Закономерности развития орогенного и тафрогенного магматизма подвижных поясов : На примере Казахстана и Средней Азии

• Автор: Шарпенок, Людмила Николаевна
• Шифр специальности: 04.00.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 68 с. : ил.; 20х15 см

I. Введение. Общая характеристика работы
Одним из приоритетных направлений петрологии является исследование магматизма различных геодинамических режимов. В этой связи интереснейшими объектами в научном "й практическом отношениях представляются магматические породы, комплексы, формации и их ряды, вулкано-плутонические ассоциации, магматогенные структуры и их системы, возникающие при орогенном и тафрогенном режимах континентальных подвижных поясов (ПП). Естественно, что выявление закономерностей их проявления — необходимое звено в создании целостных представлений об эволюции магматизма в истории Земли. В то же время эти закономерности — основа для решения ряда общетеоретических и практических проблем магматической геологии — определения индикаторных свойств наземных вулканических и сопряженных с ними плутонических комплексов соответствующих режимов, характера взаимосвязи вулканического и плутонического процессов, роли магматогенной тектоники в структурообразовании, причин латеральной и временной изменчивости орогенных и тафрогенных образваний и некоторых других. В прикладном аспекте знание причинно-следственных связей проявления орогенного и тафрогенного магматизма обеспечивает разработку принципов и на их основе создание научно обоснованных схем расчленения и корреляции магматических комплексов, усовершенствование методов их картирования, поисков полезных ископаемых. Последнее особенно важно, поскольку возникающие в процессе развития названных режимов вулкано-плутонические пояса (ВПП) часто представляют собой крупнейшие металлогенические зоны и провинции.
Необходимость и актуальность исследований, результаты которых обобщены в докладе, связаны также с тем, что сложность и многообразие орогенных и тафрогенных магматических образований обусловили сосуществование противоречивых представлений об их тектонической сущности, месте и границах в Г1Г1 и, как следствие, к отсутствию единства в интерпретации природы отдельных магматогенных структур, в понимании эволюции соответствующего магматизма в развитии континентов. Известны и детально проанализированы в ряде работ (Н.П. Херасков, 1963; Е.Д. Карпова, 1968; A.A. Моссаковский, 1973; 1975; Л.И. Красный, 1977 и др.) два главных направления во взглядах на происхождение зон, возникающих в режиме, близком к орогенному. Представители одного из них связывают орогенные состояния земной коры с развитием геосинклиналей и интерпретируют их как завершающие стадии развития последовательных подвижных систем полициклических геосинклинально-складчатых поясов, областей. Сторонники этой классической концепции, признавая факт перестройки структурного плана этих систем в процессе горо- и сводообразования, обосновывают геосинк-линальную природу орогенных зон (орогенов) их пространственной и временной свя-с геосинклиналями и общей эволюционно-гомодромной направленностью магма-чма. Другие исследователи, признавая или отрицая эпигеосинклинальные орогены, ; /повывают существование, наряду с геосинклиналями и платформами, особой вне-егеосинклинальной категории подвижных элементов континентальной земной ко- областей тектоно-магматической активизации, областей дива-структур, впадин ре-.ацпи. впадин и прогибов восточно-азиатского типа, сводово-глыбовых областей, оналей и т.д.), имеющих ярко выраженный наложенный характер и проявляющихся .ым (образом в орогенных формах.
Зъединяет представителей этих двух концепций признание большого сходства или 77 однотипности по-разному интерпретируемых наложенных структур (В.В. Бело-
усов, Е.Д. Карпова, А.Д. Щеглов, Д.В. Рундквист, И.Н. Томсон и др.). В соответствии с этим диссертантом охарактеризован магматизм,свойственный как развитию гео-синклинально-складчатых поясов - "позднему этапу” , по Ю.А. Билибину, “собственно орогенной стадии", по В.Е. Хайну, " “позднеорогенному периоду”, по
А.А. Моссаковскому, так и орогенному режиму областей тектоно-магматической активизации, сводово-глыбовых областей и других структур “третьего типа развития континентальной коры” (В.Л.Масайтис.Ю.Г.Старицкий.,!964;А.Д. Щеглов,1967; Е.Д. Карпова, 1968 и др.) в пределах ПП. Сравнительный анализ различно интерпретируемых структур позволил автору работы рассматривать орогенный магматизм как процесс, свойственный периодам континентального сводообразования и специфически проявляющийся на различных этапах развития ПП.
Представления о тафрогенном режиме и образованных в процессе его проявления зонах (тафрогенах) со свойственным им магматизмом также не однозначны, однако широкое признание получила их трактовка в качестве эпиорогенных явлений, предшествующих переходу подвижных систем к платформенному режиму. Общеизвестна закономерность, заключающаяся в нарушении в конце развития подвижных систем го-модромности состава магматитов. Такое проявление базальтоидов еще Г. Штилле выделил как “финальный симатический вулканизм”, Ю.А. Билибин относил к конечному этапу развития подвижных поясов, а В.Е. Хайн впервые (1973) выделил как следующую за орогенной тафрогенную стадию и кратко охарактеризовал ее, В дальнейшем
Н.П. Михайловым (1978), а позднее Н.П. Михайловым и автором (29, 34, 50, 56] эти представления были развиты: показана самостоятельность режима, охарактеризованы сопряженные с ним проявления магматизма и структуры; автором работы разработана типизация тафрогенных образований [40, 42, 52, 54, 69].
