ИНТЕГРАЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ СО РАН



















Вып. 11

Issue 11





                sioarodd aivaoaiNi sva as

RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES SIBERIAN BRANCH INSTITUTE OF THE EARTH CRUST INSTITUTE OF GEOLOGY INSTITUTE OF GEOLOGY OF OIL AND GAS A.P. VINOGRADOV INSTITUTE OF GEOCHEMISTRY
GEOLOGICAL INSTITUTE RAS INSTITUTE OF PRECAMBRIAN GEOLOGY AND GEOCHRONOLOGY RAS




PRECAMBRIAN EVOLUTION OF SOUTHERN PART OF THE SIBERIAN CRATON




Editor
corresponding member of RAS E.V. Sklyarov

















NOVOSIBIRSK PUBLISHING HOUSE OF THE SIBERIAN BRANCH OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES 2006

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ЗЕМНОЙ КОРЫ
ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ
ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ НЕФТИ И ГАЗА
ИНСТИТУТ ГЕОХИМИИ им. А.П. ВИНОГРАДОВА ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ РАН
ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И ГЕОХРОНОЛОГИИ ДОКЕМБРИЯ РАН





ЭВОЛЮЦИЯ ЮЖНОЙ ЧАСТИ СИБИРСКОГО КРАТОНА В ДОКЕМБРИИ




Научный редактор член-корреспондент РАН Е.В. Скляров

















НОВОСИБИРСК ИЗДАТЕЛЬСТВО СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК 2006

УДК [551.7+552](571.5)
ББК 26.303(2Р54)+26.323(2Р54)
    Э11

Редакционная коллегия серии'.
академик В.М. Титов (главный редактор),
академик Ю.И. Шокин, член-корреспондент РАН В.И. Евсиков, член-корреспондент РАН В.Н. Опарин, член-корреспондент РАН В.А. Ламин, кандидат геолого-минералогических наук В.Д. Ермиков (ответственный секретарь)

Серия основана в 2003 г.

             Эволюция южной части Сибирского кратона в докембрии /[А.М. Мазу-
Э11 кабзов и др.]; науч. ред Е.В. Скляров; Рос.акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т земной коры и др. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. — 367 с. — (Интеграционные проекты СО РАН; Вып. 11)

             В книге обобщены современные материалы по вопросам геологии, петрологии и геохронологии докембрийских комплексов южной окраины Сибирского кратона. На основе данных по седиментогенезу, метаморфизму, магматизму, складчатым дислокациям, палеомагнетизму и результатов изотопного датирования восстанавливается ее докембрийская эволюция. Показано, что структура краевой части кратона представлена системой палеопротерозойских террейнов, спаянных коллизионными зонами. Внутренняя структура террейнов неоднородна и в ней установлены фрагменты более ранних позднеархейских коллизионных зон. Выделены и охарактеризованы два основных этапа эволюции кратона: палеопротерозойский и неопротерозойский.
             Книга рассчитана на широкий круг геологов, интересующихся проблемами строения и эволюции докембрийской литосферы.

Утверждено к печати
Объединенным ученым советом наук о Земле СО РАН

Рецензенты:
доктор геолого-минералогических наук, профессор А.А. Бухаров, доктор геолого-минералогических наук М.И. Грудинин,
              доктор геолого-минералогических наук, профессор С.И. Шерман

Авторы:
             А.М. Мазукабзов, Д.П. Гладкочуб, Т.В. Донская, А.М. Станевич, А.Н. Диденко, Е.В. Бибикова, В.Ю. Водовозов, А.А. Казанский, Т.И. Кирнозова, И.К. Козаков, К.М. Константинов, Б.Б. Кочнев, Д.В. Метелкин, Т. Ота, В.К. Немеров, А.А. Постников, А.А. Юлдашев, В.А. Пономарчук

                 Работа выполнена в рамках интеграционного проекта СО РАН 6.7.
«Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). п. 1. Ранние этапы становления и эволюции
                 Центрально-Азиатского складчатого пояса (мезо- и неопротерозой)»



