССР. Новосибирск "Наука", 1974 , 372 с.

10. Добрецов Н.Л., Соболев B.C., Хлестов В.В. Фации метаморфизма высоких давлений. М., "Недра", 1974', 324 с.

11. Довжиков А.Е. Тектоника Южного Тянь-Шаня. М., "Недра", 1977, 170 с.

12. Довжиков А.Е., Кнауф В.В., Шванов В.Н, Геологические особенности метаморфических и переходных к ним зон на территории Южного Тянь-Шаня. "Вестник ЛГУ", 1981, В 6, с. 41-48.

13. Довжиков А.Е., Иванов Г.В., Кнауф В.В. Структурное положение и возраст зеленосланцевых толщ Южного Тянь-Шаня. Сов. геология, 1984, В 3, с. 71-76.

14. Докембрий Средней Азии. Л., "Недра", 1982, 263 с. .

15. Зарайский Г.П., Балашов В.Н. Тепловое разуплотнение горных пород как фактор формирования гидротермальных месторождений. "Геология рудных месторождений", 1981, гё 6, с. 57-64.

16. Каледа Г. А. Девонские отложения Южной Ферганы. В книмге "Вопросы геологии Южного Тянь-Шаня". Изд-во Львовского Университета, 1960, с. 185-237.

17. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. М., "Химия", 1975, 582 с.

18. Клишевич В.Л., Назаров Б.Б., 1^щин С.Н., Клишевич И.А. Возраст и условия образования кремнистых толщ Алайского хребта. Сов. геология, 1977, с. 116-122.

19. Кнауф В. В. Методика расчленения неоднородно метаморфи-зованных толщ, сложенных породами близкого химического состава. "Записки ВМ0", 1981, вып. 3, с. 290-297.

20. Кнауф В.В. Зависимость количества и состава минералов парагенезиса от состава породы и возможности минеральной тер-мобарометрии. "Записки Ш0", 1982, вып. 4, с. 473-479.

21. Копелиович А.В. Эпигенез древних толщ юго-запада Русской платформы. М., "Наука", 1965, 312 с.

22. Коржинский Д.С. 0 числе факторов состояния систем. Ответ И.В.Александрову. "Геохимия", 1958, №5, с. 503-505.

23. Коржинской Д.С. Теоретические основы анализа парагене-зисов минералов. М., "Наука", 1973, 288 с.

24. Коссовская А. Г. Минералогия терригенного мезозойского комплекса Вилюйской впадины Западного Верхоянья. М., Изд. АН1. СССР, 1962, 180 с.

25. Коссовская А. Г., Логвиненко Н.Б., Шутов Б. Д. О стадиях формирования и изменения терригенных пород. ДАН СССР, 1957,т. 116, J6 2, с. 293-296.

26. Коссовская А.Г., Щутов Б.Д. О корреляции зон регионального эпигенеза и метагенеза в терригенных и вулканогенных породах. ДАН СССР, 196I, т. 139, JS 3, с. 217-224.

27. Коссовская А.Г., Шутов В.Д. О минеральных фациях и зонах регионального эпигенеза в терригенных и вулканогенно-осадоч-ных породах. В кн. "Вулканогенно-осадочные формации и полезные ископаемые". М., 1965, с. 80-92.

28. Котельников В.И. Некоторые вопросы истории формирования герцинской структуры туркестанского и Алайского хребтов. В кн. "Тектоника и стратиграфия палеозойских и мезозойских толщ Южного Тянь-Шаня и Памира". Л., Труды ВСЕМ, 1976, том 224,с. 69-88.

29. Котов И.В. Термодинамика процессов ката- и метагенеза (по экспериментальным и природным данным). В кн. "Термодинамический режим метаморфизма". М., "Наука", 1976, с. 82-93.

30. Логвиненко Н.В. Постдиагенетические преобразования осадочных пород. Л., "Недра", 1968, 127 с.

31. Миллер Р., Кан Дгк. Статистический анализ в геологических науках. М., "Мир", 1965, 473 с.

32. Мушкин Н.В., Старцев O.A., Корсаков B.C. Офиолитовые пояса и глаукафановые сланцы западной части Южного Тянь-Шаня.' ДАН СССР, 1971, т. 202, J5 2, с. 437-442.

33. Наливкин Д.В. "Очерк геологии Туркестана". Ташкент, Туркпечать, 1926, 184 с.

34. Неелов А.Н. Химическая классификация осадочных пород для изучения метаморфических комплексов докембрия. Апатиты,1977, 82 с.

35. Неелов А.Н., Милькевич Р. И. Петрохимия метаморфических комплексов Восточной Сибири. М.', "Наука", 1978, 237 с.

36. Николаев В.А. О закономерностях развития структурно-фациальных зон в подвижных поясах земной коры. "Сов. геология", 1944, сб. I, с. 19-27.

37. Николаев В.А. О некоторых чертах строения и развития структурно-фациальных зон в подвижных поясах земной коры. Изв. АН СССР, серия геология, 1953, Л 2, с. 19-36.

