Формации начальных этапов развития геосинклиналей (на примере каледонид Казахстана, Алтае-Саянской области и Западной Монголии)

Прогресс в разработке представлений об океанической природе ге осинклиналей (Пейве и др., 1972, 1976) заставляет обратить особое внимание на вещественный состав раннегеосинклинальных формаций и условия их накопления. Опираясь на изучение состава этих формаций на конкретных примерах, охватывающих всю совокупность процессов вулканизма, осадконакопления и палеогеографии крупных геосинклинальных бассейнов, можно предпринять попытку воссоздать их былую морфологию, выявить черты сходства и различия геосинклиналей на ранних этапах развития и провести некоторые сравнения их с современными океаническими бассейнами, имея ввиду дальнейшее совершенствование современной теории геосинклиналей. В настоящее время на коплен огромный фактический материал, характеризующий строение и условия образования разнообразных раннегеосинклинальных формаций и, таким образом, назрела необходимость в обобщении этих данных и типизации главных раннегеосинклинальных формаций для разработки общих проблем седиментации, вулканизма, геотектоники и прикладной геологии складчатых областей. Возникшая в последние десятилетия задача подведения итогов в области изучения раннегеосинклинальных формаций определила, следовательно, постановку работы и ее актуальность.

Основные задачи исследования. Большим успехом в развитии теории геосинклиналей явилось установление в пределах складчатых поясов палеоаналогов коры океанического типа. Как следствие этого открытия, возникло и плодотворно развивается представление о океанической природе эвгеосинклиналей и о геосинклинальном процессе, как процессе превращения океанического типа строения коры в кору континентальную (Пейве, 1969, Пейве и др., 1976, Тектоника Северной Евразии, 1980 и др.,). Это открытие значительно расширило во зможности актуалистического подхода к изучению геосинклинальных областей. Однако, на первом этапе изучения проводилось тождество между современным океаном и палеоструктурой с корой океанического типа. Между тем, по мере накопления фактического материала, выяснилось, что отдельные эвгеосинклинальные прогибы существенно различаются между собой как по формационному выполнению, так и по характеру вулканизма. С другой стороны были установлены существенные различия в особенностях вулканизма и составе осадков многих эвгеосинклиналей и современных океанов.

Накопившийся фактический, в значительной степени разрозненный, материал делает необходимым провести более строгое и комплексное изучение характера вулканизма и осадконакопления древних эвгеосин-клинальных бассейнов, их палеогеографии и морфологии с целью типизации древних структур с корой океанического и переходного типов и сравнения выделенных типов с современными аналогами — океанами, окраинными и внутренними морями, а также континентальными рифтами. Эти проблемы сравнения, решение которых необходимо для дальнейшего развития теории геосинклиналей, и являлись главной задачей исследования. Для решения этих проблем наиболее плодот©ворным представляется метод сравнительного формационного анализа. Были изучены вулканогенные, кремнистые, карбонатные^терригенные раннегеосинклинальные формации каледонид Казахстана, Алтае-Саян-ской области и Западной Монголии. При этом главное внимание уделялось вещественному составу пород, анализу возможного источника слагающего их вещества, генетическим типам и фациям отложенийанализу формационных рядов, характеризующих различные структурные зоны каледонского бассейна. Полученные данные использованы для реконструкции палеогеографии, морфологии и истории развития каледонских бассейнов Азии, выделения их типов, а также выяснения черт сходства и отличия с современными структурами.

Такой сравнительный анализ древних и современных структур порождает еще одну проблему: выявленные отличия могут объясняться не принципиальными структурными различиями, а эволюцией во времени процессов вулканизма и связей вулканизма с осадконакоплением. Поэтому второй задачей работы было уточнение парагенетичес-ких связей осадконакопления, особенно кремненакопления с тем или иным типом вулканизма.

Третьей задачей исследования* помогающей решению первых двух, а также имеющей важное практическое значение, являлось выявление условий образования и структурной приуроченности полезных ископаемых (фосфоритов, баритов, ванадиевых руд), генетически связанных с раннегеосинклинальными формациями.

