Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткая тектоническая характеристика, основные проблемы и возможные методы их решения .
Палеомагаитная изученность.
Объекты исследования.
Методика исследования 9
Глава 2. Северный Тянь-Шань 36
Глава 3. Южный Урал ордовик-силур 58
Девон 81
Глава 4. Анализ палеомагнитных данных 100
Глава 5. Палеомагаитные данные и магнито-тектонические реконструкции 120
Заключение.
Основные выводы 138
Литература 139
- Краткая тектоническая характеристика, основные проблемы и возможные методы их решения
- Северный Тянь-Шань
- Южный Урал ордовик-силур
- Палеомагаитные данные и магнито-тектонические реконструкции
Введение к работе
Актуальность. Восстановление истории развития земной коры в прошлом -одна из главнейших задач тектонической науки. В рамках этих исследований большое внимание в настоящее время уделяется реконструкции положений микроконтинентов, островных дуг и др. структур в палеозойском океане. Обилие таких реконструкций, часто значительно различающихся, свидетельствует о необходимости привлечения к анализу, помимо геологических, дополнительных данных, с помощью которых можно более определенно судить о положении, в частности - широтном, включаемых в построение объектов. К таким данным, несомненно, относятся палеомагнитные данные. К сожалению, для раннего палеозоя современных палеомагнитных данных либо критически мало, либо для ряда объектов они вообще отсутствуют.
В настоящее время, как и на время начала этих работ, нет единых представлений на развитие Урала и Северного Тянь-Шаня в раннем - среднем палеозое. Существующие тектонические реконструкции палеозойского бассейна неоднозначны (Зоненшайн и др., 1990; Хаин, Сеславинский, 1991; Берзин, Добрецов, 1993; Моссаковский и др., 1993; Шенгер и др., 1994; Диденко и др., 1994; Sengor & Natal'in, 1996; Буслов, 1998; Бочкарев, Язева, 2000; Пучков, 2000; Filippova et al, 2001; Куренков и др., 2002; и многие другие). Анализ современных построений указывает, что существующий комплекс данных не полон. Открытым остается вопрос о положении многих террейнов, включая микроконтиненты и островные дуги, входивших в состав палеозойских бассейнов. В частности, ширина Уральского палеобассейна в ордовике, силуре и девоне не ясна. Не вполне понятно и его простирание в это время. Не определено положение островных дуг и микроконтинентов в среднем палеозое в Уральском палеобассейне, существующие реконструкции данных объектов существенно разнятся. Спорно положение всех террейнов, слагающих Северный Тянь-Шань, включая и положение бассейнов в раннем палеозое. Только частично решен вопрос о положении в позднем ордовике -среднем палеозое такого ключевого объекта для реконструкции палеозоя, как Казахстано-Киргизский микроконтинент. Его эволюция и кинематика являются крайне важными для понимания геодинамической истории развития как Уральского, так и Северно-Тянь-шаньского сегмента Урало-Монгольского складчатого пояса. Получение результатов палеомагнитных исследований, которые позволят решить некоторые из этих проблем, несомненно, актуально для понимания палеозойской кинематики вышеупомянутых террейнов. Следует отметить, что полученные палеомагнитные данные помогут тестировать уже существующие тектонические реконструкции, что представляется весьма важным.
В связи с этим, получение палеомагнитных данных, необходимых для уточнения палеозойских реконструкций Тянь-Шаня и Урала, принадлежащих западному сегменту Урало-Монгольского складчатого пояса, отдельные части которого входили в состав палеозойского океана и его обрамления, несомненно, является актуальным.
Цель и задачи исследования. Цель работы - получение новых палеомагнитных данных для раннего и среднего палеозоя и, с их помощью, выяснение положения (в первую очередь - широтного) некоторых микроконтинентов и островных дуг Урала и Северного Тянь-Шаня и восстановление их кинематики в это время. Таким образом, работа имеет палеомагнитно-тектоническую направленность - палеомагнитные результаты прилагаются к решению тектонических задач, позволяя получить количественную оценку минимального (меридионального) перемещения отдельных тектонических блоков исследуемых регионов.
Для решения задачи было необходимо следующее:
Провести палеомагнитные исследования раннепалеозойских и среднепалеозойских комплексов на Южном Урале и Северном Тянь-Шане с использованием современных методик.
Обобщить и дать оценку имеющимся палеомагнитным данным по району исследований (по целенаправленно выбранному объекту, т.е. микроконтиненту, островной дуге и т.п.) Южного Урала и Северного Тянь-Шаня и, в том случае, когда это является необходимым, по сопредельным регионам, и использовать эти данные для геодинамических построений.
Сравнить полученные в процессе исследования палеошироты с палеоширотами различных палеозойских террейнов рассматриваемых участков Урало-Монгольского складчатого пояса в основных существующих реконструкциях.
