Введение к работе
Гипотеза тектоники литосферных плит и одна из центральных
ее идей - спрединг океанического дна на фоне инверсий геомагнитно
го поля - вызвала переворот в мышлении многих геологов и геофизи
ков. В 60-80 годы эта гипотеза превратилась в стройную, даже по са
мым жестким критериям, теорию. Породы офиолитовой ассоциации
занимают одно из ключевых положений в этой теории, которая рас
сматривает их как реликты океанической литосферы, находящиеся в
настоящее время за многие сотни и тысячи километров от места сво
его образования. ;
По мнению А.В. Пейве с соавторами [Пейве и др.> 1977] главной проблемой при изучении офиолитов складчатых зон континентов является восстановление первичного палеотектонического положения этого комплекса, то есть определение структуры, в которой образовался разрез офиолитов. Определение структуры не должно ограничиваться выяснением только генетических аспектов, оно должно также включать определение пространственных характеристик, таких как абсолютное положение палеобассейнов и ориентировку их основных структур, большая часть литосферы которых была субдуцирована под континентальные плиты.
В решении перечисленных выше задач палеомагнитные и пет-ромагнитные исследования играют одну из ведущих ролей, так как позволяют получить обширную информацию о строении и истории развития земной коры: о составе и концентрации в ней магнитных минералов, Т-Р-Юг условиях в магмовых очагах и кристаллизации (или перекристаллизации) магнитных минералов и, что особенно важно, дать количественную оценку горизонтальных движений тектонических блоков земной коры, в том числе и офиолитов, восстановить положение их первичной структуры. Весь этот арсенал возможностей был использован для восстановления строения и истории развития земной коры под древними океанами, реликты которых фиксируются на всем протяжении Урало-Монгольского складчатого пояса.
Систематическое петромагнитное и палеомагнитное изучение офиолитовых комплексов началось на рубеже 70-80-х годов. К пионерским работам этого направления можно отнести исследования офиолитов Чили [Stern et al., 1976], Средиземноморья [Levi, Banerjee, 1977; Levi et al., 1978], Малого Кавказа [Нгуен, Печерский, 1978], Омана [Luyendyk et al., 1982; Luyendyk, Day, 1982]. Одним из главных инициаторов таких исследований в нашей стране был Л.П. Зо-неншайн. Представляемая диссертационная работа является одной из первых попыток обобщения материала таких исследований по офио-титам двух возрастных уровней (венд-кембрийского и среднепалеозой-жого) крупнейшего складчатого пояса мира - Урало-Монгольского.
Актуальность работы. В существующих палеотектонически? реконструкциях о - палеоокеанических бассейнах судят обьино пс "белым пятнам" между, блоками континентальной коры. Диссертацш посвящена, рассмотрении? гердинамической истории именно палео океанических бассейнов. Такое.. исследование актуально как с точи зрения решения фундаментальных задач строения и развития" -земної коры, так и в отношении прогноза ископаемых минерально-сырьевые ресурсов территории с новых теоретических позиций и 'достаточнс новыми методами - методами палеомагнетизма и петромагаётазм&
-.,;-Цель и залами исследования. Главная цель исследования^.'вое становить строение и развитие, хотя бы фрагментарно, палеозойски? палеоокеанических бассейнов, реликты которых в виде офйолйтовыз комплексов-фиксируются на всем протяжении УралЬ-Монгойьекогс складчатого пояса и дать их количественную оценку. ,
Достижение поставленной цели потребовало решение сЙедую
щих основных задач исследования: ;':
- на основе, петромагнитного анализа, с привлечением данны)
по вещественному составу пород и геохимических особенностей маг
нитных минералов, показать сопоставимость основных петроматнит
ных характеристик магматических пород офиолитовых комплексов (
породами современной океанической литосферы; : - .- -і
.. - на основе обобщения литературных и.собственных гіетро- і геохимических, петромагнитных, палеонтологических, палеогеомор фологических и др. данных выявить палеогеодинамическую принад лежность исследованных офиолитовых комплексов;
проанализировать имеющиеся палеомагнитные определения П( основным континентальным блокам Северной Евразии (Восточно Европейская, Сибирская, Северо-Китайская, Южно-Китайская и Та римская платформы) для построения базовых магнитотектоническю реконструкций;
на основе палеомагнитных, с привлечением различных геоло гических данных восстановить палеозойскую историю развития собст венно Урало-Монгольского пояса и лаледркеанов, занимавших его ме сто.