Самостоятельную задачу представляло собой обобщение огромного фактического материала по раннегеосинклинальным формациям одной из крупнейших складчатых областей. Это позволило провести типизацию формаций и дать характеристику главных типов. Полученные в результате данные необходимы при составлении палеотектонических, палеоформационных и металлогенетических карт каледонид Азии, а «также могут быть использованы при тектоническом районировании других складчатых областей.

Автор занимался изучением раннегеосинклинальных формаций на протяжении двадцати лет и основные результаты его исследований легли в основу настоящей работы. Полевые работы (крупномасштабная геологическая съемка, стратиграфические и литологические исследования) проводились в различных районах Центрального Казахстана и Западной Монголии.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований впервые обобщен материал по вещественному составу, строению, генетическим типам отложений и условиям образования спилит-диаба-зовых, кремнистых, карбонатных и терригенных формаций, сформированных на начальных этапах развития в каледонской геосинклинальной области, охватывающей Центральный Казахстан, Алтае-Саянскую область и Западную Монголию. Выявлены типы вертикальных формаци-онных рядов, характеризующих различные структурные зоны изучетной геосинклинальной области. Анализ особенностей строений этих рядов, их взаимного расположения и состава подстилающего фундамента позволили выделить в пределах каледонид Азии пять типов структур или бассейнов, в которых накапливались раннегеосинкли-нальные формации, проследить их историю и провести сравнение с современными структурами с корой океанического и переходного типов. При анализе раннегеосинклинального вулканизма выявлена общая петрохимическая зональность вулканитов, по своей направленности сходная с аналогичным изменением химизма вулканитов на линии океан — континент.

На конкретных примерах прослежена связь осадконакопления и вулканизма. В результате получило дальнейшее развитие представление об определяющем значении эндогенных источников вещества при накоплении кремнистых пород и связанных с ними фосфатных, ванадиевых и баритовых руд. Показана фациальная и структурная приуроченность различных типов кремнистых, карбонатных, терригенных и тефроген-ных отложений.

Работа состоит из УШ глав (помимо введения и заключения), имеет объем страниц, сопровождается 120 иллюстрациями, 36 таблицами и списком литературы, содержащим 358 названий. В первой главе рассмотрена методика изучения формаций, на ряде примеров разобраны сложные случаи выделения раннегеосинклинальных формаций. Во второй главе кратко охарактеризовано геологическое строение каледонид Казахстана, Алтае-Саянской области и Западной Монголии. Главы 1-У1 содержат детальное описание вещественного состава, строения и условий накопления вулканогенных (гл. Ш), кремнистых (гл. 1У), карбонатных (гл. У) и терригенных (гл. У1) раннегеосинклинальных формаций. Седьмая глава посвящена анализу вертикальных формационных рядов, характеризующих начальный этап развития структурных зон древней геосинклинальной области, выделены типы бассейнов, кратко рассмотрена история их развития, В главе УШ проведено сравнение каледонских бассейнов Азии с аналогами в других геосинклиналвх и современных структурах с корой океанического и переходного типов. В заключении сформулированы основные выводы.

Практическое значение работы. Полученные результаты по обобщению материалов о закономерностях строения, генезисе и структурной приуроченности различных раннегеосинклинальных формаций имеют практическое значение при составлении палеотектонических, палеогеографических и. металлогенетических карт, а также для выяснения перспектив поисков полезных ископаемых, генетически связанных с ран-негеосинклинальными формациями.

Апробация работы проводилась неоднократно. На тему диссертации опубликовано 20 работ, в том числе одна монография и шесть статей на английском языке. Защищаемые положения докладывались на Всесоюзных совещаниях, посвященных проблемам учения о формациях и вулканогенному литогенезу. Работа выполнена в Лаборатории литологии вулканогенно-осадочных формаций Геологического института АН СССР, руководимой И. В. Хворовой, в плане темы института: «Формации и структуры ранних этапов развития геосинклинальных областей и современных океанов», возглавляемой Ю. М. Пущаровским и И. В. Хворовой. Многие вопросы, затрагиваемые в работе, обсуждались с П. П. Тимофеевым, И. В. Хворовой, Ю. М. Пущаровским, Н. А. Штрейсом, А.А.Моссаковс-ким, В. Н. Григорьевым, Е. В. Шанцером, Н. Г. Бродской, Б. П. Золотаревым, М. Н. Ильинской, А. Б. Дергуновым, С. Г. Самыгиным, сотрудниками Центрально-КазахстанскоЙ экспедиции МГУ — Ю. А. Зайцевым, М. З. Новиковой, Н. А. Герасимовой, О. В. Минервиным, Э. М. Спиридоновым, которым автор признателен за ценные замечания и приносит большую благодаргость.