Фактический материал, составивший основу настоящей работы, был получен при изучении коллекций, собранных в 1995 - 2001 гг. на Северном Тянь-Шане, где были проведены исследования нижнепалеозойских комплексов, а также на Южном Урале и на сопредельной территории Казахстана, где были проведены исследования нижнесреднепалеозойских комплексов в 1997 - 2000 годах. Основу данной работы составляют результаты, полученные при изучении десяти палеомагнитных коллекций, отобранных автором, B.C. Буртманом и С.А. Куренковым. Все коллекции изучены автором. Всего было изучено на Тянь-Шане 210 ориентированных образцов (обнажения Кара-Катты-Байсоба и Каинды), на
Урале - 663 (обнажения Сибай, Тобол, Варна, Багаряк, Тогузак, Юрюзань и Ката). Результаты, пригодные для магнито-тектонических реконструкций, удалось получить по 604 образцам. В работе представлены как опубликованные палеомагнитные данные, так и данные, не вошедшие в публикации. Обн. Кара-Катты-Байсоба принадлежит Восточно-Присонкульскому участку Киргиз-Терскейской офиолитовой зоны (хр. Кара-Джорго, Карра-Катты), обн. Каинды относится к участку молассы на западе центральной части Иссык-Кульского раннепалеозойского террейна (долины рек Чон-Каинды и Чолок-Каинды). Обн. Сибай расположено в Магнитогорской зоне; обн. Варна, Багаряк, Тогузак принадлежат Восточно-Уральской зоне, обнажение Тобол находится в Зауральской зоне, обнажения Ката и Юрюзань - на востоке Восточно-Европейского континента (ВЕК)).
Отбор образцов проводился с учетом возможности использования полевых методов определения возраста намагниченности, лабораторные исследования проводились по стандартной современной методике (Палеомагнитология, 1982; Шипунов, 1993; Печерский и др., 1995; McFadden & Jones, 1981; Enkin, 1990, 1994; McFadden & McElhinny, 1988; и др.) в лаборатории палеомагнетизма Геологического института РАН.
Личный вклад автора;
Получены новые палеомагнитные результаты для раннего и среднего палеозоя Южного Урала (Восточно-Уральский микроконтинент, среднепалеозойские островные дуги, среднепалеозойская уральская окраина Казахстанского террейна и уральская окраина Восточно-Европейского континента) и для раннего палеозоя Северного Тянь-Шаня (Иссык-Кульский микроконтинент и части океанической коры Терскейского бассейна).
На основе палеомагнитных данных сделаны выводы о возможном движении исследованных террейнов в палеозое.
Проведен анализ палеомагнитных данных для изученных объектов Северного Тянь-Шаня и Южного Урала в приложении к существующим геодинамическим реконструкциям.
Научная новизна и значимость. Представленная работа содержит новые, в ряде случаев единственные палеомагнитные данные для палеозоя Северного Тянь-Шаня и Урала. На основании этих данных: 1. Определена ширина Туркестанского и Уральского палеоокеана (вдоль палеомеридиана). Установлено, что ширина Уральского палеобассейна в девоне была больше предполагаемой. 2. Определено палеоширотное положение Восточно-Уральского микроконтинента в среднем-позднем ордовике. 3. Установлено положение Восточно-Уральского микроконтинента в раннем силуре. 4. Установлено палеоширотное положение Иссык-Кульского микроконтинента в среднем ордовике.
Проведено сопоставление определенных по палеомапштным данным широтного положения изученных объектов с их положением на основных магнито -тектонических реконструкциях.
Таким образом, данные, представленные в этой работе, позволяют существенно уточнить реконструкцию палеозоя западного сегмента Урало-Монгольского складчатого пояса.
Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для геодинамических реконструкций Тянь-Шаня и Урала в палеозое, при проведении палеомагнитных исследований в изученных регионах и при направленном решении региональных задач при комплексных геологических исследованиях.
Апробаиия. Основные результаты, представленные в диссертации, неоднократно докладывались на Всероссийских совещаниях по магнетизму горных пород и палеомагнетизму (Обсерватория Борок), на 3rd International Conference "Problems of Geocosmos", на 7-й Международной конференции по тектонике плит им. Л.П.Зоненшайна 2001, на Конференции по наукам о Земле: геология, геохимия, геофизика, посвященной 10-летию РФФИ (2002 год), на ежегодных Общероссийских тектонических совещаниях. Основные материалы опубликованы в пяти статьях в российских журналах.
Благодарности. Работа была выполнена в лаборатории палеомагнетизма Геологического института РАН. Финансовая поддержка полевых и лабораторных исследований осуществлялась интеграционной программой фундаментальных исследований ОНЗ РАН и СО РАН (№10): "Центрально-Азиатский подвижный пояс: геодинамика и этапы формирования земной коры"; РФФИ (гранты № 97-05-65084,98-05-64254,06-05-64352), 6-м конкурсом - экспертизой 1999 года научных проектов молодых ученых РАН № 306" и из бюджетных средств ГИН РАН.
Я глубоко благодарна моим научным руководителям B.C. Буртману и Г.З. Гурарию. Я очень признательна СВ. Шипунову за предоставление компьютерных программ и за внимание к моим данным. Хочется поблагодарить всех сотрудников лаборатории палеомагнетизма Геологического института РАН: М.Л. Баженова, Н.Я. Дворову, А.Н. Диденко, ОАКрежовских, Н.М. Левашову, В.М. Трубихина.
