Структурная позиция и геодинамические условия формирования метаморфических комплексов Большого Кавказа и Кубы

• Автор: Сомин, Марк Львович
• Шифр специальности: 25.00.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 56 с. : ил.; 19х14 см.

Метаморфические комплексы (МК) составляют преобладающую часть консолидированной части земной коры складчатых систем. Поэтому проблема их структурного положения и тектонического значения - одна из наиболее важных, сложных и актуальных тем континентальной геологии. Известно, что эти комплексы могут быть’как древнейшим элементом структуры складчатых систем (МК фундамента), так и представлять собой новообразование - продукт глубокого изменения их наиболее молодых формаций. Во втором случае особенно остро встает вопрос о причинах проявления процесса приращения (вертикальной аккреции) гранитно-метаморфического слоя земной коры,
Задача работы состояла: в изучении метаморфических комплексов складчатых систем Большого Кавказа и Кубы с тем, чтобы ответить на вопросы, касающиеся возраста МК, их позиции в структуре этих систем, особенностей их деформаций, палео-тектонического положения; в проведении, на этой основе, анализа региональной структуры этих регионов; в исследовании общих (тектоно-геодинамических) аспектов формирования и преобразования метаморфической части их земной коры. Для обсуждения проблемы тектонических условий метаморфизма следовало провести сравнение структурных особенностей областей с интенсивным проявлением региональнометаморфических процессов (доальпийское основание Большого Кавказа, Куба) и с их отсутствием (альпийский Большой Кавказ).
Фактический материал был получен в основном самим автором при многолетних исследованиях. На Большом Кавказе они осуществлялись с 1959г., на Кубе -с 1968г. Часть наблюдений на Большом Кавказе проведена совместно с Ю.П.Видяпиным и A.A.Беловым, на Кубе - совместно с Г.Мильяном.
Методика исследований. При изучении МК использовался набор методов - их расчленение, картирование, литолого-петрографическое и петрологическое исследование, структурный и петрохимический анализ. Для анализа тонких особенностей структуры на Кавказе проводилось особо крупномасштабное картирование. Большое внимание было уделено изотопному датированию метаморфических пород. Использованы К-Аг и U-Pb (классический, SHRIMP, Pb/Pb) методы, ограниченно -Rb-Sr, Sm-Nd, CHIME и другие. Для датирования по циркону было подготовлено 58 проб. Изучение циркона было использовано также как важный метод для определения исходной природы метаморфических пород.
Публикации, презентации, апробация. Данные, включенные в работу, представлены в 135 публикациях, из них 35 - тезисы докладов, 11 - разные по объему, в том числе коллективные, монографии. Материалы работы представлялись на 35 всесоюзных, всероссийских и международных совещаниях, конференциях, конгрессах и симпозиумах, в том числе и в ряде зарубежных стран, докладывались в ИФЗ РАН, ган РАН, ИГГД РАН, МГУ. Конкретная информация на этот счет содержится в прилагаемом списке опубликованных работ.
Большая часть данных, касающихся как доальпийской, так и альпийской геологии Большого Кавказа, в том числе и полученных еще 30- 40 лет назад, широко используется в современных обобщающих работах по этой территории [например, Шолпо и др.,1993; Потапенко, 2004; Гамкрелидзе, Шенгелиа, 2006]. Материалы, полученные по геологии Кубы, использованы в качестве одного из главных новых элементов в последней версии тектонической и геологической карт Кубы (1989 г, отв, ред.
Ю.М.Пущаровский), в своей основе приняты как российскими, так и многими зарубежными исследователями [например, Пущаровский и др.,1989; Чехович,1993; Хайн, 2000; Iturralde-Vinent, 1998; Garcia-Casco et at., 2001, 2005; Blein etal., 2003; Grafe et a!., 2002].

Научно-организационная активность в рамках темы.

В течение ряда лет автор был лидером рабочей группы Проекта 276 МПГК «Палеозой в Альпийско-Гималайском горном поясе», в последние годы - руководителем двух завершенных инициативных проектов РФФИ, одним из ответственных исполнителей Программ ОНЗ РАН, научным руководителем трех защищенных кандидатских работ, В роли заведующего Лабораторией тектоники и геодинамики ИФЗ РАН в течение 12 пет осуществлял руководство исследованиями, включавшими тематику представляемой работы,