Химические анализы выполнялись в лабораториях Геологического шстнтута (рук. Д. ЯЛопоров) и Киевского Государственного Универ-(итета (рук. В.Ф.Антоненко). Полуколичественные спектральные ана-шзы изготовлены в ЦГХЛ ВДПГО (рук. Брюхов В.И.), термические — в габоратории Геологического института (рук. Т.В.Далматов).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Проведенное исследование формаций каледонид Азии, типичных не только для рассматриваемого региона, но и для складчатых областей вообще, позволил прийти к следующим основным выводам, имеющим значение как для развития современной теории геосинклиналей, так и для понимания древних процессов осадконакопления и вулканизма.

1. Проведено формационное расчленение геосинклинальных отложений Центрального Казахстана и сопоставление выделенных формаций с геосинклинальными формациями каледонид Алтае-Саянской области и и Западной Монголии.

2. На основании собственных исследований автора и имеющихся опубликованных данных детально описаны состав, строение и условия образования раннегеосинклинальных вулканогенных, кремнистых, карбонатных и терригенных формаций каледонид Казахстана, Алтае-Саянской области и Западной Монголии.

3. Выделены восемь типов формационных рядов, характеризующих соответствующие им структурно-формационные зоны в каледонидах Азии и показывающих структурную неоднородность этой области уже в начале своего развития.

Выделено пять типов структур или бассейнов, в которых накапливались раннегеосинклинальные формации: палеоокеан, малый океанический бассейн, внутреннее море, континентальный рифт и эпико-нтинентальное шельфовое море. Каждая структура характеризуется определенным типом строения коры, формационными рядами, а также отличается особенностями вулканизма и осадконакопления.

5. Каледонские структуры существенно отличаются от современных аналогов как некоторыми особенностями строения, так и спецификой-осадконакопления и вулканизма. Наиболее существенным отличием, во многом определяющим все другие, являются отличия базальтового вулканизма. Базальты каледонского палеоокеана, по сравнению с базальтами современных океанов, менее магнезиальны, обеднены хромом никелем и обогащены калием, стронцием и барием. Это позволяет утверждать, что базальты океанической коры каледонского палеоокеана обладали специфическим составом и формировались при иных физико-химических параметрах, чем базальты океанической коры современных океанов.

6. Состав раннегеосинклинальных базальтов существенно отличается от состава базальтов современных структур с корой океанического типа. Однако тенденция латерального изменения химического состава вулканитов в пределах каледонского палеоокеана, также как в ряду каледонский палеоокеан-малый океанический бассейн.

— 476 внутренний бассейнконтинентальный рифт сходны с закономерностями изменения состава вулканитов в современных структурах океанов и их окраин. Этим доказываются определенные черты сходства между рассмотренными геосинклинальными бассейнами и современными океанами с их окраинами. Сходство этих тенденций позволяет выявлять древние аналоги современных структур.

7. На раннегеосинклинальное осадконакопление существенное влияние оказывали эндогенные процессы. Образование фтанитов (углеродно то-кремнис тых сланцев), по-видимому, генетически связано с проникновением по разломам, ограничивающим рифтогенные структуры, глубинного мантийного восстановленного флюида. Наиболее высокие концентрации редких металлов во фтанитах приурочены к зонам дис.

-^ПРОНИКНО^&ННЯ локаций, служащих путямиНяантийного флюида. Кремнезем яшм является конечным продуктом дифференциации магм, извержение которых привело к накоплению спилито-диабазовых формаций повышенной ще-., лочности. Фосфориты и алюмофосфаты имеют эксгаляционно-осадочный генезис и парагенетически связаны с накоплением фтанитов. Однако обилие кремнезема подавляло накопление фосфатов: крупные их концентрации приурочены к зонам конседиментационных дислокаций на палеошельфах и верхних частях континентальных склонов, в зонах накопления кремнисто-карбонатных формаций.