Автор выражает глубокую признательность Сергею Алексеевичу Куренкову, который, к сожалению, не дожил до завершения работы своей ученицы.
Отдельной благодарности заслуживает В.Ю. Водовозов. Я также очень признательна Г.Н. Петровой, Т.Н. Херасковой, М.В. Алексютину, В.Э. Павлову, Н.Б. Кузнецову, А.В. Гарбузенко, Н.В. Лубниной, В.Н. Вадковскому, Д.В. Коваленко, А.В. Миколайчуку, С.Г. Самыгину и тем многим, которые на разных этапах этой работы оказали мне неоценимую помощь и поддержку. Я очень ценю моральную поддержку Н.Б. Заборовской, В.А. Симонова, В.А. Большакова, О.А. Пилипенко, Г.А. Поспеловой, Е.А. Суминой, Е.М. Тесаковой.
Полученные палеомагнитные данные по обоим регионам позволяют оценить характеристики движения изученных участков в палеозое. Немногие палеомагнитные данные по этим регионам, из-за разной оценки полярности палеомагнитных направлений, существенно различаются в интерпретации, прежде всего это характерно для Тянь-Шаня. Автор при интерпретации палеомагнитных данных исходил как из принципа минимизации движения, так и из их унаследованного характера, т.е. минимального движения тектонических блоков вдоль палеомеридиана.
Следствием представленной работы являются тектонические выводы, сделанные на основе палеомагнитных данных, в приложении к истории развития исследованных регионов в палеозое, с использованием существующих реконструкций.
В первой главе приведена краткая тектоническая характеристика объектов исследования Урала и Северного Тянь-Шаня. Дан анализ некоторых наиболее поздних тектонических реконструкций этого обширного региона для палеозоя, проведен анализ его палеомагнитной изученности, обоснованы задачи и объекты исследования. Показаны основные проблемы, возникшие при решении первостепенных задач, непосредственно связанных с палеомагнитными исследованиями, в рамках существующих современных методик. Изложены основные проблемы тектонической интерпретации палеомагнитных данных (проблема определения полярности) и приведена методика полевых и лабораторных исследований.
Во второй главе приведены полученные палеомагнитные данные по Северному Тянь-Шаню. В главу включен краткий геологический очерк по каждому исследованному участку. Приведены принимаемые тектонические воззрения на развитие отдельных террейнов и палеозойского океанического бассейна, фрагменты которого в настоящий момент обнажены на Северном Тянь-Шане. В пределах бассейна выделены объекты палеомагнитного изучения - реликты коры океанического типа и осадочные комплексы микроконтинента. Для каждого объекта последовательно изложены палеомагнитные данные автора. Здесь и далее в работе в конце каждой палеомагнитной части приведено краткое резюме полученных результатов.
В третьей главе приведены полученные палеомагнитные данные по Уралу. В главе последовательно приведены данные по ордовику, силуру и девону. В первой части приведены данные по ордовику и силуру. Показан палеобассейн, и в его пределах выделены объекты изучения - континентальная окраина Восточно-Европейского континента (ВЕК) и микроконтинент. В главу включены краткие геологические очерки по каждому исследованному участку. Как и в предыдущей главе, после каждого объекта изложены палеомагнитные данные автора, включая краткое резюме по каждому участку. Во второй части главы приведены данные по девону. В пределах девонского палеобассейна выделены объекты исследования - континентальная окраина ВЕК, окраина Казахстанского микроконтинента и островная дуга.
Четвертая глава посвящена обсуждению палеомагнитных данных автора и тех данных, которые, по мнению автора, соответствуют современным требованиям при их применении к тектоническим построениям. Сформулированы основные тектонические выводы на основе полученных автором и использованных ею палеомагнитных данных других авторов по отдельным исследованным участкам рассмотренных объектов.
В пятой главе обсуждается широтное положение изученных объектов в приложении к имеющимся тектоническим реконструкциям, т.е. проводится сопоставление моих палеомагнитных данных с основными реконструкциями палеозоя, и в тех случаях, когда это возможно, дается качественная оценка движений исследуемых террейнов.
В Заключении приводятся основные выводы.