ISBN 5—7692—0878—3 (вып. 11)
ISBN 5—7692—0669—1

    © Коллектив авторов, 2006
    © Институт земной коры СО РАН, 2006
    © Оформление. Издательство СО РАН, 2006

        ПРЕДИСЛОВИЕ












ИНТЕГРАЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ

       Краевые выступы фундамента на юге Сибирского кратона традиционно рассматривались в качестве опорных объектов для изучения летописи докембрия. По результатам геолого-съемочных работ и тематических исследований производственных и научно-исследовательских организаций к концу 80-х гг. XX в. была разработана достаточно аргументированная стратиграфическая шкала докембрия и предложены варианты докембрийской последовательности осадочных, магматических и метаморфических процессов для отдельных фрагментов и региона в целом. К сожалению, все это не было оформлено в едином монографическом издании, хотя некоторые обобщения по отдельным комплексам Сибирского кратона публиковались (например: [Бухаров, 1987]). Самым главным недостатком многочисленных статей являлось отсутствие надежных геохронологических данных. И в начале 1990-х гг. всего одна статья [Aftalion et al., 1991] поставила под сомнение один из краеугольных принципов построения схемы тектонической эволюции южной части Сибирского кратона: на основании результатов корректного изотопного датирования и детальных структурных исследований самого представительного разреза была показана сомнительность применения принципов классической стратиграфии для докембрийских образований. Многие выделенные свиты и серии перемешались и «подвисли в воздухе». Соответственно, возраст магматических комплексов и этапов метаморфических преобразований, не определенный инструментально, но предполагаемый на основании взаимоотношений со стратиграфическими подразделениями, также оказался в подвешенном состоянии. Это определило возобновление достаточно масштабных разноплановых исследований, проводившихся силами научно-исследовательских организаций главным образом Иркутска, Санкт-Петербурга и Москвы. За последние два десятилетия накопилось значительное количество новых геологических, петрологических, геохронологических и палеомагнит-ных данных, большая часть которых опубликована в центральных периодических изданиях. Критическая масса этих данных достигла отметки, требующей их обобщения и развернутого анализа. Именно этому и посвящена предлагаемая работа.
       Монография состоит из двух частей. В первой рассматриваются раннедокембрийские события, во многом определившие формирование Сибирского кратона; во второй - осадочные, магматические и тектонические процессы, реконструируемые для южной части Сибирского кратона в мезо- и неопротерозое.
       Первая глава посвящена проблемам тектонического районирования и структуре южной части Сибирского кратона. Рассмотрены основные структурные эле-