Цели н задачи исследований. В предлагаемой работе сведены результаты исследований автора, цель которых состояла в том, чтобы на основе детального изучения магматических и магматогеннотектонических образований обозначенных выше режимов в конкретных регионах и анализа материалов по разновозрастным орогенам и тафроге-нам территории бывшего СССР выявить их специфические черты и закономерности становления и эволюции в развитии ПП.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1) изучить состав и строение магматических орогенных и тафрогенных образований (в пределах территории Казахстана и Средней Азии), петрологически обосновать их расчленение на вещественные комплексы, вулкано-плутонические ассоциации, временные ряды (парагене-зисы); 2) выявить пространственные закономерности размещения пород орогенных и тафрогенных магматических комплексов, и вулкано-плутонических ассоциаций, - т.е. реконструировать образованные ими структуры, установить роль эндогенной магматической активности в их формировании и разработать классификацию этих структур; 3) выя-вить минерагеническую специализацию разнотипных магматогенных структур и их роль в рудообразовании и локализации полезных ископаемых; 4) провести анализ и типизацию пространственно-временных рядов (парагенезисов) магматических комплексов и образованных ими магматогенных структур в пределах однотипных орогенов и тафрогенов, разработать комплекс признаков для районирования орогенно-тафроген-ных ВПП; 5) типизировать орогены и тафрогены различных эпох и регионов и выявить закономерности их проявления и эволюции в развитии фанерозойских континентальных ПП.
которые по экспериментальным данным могут представлять собой расплавные обособления из более магнезиальных мантийных магм на глубинах около 30 км. В то же время, принадлежность этих пород к высококалиевой известково-щелочной и главным образом шошонитовой сериям и в целом высокие содержания в них, особенно в тафрогенных базитах некогерентных элементов - К, Ыа, Ва, Бг, УЬ, У при дефиците ЫЬ (рис. 5) приближают эти базиты в внутришжтным, исключают возможность магмообразования из истощенного субстрата и позволяют предполагать (Котак е1 ак, 1986) их выплавление из вещества обогащенной мантии. Отношение 87Бг/8бБг для тафрогенных шошони-тов Южного Гиссара (1,704-1,706) подтверждает их мантийное происхождение, исключая значимую ассимиляцию корового материала, а их высокая эксллозивность свидетельствует о высокой ('азонасыщенности.
Сочетание перечисленных характеристик синорогенных и тафрогенных базитов и их вещественная близость к соответствующим по составу вулканитам островных дуг (рис. 3-В) позволяют предполагать, что они могут образовываться в процессе глубинной дифференциации малоглубинных (не более 40-65 км), мантийных расплавов, в которых к базальтовой магме, возможно толеитовой, «добавляется мантийное вещество, привносящее в магму щелочную и кислотную составляющие в эквивалентных соотношениях, в том числе и кремнезём» (Б.Г. Лутц, 1980, с. 62). Значительные колебания одновозрастных базитов конкретных комплексов по уровню щелочности, особенно калиевой, допускают как неравномерность процесса обогащения мантийного субстрата глубинным флюидным веществом, приводящую к его неоднородности, так и сосуществование разноглубинных магматических очагов. Антидромный характер эволюции базитов (от орогенных к тафрогенным) с возрастанием содержаний щелочей, ТЮ2, СаО и обогащением поздних расплавов некогерентными элементами (К, Ыа, Бг, Ве, УЬ, У) свидетельствуют, вероятно, о последовательном углублении мантийных выплавок.
О происхождении кремнекислых магм позволяют судить следующие важнейшие характеристики соответствующих пород и их серий-комплексов: преобладание в орогенных комплексах кремнекислых пород и самостоятельность последних по отношению к базитам в тафрогенных (рис. ЗВ( ЗС; 5); преобладание в кислых породах калия над натрием; соответствие большинства из этих пород гранитовой котектике, свидетельствующие об их кристаллизации при низком давлении («5 кбар) на малых глубинах (<30 км), что подтверждается также образованием надочаговых магматогеннотектонических проседаний; близость петрохнмических параметров кремнекислых магматитов ранних орогенных формаций к составам пород главным образом гранит-метаморфического слоя сиалической протокоры (рис. 3-А); кларковые или близкие к ним содержания (рис. 5) в кремнекислых породах различных комплексов когерентных элементов, - Сг, Со, Бс. V, Си, И и преобладание Ва над Бг, что также сближает их с породами гранит-метаморфического слоя; приуроченность орогенных и в меньшей степени тафрогенных комплексов к блокам с неглубоко залегающим кристаллическим фундаментом. В то же время кислым породам поздних орогенных и тафрогенных комплексов, как уже отмечалось, свойственна обогашённость по сравнению с породами гранит-метаморфического слоя коры кремнекислотой и щелочами, особенно калием, пантеллеритовая тенденция в развитии субшелочно-кремнекислых серий, повышенные содержания Бг и пониженные Ва, У, УЬ, исключительно высокая эксплозивность пород, свидетельствующая о высокой их газонасыщенности.
Совокупность признаков кислых пород орогенных и тафрогенных формаций позво-