Краткая тектоническая характеристика, основные проблемы и возможные методы их решения
Геодинамические реконструкции Уральского сегмента Урало-Монгольского складчатого пояса отличаются несогласованностью множества позиций - Куренков и др. [2002], Пучков [2000], Бочкарев и др. [2000] и многие др. Основополагающие ключевые моменты, такие как время образования основных океанических бассейнов, положение микроконтинентов и островных дуг в палеозойском бассейне, простирание и положение крупных террейнов, включая крупные кратоны (даже Восточно-Европейский континент), как и их кинематика в палеозое, активно дискутируются. Океаническую историю развития Урало-Монгольского складчатого пояса в палеозое С.А. Куренков с соавторами [Куренков и др., 2002] делят на два этапа: 1 этап - время существования Палеоазиатского океана и 2 этап - постоянное раскрытие палеоокеанов тетического типа - Уральского, Туркестанского, Южно-Монгольского. Время раскрытия Уральского палеобассейна - средний ордовик. По мнению В.Н. Пучкова [Пучков, 2000], Уральский океан существовал с начала ордовика и закончил свое существование в карбоне. По версии С.Г. Самыгина [Самыгин, 2000], время раскрытия растягивается (кембрий-ордовик), но заложение палеобассейна произошло уже в венде. Если следовать представлениям В.Н. Пучкова [Пучков, 2000], последовательность событий в позднем докембрии - палеозое, приведших к формированию уральских структур, следующая: 1. Кадомская коллизионная орогения, тесно связанная с панафриканской, соединившая Восточно-Европейский, Сибирский и Гондванский континенты в суперконтинент. 2. Кембро-ордовикский рифтогенез, распад суперконтинента, формирование палеоокеанов Палеотетиса и Палеоуральского с рядом микроконтинентов. Одна из ветвей рифтовой системы идет параллельно Главному Уральскому разлому - возникает Палеоуральский океан с пассивной окраиной со стороны Балтии. 3. Образование силурийской островной дуги в Уральском океане. 4. Образование Ирендыкско-Магнитогорской дуги в девоне. 5. Столкновение Магнитогорской дуги с пассивной окраиной ВЕК, аккреция этой окраины и, как следствие, новая перестройка субдукционной системы. На Южном Урале начало коллизии в франском веке (D3). 6.
Возникновение на аккретированной границе ВЕК вулкано-плутонического пояса над зоной субдукции, падающей под этот континент, что привело в середине башкирского века к полному исчезновению реликтов океанической коры между южноуральской частью ВЕК и Казахстано - Киргизским континентом; образование короткоживующей зоны субдукции, падавшей от ВЕК. 7. С московского века - жесткая коллизия ВЕК и Казахстанского кратона и образование орогена, фактически эродированного к концу перми. Пик интенсивности коллизионных процессов смещался волнообразно к северу. Структурное районирование Урала с запада на восток по В.Н. Пучкову [Пучков, 2000] представляется следующим образом (см. рис. 1-1): 1 - Предуральский краевой прогиб, заполненный пермской молассой; 2 - Западноуральская мегазона с преобладающим развитием интенсивно смятых и надвинутых шельфовых и батиальных отложений палеозойского возраста; 3 - Центрально-Уральская мегазона, с широко развитым на поверхности докембрийскими образованьями. Центрально-Уральская мегазона с востока окаймлена Уралтауской зоной, формально в нее включенной, либо ограничена с востока сутурой Главного Уральского разлома (представлена в основном серпентинитовым меланжем); 4 - Тагило-Магнитогорская мегазона представлена на поверхности палеозойскими образованьями (офиолитами и т.д.). Эта мегазона ограничена сутурами с серпентинитовым меланжем. На Южном и Среднем Урале они имеют западное падение; 5 - Восточно-Уральская мегазона. Присутствие на поверхности сиалических комплексов, первоначально принадлежавших микроконтинентам (фрагменты докембрийской континентальной коры). Чехол слабо сохранившийся, в основном терригенно-карбонатный. В данной зоне присутствуют палеозойские океанические и островодужные комплексы, приуроченные с сутурам (или залегающие в аллохтонах). Это комплексы Восточно-Уральской и Денисовской зон; 6 - Зауральская мегазона, наиболее погруженная. Имеются терригенные каменноугольные и девонские отложения. Основной интерес для наших исследований представляют объекты, расположенные на восточной окраине ВЕК, в пределах Восточно-Уральской мегазоны и Тагило-Магнитогорской мегазоны (Магнитогорской зоны). Далее в работе мы более подробно остановимся именно на их основных тектонических и стратиграфических характеристиках. Восточно-Европейский континент. Достоверные кембрийские отложения на юго-востоке Восточно-Европейского континента на Урале практически отсутствуют. На западном склоне Урала нижнекембрийские образования известны лишь в Западно-Уральской мегазоне (Сакмарской зоне). Из наиболее древних палеозойских отложений широко распространены ордовикские породы. Так как для дальнейшего изложения это важно, упомянем, что в Вельской зоне (рис. 1-2) ордовик начинается с лландейло, залегая с глубоким размывом на рифейско-вендском комплексе; нижнеордовикские и лланвирнские осадки неизвестны [Стратиграфические схемы Урала, 1993]. Мощности меняются незакономерно, обычно от 10 до нескольких десятков метров, но в Юрюзанской мульде, возможно, превышают 1000 м [Краузе и др., 1961]. Палеогеографически карбонатно-терригенные толщи фиксируют шельф погруженной пассивной окраины ВЕК [Буш и др., 2000; Пучков, 2000; и др.]. В Сакмаро-Кракинской зоне ордовикские отложения накапливались в батиальных условиях на континентальном склоне.
