Введение к работе
Актуальность исследований. Енисейский кряж представляет собой сложно построенный складчато-надвиговый пояс и является одной из ключевых геологических структур в западном обрамлении Сибирской платформы. Расшифровка истории формирования и эволюции этого орогена имеет особое значение для понимания эволюции всего Центрально-Азиатского подвижного пояса. В пределах Енисейского кряжа производственными геологическими организациями проводились значительные по объемам многолетние геолого-съемочные работы, в том числе геофизические, которые существенно дополнялись петрологическими, геохронологическими, геохимическими и другими исследованиями, выполненными сотрудниками научно-исследовательских институтов. Однако в значительно меньшей степени уделялось внимание типизации и кинематике ключевых структурных элементов складчато-покровной области, последовательности и возрасту деформаций, что крайне важно для восстановления геодинамической эволюции формирования Енисейского кряжа и прилегающих структур. Для проведения подобных работ в сложно построенных геологических объектах требуется комплексный подход с обязательным применением структурного анализа в сочетании с геологическими, изотопно-геохронологическими, геофизическими и другими методами. Актуальность настоящего исследования заключается в том, что впервые комплексный подход для определения кинематики, возраста, продолжительности и этапов деформаций применяется для основных тектонических швов аккреционно-коллизионной структуры Енисейского кряжа, что позволяет построить динамическую модель его формирования. Кроме того, в рамках настоящего исследования были получены геохронологические данные, существенно дополнившие представления об эволюции Енисейского кряжа.
Объектами исследования в работе являются Ишимбинская и Приенисейская зоны разломов, представляющие собой крупнейшие сутуры Енисейского кряжа.
Целью работы является определение типов деформаций, их кинематики, последовательности и возраста при формировании и эволюции структуры Енисейского кряжа.
Основная задача исследования: восстановить эволюцию развития геологической структуры Ишимбинской и Приенисейской зон разломов посредством морфологической и кинематической типизации разрывных и складчатых деформаций и установления их возраста.
Фактический материал и методы исследований. В основу диссертационной работы положен фактический материал, собранный автором в ходе полевых работ на Енисейском кряже в 2005-2009 г. в составе экспедиционных отрядов лаборатории геодинамики и палеомагнетизма Института геологии и минералогии СО РАН и Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. В работе также использованы материалы полевых исследований, проводимых автором в пределах Верхоянского складчато-надвигового пояса в ходе производственных практик (2003, 2004 гг.) во время обучения в НГУ, включая фотографии, предоставленные к.г.-м.н. А.В. Прокопьевым. Использованы коллекции шлифов, образцов, геологические карты, схемы и геохронологические данные лаборатории геодинамики и палеомагнетизма, фондовые материалы.
При написании диссертации автором было просмотрено более 120 шлифов, из них 33 ориентированных. При полевых исследованиях выполнено более 660 замеров элементов залегания, на стереограммах из них вынесено более 300. Для иллюстрации деформационных структур в работе используются 39 фотографий обнажений и 15 снимков пород в шлифах. Петрографические исследования проводились на поляризационном микроскопе Nikon ECLIPSE LV100 POL. Приводимые Ar-Ar геохронологические анализы выполнялись на масс-спектрометре Noble gas 5400 в Аналитическом центре ИГМ СО РАН, г. Новосибирск.
Теоретической основой для исследования является тектоника литосферных плит, характеризующая типы разрывных и складчатых дислокаций при их взаимодействии, а также кинематику и механизмы деформаций пород в условиях различных геодинамических обстановок (Зоненшайн и др., 1976, 1990; Хаин, 2005). Полевые исследования и интерпретация структурных данных проводились с использованием методик и теоретических основ, описанных в (Елисеев, 1953; Михайлов, 1984; Белоусов, 1986; Ramsay, Huber, 1987а,б; McClay, 2005; Price, Crosgrove, 2005).
Основные защищаемые положения и выводы.
1. Ишимбинская зона разломов, заложенная 780-750 млн. лет назад в результате коллизии Центрально-Ангарского террейна и Сибирского кратона, представлена разломами северо-западного и северо-восточного простирания, имеющими надвиговую и взбросовую кинематику, осложненную сдвиговой компонентой. Породы в тектонических блоках, ограниченных этими разломами, деформированы конформной с разломами наклонной и запрокинутой складчатостью, рассланцованы и несут признаки, по крайней мере, двух этапов продольного сжатия со стороны Центрально-Ангарского террейна в неопротерозое.