Благодарности

Выполнение большого объема исследований было бы невозможно без активного участия многих колпег. Полевые работы на Большом Кавказе проводились в сотрудничестве с Ю.П.Видялиным, А.А.Беловым, с рядом сотрудников ФГУГП «Кавхазге-олсъмка» и «Севкавгеология». Наши работы на Кубе были начаты по инициативе Ю.М.Пущаровского и постоянно пользовались его поддержкой, так же как и поддержкой со стороны В.В.Белоусова. Партнером автора во время работ на Кубе был сотрудник Института геологии и палеонтологии АН Кубы Г.Мильян. Петрологические микрозондовые исследования были проведены Н.Л.Добрецовым, С.П.Кориковским,
A.Н.Кониловым, А.И.Смульской. Большой объем К-Ar датирования выполнен в ИГЕМ РАН (М.М.Аракелянц, В,А,Лебедев), а также в лабораториях ВСЕГЕИ, Принстонского университета США (П,Ренни), Далласа, США (Р,Денисон), U-Pb-цирконовое датирование проведено в ГЕОХИ РАН под руководством ЕБ.Бибиковой, в ИГГД РАН (руководитель работ А.Б.Котов), в Калифорийском (Санта-Барбара) универститете США (Дж. Маттинсон), в ЦИИ ВСЕГЕИ (руководитель С,А.Сергеев) и Геологическом институте КНЦ РАН (Т.Б.Баянова), А.Кренером (Майнц, ФРГ) в университете Перта, Австралия, Л.В,Суминым (ВИМС). Rb/Sr датирование осуществлено Р.Х,Гукасяном (Геол. институт АН Армении) и Р. Кистлером (Геол.служба США),
Проблемы тектоники и петрологии, содержание данной работы, ее отдельных разделов обсуждались с А.А.Беловым, Ю.Я,Потапенко, М.Н.Шапиро, В.Д.Чеховичем,
B.Г.Казьминым, М,Г,Леоновым, Ю.А.Морозовым, Г.С,Закариадзе, В.С.Федоровским, Д.И.Пановым, М.В.Минцем, В.Е.Хаиным, ЕБ.Хаиным, Ю.П.Видялиным, Ю.А.Воложем,
B.А,Бушем, Ю.О, Гавриловым, А.Н.Кониловым, И.С.Красивской, А.Б. Котовым, Д.И.Матуковым, А.Кренером, М.Итурральде-Винентом, Д.М.Шенгелиа,
C.П.Кориковским, А.А.Щипанским, Л.М.Расцветаевым, Д.З.Журавлевым и многими другими коллегами. Неоценимую помощь в подготовке компьютерной графики оказала И.В.Погорелова. Финансовую поддержку работам предоставляли Российский фонд фундаментальных исследований, Отделение наук о Земле РАН, ФГУГП «Кавказге-олсъемка», ИМГРЭ.
Всем названным друзьям, коллегам и организациям автор приносит свою самую искреннюю признательность.

1.Комплексы доюрского фундамента
Комплекс Сокорро (=Сьерра-Морена)[МНал, Somin, 1976; Renne et al„ 1989] представлен флогопитовыми кальцифирами и мраморами гренвильского возраста, обнажающимися на северо-востоке провинции Матансас. Возраст установлен К-Ar и 40Аг-39Аг датированием флогопита, показавшими 945±25 и 930 ±15 Ма, соответственно. Гренвильские породы интрудируются щелочными гранитами Каньяс, К-Аг возраст которых 152 Ма [Сомин, Мильян, 1977], U-Pb-цирконовый - 172Ма [Renne et at., 1989] уверенно указывают, что эти породы среднеюрские. Комплекс, вероятно, составляет тектоническую пластину, надвинутую на верхнеюрские отложения зоны Пласетас, в составе конгломератов которых имеются обломки мраморов и гранитов. Граниты Каньяс, судя по их химизму и возрасту, могут быть связаны со среднеюрским рифтин-гом коры Карибского региона.
Комплекс Эль-Гуаябо [Сомин, Мильян, 1981] представлен лейкократовыми ортогнейсами, слагающими валуны в конгломератах свиты Капдевила (верхний палеоцен-нижний эоцен), обнажающейся близ разлома Пинар. В состав конгломератов входят также обломки неметаморфизованных вулканических и осадочных пород меловой дуги и валуны гранитов S-типа. Наше мнение о доюрском возрасте гнейсов сейчас подтверждено U-Pb (SHRIMP) датированием [Somin et at., 2006], Датировки центральных частей идиоморных цирконов находятся в интервале 250-220 Ма; низкое Th/U отношение указывает на сильное метаморфическое воздействие. Внешние каймы цирконов показали 72±2 Ма, что очень близко к К-Ar датировкам мусковита из этих пород 71 ±3 Ма (К=7,44%) и 70,5 ±1,4 Ма. Отсюда следует, что протолит гнейсов раннетриасовый или более древний, и первый этап его метаморфизма произошел в до-юрское время. В кампане реализовался второй эпизод перекристаллизации цирконов, вскоре после которого (в Маастрихте) породы ре были выведены в поверхностные условия, Поскольку молодые изотопные датировки гнейсов совпадают со временем прекращения вулканической активности в меловой дуге, есть основания считать, что эти события были связаны. Можно предположить, что еще горячая островная дуга была надвинута на породы фундамента блока Майя (Юкатан), Менее вероятно, что вулканиты дуги были автохтонным чехлом гнейсов: в этом случае их U-Pb возраст должен быть более древним.
2.Мезозойские метаморфические комплексы
Разделяются на две главные контрастные группы: метаосадочные эпиконтинтапь-ные (энсиалические) и существенно мафические энсиматические, связанные с корой остроаодрного и океанического типа [Сомин,1979; Сомин, Мильян,1981]. К первой группе относятся комплексы Пинос, Эскамбрай, Кангре, Асунсьон, ко второй - комплексы Мабухина, единицы Яябо в Эскамбрае и Гуира-де-Хауко в блоке Асунсьон, все высокобарические включения в серпентинитовом меланже как офиолитового пояса северной и восточной Кубы, так и в массиве Эскамбрай.
2.1. Эпиконтинентальные (энсиалические) комплексы
Комплекс Пинос [Сомин, Мильян, 1972] имеет наиболее ярко выраженный эпикон-тинентальный метаосадочный состав. В его разрезе наиболее древней является свита Каньяда, сложенная метапелитовыми и метапсаммитовыми сланцами, часто содержащими примесь графита. Выше находится свита Агуа Санта, в которой метакла-