Северный Тянь-Шань
Офиолитовые комплексы Северного Тянь-Шаня в основном имеют субширотное простирание. Выбранный для изучения объект сложен верхней частью офиолитовой ассоциации, характеризующейся хорошей, почти уникальной сохранностью. Отсутствие данных о месте образования офиолитов, что является очень интересным для восстановления динамики их движения, и их хорошая сохранность и послужили причиной выбора их в качестве объекта исследования. Участок Карра-Катты - Байсоба (Є3 - Оі). (ф=41,9 с.ш., А,=75,8 в.д.) Образцы были отобраны из полосчатого габбро, диабазов из даек и силлов и подушечных базальтов каракатинской свиты Киргиз-Терскейской тектонической зоны. Подушечные базальты отбирались на южном склоне хр. Карра-Катты, габбро и дайки - из Байсабинского массива в пределах северного склона хр. Кара-Джорго (рис. 2-1). Подушечно-трубовые базальты содержат линзы известняков, черных и серых кремней и по составу близки океаническим базальтам [Миколайчук и др., 1997]. Ранее предполагался раннекембрийский возраст данных образований, однако в настоящий момент считается, что их излияние произошло в позднем кембрии - раннем ордовике [Афимова и др., 1996; Миколайчук и др., 1997; Хераскова и др., 1987,1998; Максумова и др.,1998]. В верхней половине разреза каракатинской свиты появляются горизонты грязно-зеленых кремней, в которых собраны конодонты верхнего кембрия [Клишевич и др., 1995]. На южном склоне хребта Кара-Джорго в маломощной пачке яшм и туфосилицитов, перекрывающих пиллоу-базалыы каракатинской свиты, найдены конодонты аренигского возраста [Хераскова и др., 1987; и др.]. Элементы залегания в изученных лавах варьируют. Преобладают северозападные (330-350) и южные - юго-восточные (180-195) азимуты падения при углах падения 68-80. Байсабинский массив (рис.2-2) прорван ранне(?) - и позднеордовикскими гранитоидными интрузиями и перекрывается красноцветными терригенными отложениями карбона [Афимова и др., 1996], верхний возраст слагающих его пород -дораннеордовикский, начало образования габброидов [Миколайчук и др., 1997: Афимова и др., 1996; и др.] - кембрий.
В его строении принимают участие: мелко-среднезернистое амфиболитизированное габбро, габбро-нориты, габбровые брекчии, лейкократовые и меланократовые разности амфиболитизированного габбро с отчетливой кристаллизационной полосчатостью с единичными диабазовыми телами неустановленной морфологии, амфиболитизированные пироксениты и габбро, амфиболитизированные габбро с немногочисленными дайками и силлами диабазового состава, полосчатое габбро с диабазовыми дайками и силлами (мощностью от 0,2 до 3 м) хаотической ориентации, мелко-среднезернистые разности изотропных амфиболитизированных габбро, амфиболитизированное полосчатое габбро с многочисленными параллельными дайками (мощностью от 0,5 до 3 м) и силлами (мощностью от 3 до 5 м) диабазового состава, полосчатые лейкократовые габбро с многочисленными роями диабазовых даек и силлов, лейкократовое габбро с элементами такситовой структуры с дайками, концентрирующимися в отдельные рои (мощностью около 100-120 м), внутри которых они образуют комплексы типа "дайка в дайке" (дайковый комплекс) [Афимова и др., 1996]. Дайковый комплекс, слагая более высокую аллохтонную пластину (и залегая гипсометрически выше), как и полосчатые габбро, сдвинут по продольной оси на юго-восток и надвинут на вулканогенные образования нижнекембрийской султансаринской свиты и на вулканогенно-осадочные образования караджоргинской свиты. Многочисленные разрывные нарушения, сбросы и сбросо-сдвиги сильно осложняют структуру массива. По всему разрезу элементы залегания габбро меняются от 135-130Z68-70 до 295-320Z65-80. Рои даек (силлов) преобладают в юго-восточной части Байсабинского массива.
В ориентации плоскостей контактов с вмещающими их габбро явно выраженных закономерностей не наблюдается [Афимова и др., 1996]. В данном районе основной этап складчатости приходится на середину аренига [Миколайчук и др., 1997; Куренков и др., 2002]. Мощность изученного разреза более 1000 метров. По всему разрезу было отобрано 43 палеомагнитных штуфа базальтов, 30 штуфов - из полосчатого габбро и 18 - из секущих их даек на участках Карра-Катты и Байсоба (ф=41,9 с.ш., А.=75,8 в.д.) -рис. 2-1. Результаты палеомагнитного изучения. Естественная остаточная намагниченность ЕОН 1-2 образцов из каждого штуфа прошла ступенчатую термочистку до температур 600-620 С. Интервал нагрева менялся от 100-50 С в температурном диапазоне до 400, до 40-30 в температурном диапазоне от 400 до 490 С, и составлял 10 С при более высоких температурах. Для учета возможного лабораторного подмагничивания положение образцов в печи менялось хаотически от нагрева к нагреву. Участок Карра-Катты. Подушечные базальты имеют сильный разброс по величине ЕОН - от 2,26 до 2740 мА/м. Несколько образцов отличаются хаотичным распределением ЕОН на диаграммах Зийдервельда (рис. 2-4). В большинстве образцов выделяются две компоненты намагниченности, в двадцати процентах образцов - три. Низкотемпературные компоненты выделяется в температурном интервале от 100 до 400 С. Их направление, в большинстве случаев, близко к направлению современного поля в районе исследования, незначительная часть хаотически распределена на сфере. Среднетемпературная компонента (компонента Б) ЕОН выделяется в температурном интервале от 200 до 600 С (рис. 2-3). Наиболее часто данная компонента выделяется в температурном интервале от 440 до 540С. Ее носителем, судя по величине разблокирующих температур и форме кривой размагничивания (рис. 2-3, 2-4), является титаномагнетит с низким содержанием титана и магнетит. Эта компонента характеризуется как северными (7 образцов), так и южными (33 образца) склонениями при близком к нулевому наклонению (рис. 2-5, табл. 2-1). Тесты обращения и складки положительные, что свидетельствует о доскладчатом возрасте этой компоненты намагниченности (рис. 2-5, табл. 2-1,2-2).