ПРЕДИСЛОВИЕ

5

ИНТЕГРАЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ

менты докембрийских выступов и щитов с позиций террейновой тектоники. На основе анализа разномасштабных геолого-геофизических карт и многочисленных публикаций с учетом новых данных показано, что структура южной части кратона состоит из системы разновеликих террейнов, фрагменты которых вскрыты в пределах Присаянского и Байкало-Патомского поднятий, а также Алдано-Станового щита. Структурно-геологические исследования, подкрепленные изотопными данными, позволили авторам установить, что в контурах палеопротерозойских террейнов имеются фрагменты позднеархейских образований, сформированных при аккреционно-коллизионных процессах. Наиболее подробно такое явление рассмотрено на примере Шарыжалгайского супертеррейна, который состоит из Окинско-го и Иркутного террейнов, объединенных Китайской коллизионной зоной позднего архея. Палеопротерозойские коллизионные зоны (Урикско-Туманшетская, Чуя-Вилюйская) имеют сложное внутреннее строение и представляют мозаику террейнов, сформированных в разных геодинамических условиях.
        Основное внимание во второй главе уделено магматическим и метаморфическим комплексам позднеархейского и раннепротерозойского возраста, позволяющим корректно реконструировать основные эндогенные события, определившие структуру и облик раннедокембрийских блоков. В концентрированном виде приводятся вещественные признаки, которые являются отражением субдукционно-коллизионных и постколлизионных событий в формировании кратона в архее и палеопротерозое, выражающихся в проявлении разновозрастных базит-ультраба-зитовых комплексов, а также син- и постколлизионных гранитоидов. Полученные данные позволяют обоснованно выделять позднеархейские коллизионные события в пределах южной окраины кратона.
        Необходимым дополнением к анализу палеопротерозойской тектоники и эндогенной активности на юге Сибирского кратона являются результаты палеомаг-нитных исследований ряда раннедокембрийских комплексов, представленные в третьей главе. Эти исследования позволили осуществить реконструкцию положения Сибирского кратона на геоиде, а также анализ возможного взаиморасположения Сибирского и Северо-Американского кратонов для периода 1,86-1,83 млрд л.н. Результаты палеомагнитного изучения палеопротерозойских пород в мире достаточно немногочисленны. Представленные в монографии первые данные по палеомагнетизму гранитоидов Шарыжалгайского выступа, а также осадочных и вулканогенных образований Акитканского пояса являются пионерными и по-настоящему оригинальными.
        Четвертая глава посвящена характеристике осадочных и, в меньшей степени, осадочно-вулканогенных толщ позднего протерозоя. Сложность корректного датирования докембрийских осадочных комплексов определяет многовариантность корреляционных построений, чего авторы и не скрывают. Анализ стратиграфических последовательностей, палеонтологических данных и геохимических характеристик карбонатных и терригенно-карбонатных серий позволил им предложить наиболее непротиворечивую модель развития осадочных бассейнов в краевой части Сибирского кратона.
        В пятой и шестой главах обсуждаются вопросы раскола суперконтинента Ро-диния и начальной стадии образования Палеоазиатского океана, чрезвычайно важные для понимания особенностей эволюции важнейшей геологической структуры

6

ЭВОЛЮЦИЯ ЮЖНОЙ ЧАСТИ СИБИРСКОГО КРАТОНА В ДОКЕМБРИИ

   региона - Центрально-Азиатского складчатого пояса. Пятая глава насыщена новейшими геологическими, петрологическими, литологическими и геохронологическими данными, позволяющими предлагать достаточно корректный сценарий тектонической эволюции региона для рассматриваемого временного интервала. Здесь приводится обширный материал по неопротерозойским дайковым и силло-вым комплексам - индикаторам растяжения. По своему пространственному положению дайковые рои основных пород, характеризующиеся субщелочной спецификой и по особенностям распределения некогерентных элементов отвечающие составам базальтов внутриплитных обстановок, объединяются авторами в две ветви - Присаянскую и Прибайкальскую. В работе приводятся подробное геологогеохимическое описание дайковых и силловых комплексов и новые данные об их возрасте. Выводы шестой главы, во многом опирающиеся на материалы предыдущей, а также оригинальные палеомагнитные данные, позволяют обозначить пространственное положение Сибирского кратона относительно других докембрийских блоков в структуре суперконтинента Родиния на момент его распада. Однако авторы справедливо отмечают предварительный характер выводов и необходимость дополнительных исследований для корректного определения положения Сибирского кратона в неопротерозое.
       Я далек от мысли о том, что монография полностью восполняет все лакуны в реконструкции докембрийской эволюции Сибирского кратона, особенно это касается мезопротерозоя. Более того, можно было бы отметить многие спорные моменты в авторских построениях, но на настоящий момент книга представляет собой наиболее полную сводку новейших данных по геологии, петрологии, геохронологии и палеомагнетизму докембрийских комплексов южной части Сибирского кратона.
       Исследования последних лет, а также обобщение результатов проводились в рамках проекта «Ранние стадии эволюции Палеоазиатского океана (мезо-, неопротерозой)» Интеграционной программы ОНЗ РАН - СО РАН «Палеогеодина-мическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса: от океана к континенту».