2. Приенисейская зона разломов является одним из тектонических швов в зоне сочленения фундаментов Сибирской платформы и Западно-Сибирской плиты, а ее заложение 640-600 млн. лет назад происходило в обстановке косой аккреции Приенисейской вулканической дуги и обдукции офиолитов на окраину Сибирского кратона. Приенисейская зона разломов образована разломами север-северо-западного простирания, имеющими взбросовую и надвиговую кинематику с левосторонней сдвиговой компонентой, формирующими тектонические покровы и структуры типа «пальмового дерева».
3. Структурно-геологические и геохронологические данные позволяют утверждать, что сутурные зоны Енисейского кряжа, формировавшиеся и эволюционировавшие в неопротерозое, испытали тектоно-магматическую активизацию в палеозое и мезозое. Для Ишимбинской зоны такие признаки установлены для раннего-среднего триаса, а для Приенисейской – для среднего девона и также раннего-среднего триаса, что связано с позднекаледонскими аккреционно-коллизионными событиями в Центрально-Азиатском складчатом поясе и раннемезозойскими тектоно-магматическими событиями на Сибирской платформе.
4. Западное и восточное обрамление Сибирского кратона обладают сходными кинематическими характеристиками как продольных, так и поперечных крупнейших зон разломов, несмотря на различия в размерах, в продолжительности времени существования пассивной континентальной окраины и этапов эволюции. Енисейский и Верхоянский складчатые пояса обладают признаками аккреционных орогенов и формировались при значительном вкладе надвиго-сдвиговой кинематической компоненты деформаций, вызванной вращением аккретирующих и коллидирующих блоков.
Новизна работы. Личный вклад. В результате проведенного исследования была установлена кинематика крупных тектонических швов Енисейского кряжа, этапы их развития и роль в формировании и эволюции этой геологической структуры. Для определения кинематики разрывных и складчатых деформаций, помимо анализа коренных выходов, впервые использовалась интерпретация кинематических индикаторов в ориентированных шлифах. В рамках изучения зон разломов впервые выполнен структурный анализ в пределах Стрелковского лейкогранитного массива и его эндо- и экзоконтактовой зоны, выявлены закономерности расположения шлировых образований и трещиноватости в лейкогранитах, что позволяет усовершенствовать геодинамическую модель формирования интрузивных тел глушихинского комплекса. Проведено детальное изучение тектонического строения Предивинского террейна, определена его структура типа «пальмового дерева».
Выявлена тектоно-магматическая активизация докембрийских шовных зон Енисейского кряжа в палеозое и мезозое. Получены 3 новые Ar-Ar датировки среднедевонского возраста по слюдам из парагнейсов Приенисейской зоны разломов и из парагнейсов и лейкогранитов в смежных с ней структурах, а также 2 Ar-Ar датировки мезо- и неопротерозойского возрастов по амфиболу из метагаббро в деформированном фрагменте офиолитов, расположенном в пределах Ишимбинской зоны разломов. В пределах Приенисейской зоны установлены проявления среднедевонского и ранне-среднетриасового тектоно-магматических этапов по лейкогранитам и щелочным трахитам Порожинского массива Южно-Енисейского кряжа (U-Pb метод по цирконам).
Практическая значимость. Результаты проведенных исследований могут быть использованы при доработке и совершенствовании государственных геологических карт, тектонических схем, палеотектонических реконструкций, при геолого-съемочных работах и при проведении практических занятий со студентами.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на Всероссийской научной конференции с участием иностранных ученых «Фундамент, структуры обрамления Западно-Сибирского мезозойско-кайнозойского осадочного бассейна, их геодинамическая эволюция и проблемы нефтегазоносности» (Тюмень, 2008); Всероссийской молодежной научной конференции «Трофимуковские чтения – 2008» (Новосибирск, 2008); Третьей и Четвертой Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2006, 2008); XII Международном симпозиуме имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых (Томск, 2008); XLII, XLIII, XLIV международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2004, 2005, 2006). Результаты исследований докладывались на 17 конференции «Goldschmidt» (Кельн, 2007); 33-ом Международном геологическом конгрессе (Осло, 2008); совещании «Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту)» (Иркутск, 2008, 2009); XLIII Тектоническом совещании «Тектоника и геодинамика складчатых поясов и платформ фанерозоя» (Москва, 2010). По результатам проведенных исследований опубликовано 24 научные работы, 5 из них – статьи в рецензируемых журналах.
Объем и структура работы. Диссертация включает введение, 5 глав и заключение общим объемом 206 страниц, 81 рисунок, и 3 таблицы. Список использованной литературы содержит 184 наименования. Работа выполнена в лаборатории геодинамики и палеомагнетизма ИНГГ СО РАН за время обучения в очной аспирантуре.