Южный Урал ордовик-силур
Геологическая характеристика объекта. Уральский океан в раннем и среднем палеозое разделял Балтийский и Сибирский континенты. По имеющимся представлениям, с ордовика по девон в Уральском океане существовал Восточно-Уральский (Мугоджарский) микроконтинент, который был отделен океаническими палеобассейнами от Восточно-Европейского континента и Казахстанского микроконтинента. Восточно-Уральский микроконтинент имел пассивные окраины. В настоящее время породы этого микроконтинента обнажены в одноименной зоне современного Урала [Пучков, 2000; Язева и др., 1998; и ДР-]. Раннепалеозойские породы этого микроконтинента имеют возраст от тремадока до карадока. Они представлены карбонатными и терригенными мелководными отложениями чехла и рифтогенными вулканитами. В среднем ордовике на микроконтиненте отложились кварцевые, аркозовые и полимиктовые песчаники, алевролиты, аргиллиты и конгломераты [Пучков, 2000; Язева и др., 1998, Бочкарев и др., 2000; и др.]. Силурийские отложения Восточноуральской зоны принадлежат трем главным типам - карбонатному, кремнисто-сланцевому и вулканогенному. Стратиграфические контакты между ними неизвестны и допускают разные предположения об их первичных соотношениях. Карбонатные и кремнисто-сланцевые силурийские отложения принадлежат чехлу Восточно - Уральского микроконтинента [Язева и др., 1998; Пучков, 2000; и др.] В среднем - позднем девоне, вследствие столкновения с островной дугой, породы Восточно-Уральского микроконтинента были деформированы. Следующий этап складчатости относится к позднему палеозою [Зоненшайн и др., 1990; Пучков, 2000; и др.]. Данные отложения нами изучались на двух участках - Тогузак и Варна (рис.3-1, 3-2,3-3). Участок Тогузак (Ог-з). (53 27 с.ш., 61 06 в.д.) Породы среднего - позднего ордовика нами изучались в карьерах на правом берегу р. Средний Тогузак (рис.3-1, 3-2) против пос. Заречье, где в них найдены трилобиты, брахиоподы, гастроподы, кораллы и мшанки, свидетельствующие о среднеордовикском возрасте отложений [Анцыгин, 1985]. Они обнажаются в северной и южной части единого разреза. Изученный разрез в северном блоке оказался непригодным для палеомагнитного опробования (сильные вторичные нарушения - трещиноватость разбивает осадочные породы на мелкие пластинки толщиной нескольк] сантиметров и меньше).
Напротив южной окраины пос. Заречье (южный блок) описан разрез [Анцыгин, 1985], в котором снизу вверх залегают: 1. Конгломераты с хорошо окатанной галькой основных эффузивов зеленовато-серого цвета 5,0 м 2. Песчаники граувакковые, разнозернистые, преимущественно зеленовато-серого цвета, массивные с Bilobia sp.,Ploctorthis sp.,Dinorthis sp., Dalmanella sp., Nicolella sp., Maclurites sp 15,0 M 3. Алевролиты плотные, песчаники неясно плитчатые с пустотами охристого цвета 8,0 м 4. Гравелиты, грубозернисые граувакковые песчаники с редкой фауной криноидей, трилобитов - Broeggerolitus sp. indet; гастропод и мшанок 10,0 м 5. Песчаники граувакковые с прослоями алевролитов 10,0 м 6. Аргиллиты 2,0 м 7. Песчаники мелкозернистые граувакковые 2,0 м 8. Аргиллиты тонкоплитчатые 1,0 м 9. Песчаники граувакковые разнозернистые, трещиноватые 7,0 м 10. Конгломерат мелко - и редкогалечниковый 2,0 м 11. Песчаники полимиктовые грубозернистые грязно-зеленого цвета с Pentagonocyclicus cf. Kukersiensis Yelt.,Trigonocyclicus sp. Indet 16.0 м 12. Граувакковые песчаники и гравелиты с Pentagonocyclicus sp. Indet 15.0 м Породы разреза залегают несогласно на образованиях тогузак-аятской свиты среднего ордовика. Взаимоотношения песчаников с перекрывающей их кремнисто-сланцевой толщей, составляющей большую часть варненской свиты раннего силура -тектонические [Анцыгин, 1985]. Таким образом, данные отложения несогласно залегают на среднеордовикских отложениях и перекрываются, так же несогласно, раннесилурийскими образованиями, т.е. их возраст О2-3. Породы, имеющие возраст древнее среднего ордовика, не известны. Данные отложения имеют ритмичное строение с градационной слоистостью. Песчаники и алевролиты, присутствующие в этой части разреза, оказались пригодными для палеомагнитного опробования. Учитывая, что разрезы ордовика в районе г. Троицка и горы Маячной, которые в раннем палеозое отлагались также на Восточно-Уральском микроконтиненте, в настоящее время недоступны для палеомагнитного опробования,, изучение данного объекта представлялось на сегодня наилучшей возможностью для получения палеомагнитного результата по раннему палеозою микроконтинента. Из песчаников и алевролитов разреза была отобрана палеомагнитная коллекция, состоящая из 110 ориентированных образцов, видимая мощность отобранного разреза менее 100 м. Элементы залегания варьируют: азимут и угол падения изменяются в широких пределах (70-235 и 40-85 соответственно). Отобранные средне-мелкозернистые песчаники и алевролиты имеют отчасти сливной характер, цветовая гамма колеблется от светло - коричневато-белого оттенка до светлосерого с зеленоватым отливом.