Е.В. Скляров

ИНТЕГРАЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ

ПРЕДИСЛОВИЕ

7

ИНТЕГРАЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ

    Глава 1

        ТЕКТОНИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ
        И СТРУКТУРА ЮЖНОЙ ЧАСТИ СИБИРСКОГО КРАТОНА*









       Северо-Азиатский кратон (синоним - Сибирский кратон) как элемент докембрийской структуры был введен в научную литературу Ю.А. Косыгиным с соавторами [1962, 1964]. Под этим понятием подразумевалась территория, пространственно объединяющая древнюю Сибирскую платформу и Верхоянско-Чукотскую эпикратонную складчатую систему и имеющая единый фундамент архейского возраста. Протерозойские структуры, формировавшиеся на кратоне, относились к эпикратонным (докембрийская плита Сибирской платформы и Верхоянско-Чукотская область), а по периферии кратона - к перикратонным (перикратонные опускания, краевые швы, краевые глыбы). Подобную точку зрения высказал К.В. Боголепов [1962, 1963] относительно западной окраины Сибирской платформы, перекрытой мезо-кайнозойским осадочным чехлом Западно-Сибирской плиты. Эти положения нашли отражение в статье А.Л. Яншина с соавторами [1984], посвященной проблемам тектоники Азии. За последующие годы появились новые геолого-геофизические данные, результаты глубокого бурения, которые позволили уточнить представления о пространственных и временных границах кратона [Конторович и др., 1999; Парфенов и др., 1996, 1998]. На основании палеотекто-нических реконструкций можно наметить современную границу южной части кратона следующим образом (с востока на запад): по системе разломов, оконтурива-ющих Становой мегаблок Алдано-Станового щита, Байкало-Муйской офиолитовой зоне, Прибайкальскому коллизионному шву, Главному Саянскому разлому [Мандельбаум и др., 1988; Митрофанов, Таскин, 1994; Федоровский и др., 1995; Парфенов и др., 1996; и др.]. Однако при подобных реконструкциях необходимо иметь в виду, что очерченная граница в определенной мере условна, поскольку первичные контуры кратона неизвестны, так же как не установлены истинные амплитуды горизонтальных перемещений по ограничивающим разрывным зонам. Так, результаты геофизических исследований по Юго-Западному Прибайкалью позволяют полагать, что фундамент кратона прослеживается далеко под горное сооружение Хамар-Дабана, т.е. под складчатую систему [Зорин и др., 2002]. Подобное явление в настоящее время установлено для многих кратонов. Показано, что их кристаллический фундамент располагается под внешними зонами прилегающих складчато-надвиговых поясов. Последние возникли за счет деформации и тектонического телескопирования вещественного выполнения, формировавшегося на


          Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ (проект № 04-05-64412).


8

ЭВОЛЮЦИЯ ЮЖНОЙ ЧАСТИ СИБИРСКОГО КРАТОНА В ДОКЕМБРИИ

Рис. 1.1. Границы Северо-Азиатского кратона и Сибирской платформы.
1 — Сибирская платформа; 2 — предполагаемые контуры СевероАзиатского (Сибирского) кратона [Конторовичидр., 1999].


погруженных окраинах кратонов. Они включаются в состав кратонов наряду с древней платформой (рис. 1.1) [Парфенов и др., 1998; Тектоника..., 2001]. Внешние зоны складчато-надвиговых поясов отделяются от платформы фронтальными надвигами или

ИНТЕГРАЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ

моноклиналями либо флексурами, которые по простиранию могут сменяться краевыми прогибами. Формирование их синхронно с краевым швом, отделяющим внутреннюю часть складчатой области от внешней. Область, заключенная между фронтальной флексурой и краевым швом, относится к зоне сочленения платформы и складчатой области и в полной мере соответствует понятию эпикратонной складчатой области.
     Структура южной окраины кратона на основе имеющихся к настоящему времени материалов представлена на рис. 1.2. Контуры кратона очерчиваются системой коллизионных швов (Саянский, Прибайкальский, Байкало-Муйский и фрагмент Монголо-Охотского). В его структуре обособляются краевые поднятия (При-саянское, Байкало-Патомское), характеризующиеся деформированным плитным


Рис. 1.2. Схема тектонического районирования южной окраины Сибирского кратона.