Фактический материал, положенный в основу диссертаций, По лучен в ходе наземных и морских экспедиционных.работ"на Урмаяе Тяш>-Шане, Казахстане, Туве, Кузнецком Алатау, Саурё, Монголии Корякин, в Тихом и Атлантическом океанах сотрудниками лабфаго рии магнетизма литосферы Института физики Земли РАН^ а такж< других организаций: ГИН РАН, Объединения "Аэрогеология, Совет ско-Монгольской геологической Экспедиции АН СССР, ОЙГГМ СС РАН, Международной программы глубоководного бурения в океанах Автор непосредственно участвовал во всех стадиях исследований - '--
в постановке задач, сборе и первичной обработке материала, его интерпретации.
В работе использованы данные по коллекциям, любезно предоставленным сотрудниками других организаций: МЛ. Баженовым, С.А. Куренковым, А.А. Пейве, С.Г. Сколотневым (ТИН РАН), М.М. Бу-словым, А.Ю. Казанским, В.А Симоновым (ОИГГМ СО РАН), С.А. Силантьевым (ГЕОХИ РАН), П.К. Кепежинскасом (ИЛ РАН), Т.Н. Фроловой (МГУ им. М.В. Ломоносова). Использована информация Банка Мировых палеомагаитных данных, созданного по инициативе М. МкЭлхини (Австралия) и А.Н. Храмова (ВНИГРИ, С.-Петербург). Всем им автор выражает самую искреннюю признательность.
Непосредственный научный вклад автора состоит в разработке следующих вопросов:
- построение базового петромагнитного разреза современной
океанической коры на примере Центральной Атлантики (районы
трансформных разломов 1520' и Дол-Драме);
уточнение генетической типизации составов титапомашетитов из пород базальт-андезитового состава, образованных в различных геодинамических структурах Мирового океана; перенос этой классификации на породы офиолитов;
методических аспектов палеомагнитного изучения лайковых комплексов и других членов офиолитовой ассоциации, образованных в различных геодинамических обстановках, и восстановление по этим данным абсолютных простираний древних спрединговых центров;
создание новой шкалы надежности палеомагшгпшх определений, используемых для построения магнитотектонических реконструкций, на основе которой рассчитаны новые траектории кажущейся миграции полюсов основных континентальных плит в палеозое;
- построение магнитотектонических реконструкций Урало-
Монгольского пояса, охватывающие всю палеозойскую эру и основан
ные, прежде всего, на палеомагаитных данных по структурам пояса.
Вместе с тем, многие из затронутых в диссертации вопросов разрабатывались автором совместно с коллегами. В первую очередь необходимо отметить, что ориентация научных интересов автора проходила под влиянием Д. М. Печерского и ряд поставленных здесь вопросов рассматривался в его работах ранее: типизация составов тита-номагнетитов в зависимости от глубины и тектонической обстановки выплавления базальтов их содержащих [Печерский и др., 1975]; пет-ромагнитные свойства базальтов Мирового океана [Печерский, Назарова, 1976; Печерский, Тихонов, 1982, 1983, 1985, и др.]. Определенным рубежом в исследованиях океанов фанерозоя являются обобщающие работы [Печерский и др., 1993; Диденко и др., 1994; Печерский, Диденко, 1995], значительная часть материалов которых ис-
пользуется в предлагаемой диссертации. Геодинамические реконструкции выполнены совместно с А.А. Моссаковским, СВ. Руженне-вым, С.Г. Самыгиным и Т.Н. Херасковой. Геолого-геофизическое изучение лайковых роев ряда офиолитовых комплексов проводилось совместно с С.А. Куренковым [Печерский и др., 1983; Диденко и др., 1984; Куренков и др., 1988; Диденко и др., 1995, и др.)].
Научная новизна и значимость. Предлагаемая к защите работа является первым обобщающим исследованием истории одного из крупнейших складчатых поясов мира на основе палеомагаитных и петромагнитных данных:
разработан ряд новых методических приемов палеомагнитного и петромагнитного изучения офиолитовых комплексов;
выявлены основные кинематические тенденции формирования Урало-Монгольского складчатого пояса;
в абсолютных координатах установлены преобладающие простирания палеоспрединговых центров венд-кембрийского и среднепа-леозойских океанов, занимавших место складчатого пояса;
установлена зона островных дуг, существовавших с венд-кембрийского до среднепалеозойского времени, имевшая за все это время примерно одно простирание (субмеридиональное) и испытавшая постепенное смещение на север;
на новой методической основе разработаны 7 геодинамических моделей;
приведенные в работе многочисленные новые петрохимиче-ские, петромагнитные и палеомапштные данные существенно пополняют банк данных о палео- и современной океанической литосфере.