38. Николаев В.А. О вариантности природных систем и применении к ним правила фаз. "Записки НЛО", часть 87, вып. 3, 1958, с. 156-182.

39. Ормонт Б. Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников. М., "Высшая школа", 1973, 655 с.

40. Перчук Л.Л. Равновесия породообразующих минералов. М., "Наука", 1970, 425 с.

41. Попов В.И. История депрессий и поднятий Западного Тянь-Шаня. Ташкент, изд.ком.наук Узб.ССР, 1938, 415 с.

42. Поршняков Г.С. Герциниды Алая и смежных районов Южного Тянь-Шаня. Изд. ЛГУ, 1973, 215 с.

43. Предовский A.A. Геохимическая реконструкция первичного состава метаморфизованных вулканогенно-осадочных формаций докембрия. Апатиты, 1970, 132 с.

44. Пятков К.К., Пяновская И. А., Бухарин А.К. О возрасте метаморфических толщ Западного Узбекистана. В кн. "К проблеме связи Урала и Тянь-Шаня". Алма-Ата, "Наука", 1969, 194 с.

45. Резвой Д.П. Тектоника восточной части Туркестано-Алайс-кой горной системы. В кн. "Вопросы геологии Юг/лого Тянь-Шаня,т. I, изд. Львовск.гос.ун-та, 1959, 370 с.

46. Резвой Д.П. К проблеме "шарьяжей" в Алайском хребте.

47. Бюл. МОИП, т. 74, отд.геол., 1969, I, с. 153-156.

48. Рикитаке Т. Предсказание землетрясений. М., "Мир", 1979, 388 с.

49. Сборник научных программ на Фортране. М., "Статистика", 1974, вып. 2, 221 с.

50. Сиверцева И. А., Иванов В.Н. Палинологические определения среднепалеозойского возраста метаморфических сланцев в Южном Тянь-Шане. Вестн. ЛГУ, 1977, № 24, с. 136-138.

51. Синицин Н.М. Тетоника горного обрамления Ферганы. Изд. ЛГУ, i960, 218 с.

52. Смирнов H.A. Нуратинские горы. М., "Геология Уз. ССР", т. 3, 1937, 279 с.

53. Старцев O.A., Мушкин И.В. Тектоническое размещение, вещественный состав и глаукафановый метаморфизм иттунысайской свиты Северного Нуратау (Южный Тянь-Шань). ДАН СССР, 1973, т.213, гё 3, с. 673-676.

54. Хорева Б.Я. О значении полиметаморфизма при решении вопроса о возрасте метаморфических комплексов складчатых областей. Л.," Труды ВСЕШТ, 1962, т. 73, с. 81-86.

55. Хорева Б. Я. Геологические аспекты регионального метаморфизма и принципы расчленения докембрийских метаморфических толщ. В кн. Магматизм, метаморфизм и оруденение. Фрунзе, 1978, с. 167-182.

56. Хорева Б.Я., Блюман Б. А. Полголетаморфические комплексы докембрийского фундамента палеозойских и мезозойских складчатых областей Средней Азии. Л., "Недра", 1974, 215 с.

57. Швадов В.Н. Определение минеральных типов песчаных пород по их химическому составу. Сов. геология, 1974 т. 3 с.60-73.

58. Шванов В.Н. Терригенные комплексы и "зеленые сланцы" палеозойской геосинклинали Южного Тянь-Шаня. Автореферат дис.на соиск. учен, степени д-ра геол.-минер.наук, Л., 1980.

59. Шванов B.ÏÏ. Литоформационные корреляции терригенных и метаморфических толщ. Юнный Тянь-Шань. Л., Изд-во Л1У, 1983, 214 с.

60. Шванов В.Н., Котов Н.В. Геология и Т-Р параметры метаморфизма толщ в синформных структурах Южного Тянь-Шаня. 'Теология и геофизика", 1979, В 4, с. 85-93.

61. Шванов В.Н., Нгуен Бьеу, Кнауф В.В. Литология и метаморфизм терригенных толщ северного склона 1йссарского хребта. В сб. Тектоника и стратиграфия палеозойских и мезозойских толщ Южного Тянь-Шаня и Памира. Л., Труды НЗЕГЕИ, 1976, т. 224,с. 54-69.

62. Эйби Дж.А. Землетрясения. М., "Недра", 1982, 264 с.52. 0*лее W. Fv Jtv Scholz. С.й. in the fzactu7-eof е. г/statine госкс. J. Geoph . R.eçJ9U, a/H ^ 5939-394*.6 3. vfooJ H-J. Maïiix methoJç crn<d pAaïe tuée йо

63. Jui^Zn . cjeoâ. coYijjieçe. of 2 3 -J s*!4iont A/a.,9a, vo£.£, p ЛГ-*¥в.6/j. WiZ-uirani S. Т-zanS fo?/nation ¡/¿/ca i*nc(j>? tÀe^rrya £

64. C.onJit;ohS. 77,J. of Eaztb -Те/ /V^oya ¿¿n. I9U,VoJ.JA л/ipf /1-26 é5~. /</. Pole spacsL -г^с/ие^/ои ùtn J andsiott-ei.