а — Саяно-Байкальская складчатая область; б — рифейско-раннепалеозойский чехол Сибирской платформы; в — краевые поднятия: I — Присаянское, II — Байкало-Патомское; г — Алдано-Становой щит: А — Алданский мегаблок, С — Становой мегаблок; д — коллизионные швы: 1 — Саянский, 2 — Прибайкальский, 3 — Байкало-Муйский, 4 — Монголо-Охотский.

ГЛАВА 1. ТЕКТОНИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ И СТРУКТУРА ЮЖНОЙ ЧАСТИ СИБИРСКОГО КРАТОНА »

ИНТЕГРАЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ

комплексом с выходами фундамента, и Сибирская платформа. В пределах последней выделяется плита с рифейско-раннепалеозойским осадочным чехлом и Алдано-Становой щит.
     Наиболее часто к анализу фундамента кратона подходят с позиции концепции выделения структур двух типов: протократонов (гранит-зеленокаменных областей) и подвижных (гранулит-гнейсовых) поясов [Кушев, 1985; Смелов и др., 1998; Ножкин, 2004]. Однако этот подход не отражает всю сложность их строения. В пределах данных структур могут быть выделены различающиеся по составу и истории развития сегменты земной коры, описываемые в литературе как блоки разных порядков или террейны (составные террейны, супертеррейны). Термин «террейн» применяется нами как описательный элемент для структур, характеризующихся самостоятельным стилем строения и развития. Естественно, выделение террейнов в докембрийских метаморфических комплексах встречает определенные трудности, вызванные отсутствием палеомагнитных реконструкций и недостаточным количеством изотопно-геохронологических данных, позволяющих восстановить возраст и первичную природу пород. Сочленение террейнов осуществляется по зонам разрывных нарушений, масштабность которых варьирует в широких пределах. Самыми масштабными из них являются зоны тектонического меланжа, ограничивающие наиболее крупные террейны [Морозов и др., 1997; Розен, 2001]. Они представляют собой линейные участки земной коры, характеризующиеся тектоническим смешением по системе пластических надвигов и сдвигов пластин, сложенных структурно-вещественными комплексами соприкасающихся террейнов, экзотических магматических и метавулканогенно-осадочных образований, которые претерпели совместные структурно-метаморфические преобразования.
     В настоящее время большая часть исследователей полагает, что Сибирский кратон - это коллаж террейнов (рис. 1.3), различающихся не только по структурно-вещественным и геодинамическим признакам, но и по времени становления. Кратон как единая консолидированная структура окончательно был сформирован к концу раннего протерозоя, когда стал составной частью суперконтинента Пангея-1. Большинство его южных границ образовалось в неопротерозое в связи с распадом суперконтинента Родиния. В современной структуре юг кратона обрамлен разновозрастными складчато-надвиговыми поясами: Енисейским, Саяно-Байкальским (байкальско-каледонским), Монголо-Охотским (позднемезозойским).
     Строение фундамента кратона представлено в целом ряде схем [Николаевский, 1968; Савинский, 1972; Гафаров и др., 1978; Кушев, 1985; Rosen et al., 1994; Смелов и др., 2003; Хильтова и др., 2003; и др.], которые, однако, далеко не однозначно отображают его структуру. Все они базируются на интерпретации геофизических материалов и геологических данных, полученных по обнаженным краевым поднятиям и результатам бурения в перекрытых платформенных областях. Проводимые в последнее десятилетие изотопно-геохимические исследования кристаллических образований Сибирского кратона позволили в определенной мере решить вопросы о возрасте многих структурно-вещественных комплексов и их протолитов и наметить ряд террейнов, составляющих тектоническую основу кратона. Вопросы же, касающиеся внутреннего устройства террейнов, до настоящего времени остаются остродискуссионными ввиду отсутствия достаточного количества геолого-геофизической информации по закрытым регионам. В определенной

10

ЭВОЛЮЦИЯ ЮЖНОЙ ЧАСТИ СИБИРСКОГО КРАТОНА В ДОКЕМБРИИ