Предметом зашиты является восстановление структуры и гео-динамическрй истории Урало-Монгольского складчатого пояса в палеозое на основе палеомагаитных данных.
Защищаемые положения:
1. Изучение фанерозойских офиолитов различных регионов ми
ра показывает, что основные петромагнитные закономерности в
строении литосферы под современными океанами сохраняются и для
литосферы под исчезнувшими океанами, по крайней мере, в течение
фанерозоя. Как в породах современного океана, так и в породах
офиолитовых комплексов, даже измененных вторичными процессами,
отмечается вполне определенная тенденция в поведении содержаний
Fe, Ті и магнитных минералов - от обедненных ими практически не
магнитных кумулятивных габбро до магнитных габбро, базальтов даек
и лав, обогащенных Fe, Ті,и первичным титаномагнетитом. Эта зако
номерность объясняется процессом кристаллизационной дифферен
циации базальтовой магмы; ..'"''
-
Выделяются два тренда составов.титаномагнетитов из базаль-:ов океанов: первый, "спрединговый" - характерен для однородной системы, близкой к закрытой для кислорода, в которой в ходе кристаллизационной дифференциации магма обогащается Ті и Fe; второй, "островодужный" - характерен для дифференциации магмы в ус-ювиях открытой для кислорода системы, в которой магма от ранних с поздним стадиям обедняется Ті и Fe. Из петромагаитных и петро-шмических данных следует, что под венд-раннепалеозойским океаном 'океанами?), существовавшем на месте Урало-Монгольского пояса, треобладают офиолиты субдукциошгого (островодужного) типа.
-
Значительная часть Урало-Монгольского пояса формирова-іась в долгоживущей системе островных дуг субмеридионального простирання, функционировавших с перерывами с венда до карбона. В гечение этого времени она смещалась к северу: система дуг Алтае-Заянской области и Монголии находилась на 10S-20N в венде -раннем кембрии и система окраинно-континентальных вулканических поясов и дуг Центрального и Юго-Восточного Казахстана - на 20-35N в девоне-карбоне.
-
Палеозойская история Урало-Монгольского пояса есть отражение истории разрушения докембрийской и формирования мезозойской Пангей. На фоне общего скучивания континентальных плит и других блоков с образованием системы зон субдукпии происходит постепенное закрытие вендского океана (тихоокеанский тип бассейна); в ордовике-силуре открываются новые бассейны тетического типа в экваториальных и тропических широтах северного полушария: Уральский (субширотное простирание зоны спрединга в девоне), Туркестанский и Южно-Монгольский (субмеридиональные простирания зон спрединга в девоне).
-
Зарождение основных бассейнов тетического типа происходило на фоне общей тенденции вращения основных блоков Евразии против часовой стрелки, которое фиксируется по палеомагнитным данным в раннем палеозое. В среднем палеозое знак вращения основных плит изменился, что нашло отражение в закрытии основных бассейнов тетического типа в карбоне-перми и начале формирования новой Пангей.
Практическое значение. Результаты проведенных исследований могут служить основой для: 1) реконструкций геодинамических режимов формирования разнообразных аккреционных структур Урало-Монгольского складчатого пояса; 2) проведения минерагенического анализа и прогнозирования полезных ископаемых в регионе в зависимости от геодинамических обстановок; 3) предложенные абсолютные геодинамические реконструкции могут служить основой для построения более крупномасштабных реконструкций различных частей пояса.
Объединению "Аэрогеология" переданы траектории мигращя палеомапштных полюсов для основных блоков Евразии и банк па леомагнитных данных по территории России и сопредельных терри торий с обозначенной степенью надежности каждого определения, ко торые используются для построения палеогеографического атласа.
Апробация работы. Основные положения и отдельные разделі работы неоднократно обсуждались на заседаниях Общемосковскоп палеомагнитного семинара, Всероссийского палеомагаитного семина ра (г. С.-Петербург, 1985, 1987, 1991 г.г.), совещания по проблема* магнетизма горных пород (Обсерватория "Борок", 1987, 1992, 1996) на 1, 2, 4 и 5 Международных Совещаниях по тектонике плит (1987 1989, 1993, 1995 г.г), на собрании Американского геофизическое союза (Балтимор, 1991), на Международном Совещании по тектонике Палеоазиатского океана (Новосибирск, 1993) и др.
Структура и объем диссертации.