Отбор образцов производился по сайтам. Всего было отобрано 15 сайтов по 6 - 9 образцов в сайте. Отобранные сайты не имеют те характеристики, которые используются в англоязычной зарубежной литературе. В данном случае отбор сайтов производился с интервалом в несколько метров по разрезу, элементы залегания между породами разных сайтов различались на 10 - 30 при их различие внутри сайта не более, чем на 5. В целом разрез условно делится на три части: первая, с элементами залегания Аз. пд. 70-145, Z40-85, вторая - Аз. пд. 210-240, Z40-60, и третья - Аз. пд. 190-215, Z25-40. Породы одного сайта характеризуются отличающимися от вышеперечисленных элементами залегания -Аз.пд. 145, Z26" (9обр.). Изученные породы в ордовике принадлежали чехлу Восточно-Уральского микроконтинента [Пучков, 2000]. Результаты палеомагнитного изучения. Все образцы прошли ступенчатую термочистку до температуры 570-620С. Изученные на данном участке породы в основном характеризуются слабой и средней намагниченностью - 0,24-12,85 мА/м. По поведению вектора ЕОН в процессе терморазмагничивания все образцы можно четко разделить на три группы. Первая группа (7 образцов) из-за хаотического изменения направления ЕОН от нагрева к нагреву бьиа исключена из рассмотрения (начальная величина ЕОН в данной группе колеблется от 0,28 до 0,76 мА/м.) Во второй группе (63 образца) в температурном интервале от 250 до 560 выделяется компонента, совпадающая по направлению с направлением характерного для Урала позднепалеозойского перемагничивания - компонента А (рис. 3-4 и рис. 3-5) (тест складки отрицательный) [Enkin, 1994]. (Начальная величина ЕОН в этой группе колеблется от 0,38 до 12,85 мА/м.) В 30% образцов первых двух групп в температурном интервале от 100 до 200С выделяется низкотемпературная компонента, направление которой, за исключением нескольких образцов (направление которых хаотически распределено на сфере), совпадает с направлением современного поля в районе исследования.
Палеомагаитные данные и магнито-тектонические реконструкции
Существующие тектонические реконструкции палеозойского бассейна, как было показано выше, неоднозначны [Моссаковский и др., 1993; Диденко и др., 1994; Шенгер и др., 1994; и др.]. В настоящий момент наибольшей популярностью пользуются два вида реконструкций - реконструкции, имеющие линейный характер [Sengor & Natal in, 1996] и реконструкции мозаичного типа [Куренков и др., 2002; и др.]. Основное их отличие - во вторых предполагается унаследованность средне - позднепалеозойскими структурами раннепалеозойских структур, реконструкции первого типа такую унаследованность отрицают, считая, что ключевые структуры имели линейное строение, а в среднем - позднем палеозое произошло смещение по сдвигам фрагментов единой островодужной системы. Кроме того, первая модель предполагает наличие в палеозойском бассейне единой островной дуги, по большей части имевшей субмеридиональное простирание. Сопоставление приведенных в нашей работе палеомагнитных данных о широтном положении некоторых доменов с их положениями на указанных реконструкциях начнем с первой модели [Sengor & Natal in, 1996]. При этом мы учитывали три фактора: 1. В ряде случаев возраст изученных пород был установлен как пограничный или с точностью до 2-х эпох. 2. Возраст интерпретируемых компонент ЕОН в основном определялся по отношению ко времени складчатости, т.е. также с определенной неточностью. 3. Возраст этих компонент не всегда соответствовал времени, для которого составлены определенные реконструкции. В связи с этим, в ряде случаев наши данные были использованы дважды. Как мы уже упоминали, в состав палеозойского бассейна входили Палеоазиатский океан, Уральский, Туркестанский океан, Палеотетис, Ханты -Мансийский океан и другие многочисленные бассейны, разделенные между собой мелкими и крупными кратонами и островными дугами. Терскейский бассейн по версии [Sengor & Natal in, 1996] представлял собой окраинный бассейн Ханты-Мансийского палеоокеана. Туркестанский палеобассейн разделял в палеозое Северо-Туркестанский и Южно-Туркестанский домены. Северо-Туркестанский домен, который включал в себя рассматриваемый в работе Северо-Тянь-Шаньский сегмент Урало-Монгольского складчатого пояса, представлял собой конгломерат нескольких микроконтинентов, энсиалических и энсиматических островных дуг, которые в раннем палеозое были разделены бассейнами с океанической корой. В позднем ордовике произошло закрытие данных бассейнов. Но Туркестанский океан, раскрывшийся в венде, наоборот расширялся в позднем ордовике.
По данной версии, он просуществовал до позднего палеозоя. На реконструкции Туркестанский океан имеет простирание, близкое к меридиональному, и располагается к востоку от Кипчакской островной дуги, отделившей его к кембрию от Ханты-Мансийского бассейна на юге и соединяющийся с ним на севере. Туркестанский палеоокеан, в свою очередь, разделял Кипчакскую островную дугу и Таримский кратон. В венде все террейны, включая ВЕК и Сибирь, находятся в южных широтах (на 20-70), в раннем кембрии вся система смещается к югу на 5-10. Т.е. в это время островная дуга двигалась в юго-восточном направлении. Полученные нами данные по Терскейскому палеобассейну (как уже упоминалось выше, являвшийся окраинным бассейном Туркестанского бассейна) предполагают положение изученного участка океанической коры на 16,7 ю.ш. Реконструкция [Sengor & Natal in, 1996] не совпадает с нашими палеомагнитными данными (см. рис. 5-1). К позднему кембрию островная дуга принимает вид подковы, и все террейны на 20 перемещаются к экватору. Если сравнить рассматриваемую реконструкцию и наши палеомагнитные данные, то видно, что они не совпадают. В позднем кембрии - начале ордовика участок коры Терскейкого палеобассейна по палеомагнитным данным находился на широте экватора, в то время как по авторам реконструкции участок Терскейского палеобассейна должен был располагаться на 60 южнее (рис.5 -2). В среднем ордовике тренд на север сохраняется, скорость движения та же, происходит открытие Сакмарско - Магнитогорского (Уральского?) бассейна (рис.5-3). ВЕК испытала поворот не менее чем на 40 против часовой стрелки. Для среднего ордовика по Северному Тянь-Шаню нами было получено положение участка Иссык-Кульского микроконтинента на 9,8 с.ш. С рассматриваемой реконструкцией эти данные не согласуются - по мнению авторов работы [Sengor & Natal in, 1996], образование пород данного участка должно было происходить на 40 ю.ш. На реконструкции показано положение Восточно-Уральского (Мугоджарского) микроконтинента в это время на 40-50 ю.ш. По палеомагнитным данным, полученными нами, участок Восточно-Уральского микроконтинента находился на ±4 (см. рис. 5-3).
К позднему ордовику скорость движения увеличивается, Кипчакская островная дуга смещается не менее, чем на 30 к северу. Рассматриваемый Северо-Тянь-Шаньский сегмент Северо-Туркестанкого домена на реконструкции находился в экваториальных широтах. Рассматривая полученные нами палеомагнитные данные, мы полагаем, что исследованные офиолиты Терскейского палеобассейна в это время находились на 13,7 с.ш. Т. е. и в этом случае расположение рассматриваемых объектов на реконструкции не совпадает с нашими палеомагнитными данными (рис. 5-4). В уэнлоке на реконструкции [Sengor & Natal in, 1996] также последовательно смещается к северу Сибирь, а Кипчакская островная дуга и большая часть Туркестанского и Ханты-Мансийского бассейнов находятся в северных широтах. ВЕК располагается ближе к экватору, чем в ордовике. Движение на север сохранятся вплоть до карбона. Восточно-Уральский микроконтинент сохраняет на реконструкции положение, близкое к экваториальному. По нашим данным, в силуре Восточно-Уральский микроконтинент располагался на 9-12 с.ш. Менее вероятно, что микроконтинент в это время располагался в южных широтах, но в этом случае палеомагнитные данные совпадут с рассматриваемой реконструкцией (см. рис. 5-5) В раннем девоне ВЕК, Сибирь, Киргизско-Казахстанский композитный континент и деформированная Кипчакская островная дуга смещаются на 10 к северу. ВЕК перемещается в северные широты. Полученные нами палеомагнитные данные для среднего девона (рис.5-6) согласуются с приводимой реконструкцией для раннего девона. В среднем девоне все рассматриваемые объекты располагаются значительно севернее, ширина Уральского бассейна по нашим данным составляла, по меньшей мере, 2800 км, что также согласуется с рассматриваемой реконструкцией для раннего девона. По полученным нами палеомагнитным данным для девона положение уральского края Казахстанского композитного континента было в среднем девоне на широте 20 с.ш. На реконструкции видно, что наши данные по этому объекту совпадают с реконструкцией для позднего девона (см. рис.5-6; 5-7).
