ВВЕДЕНИЕ 1
Глава 1. Геологический очерк Телецкой зоны и ее тектоническое положение в структуре Центрально-Азиатского складчатого пояса 4
1.1. Тектоническое положение Телецкой зоны в структуре Центрально-Азиатского складчатого пояса и история ее изучения 4
1.2. Структура и геодинамические комплексы Телецкой зоны 14
Глава 2. Методика проведения работ 20
Глава 3. Петрография метабазитовых пород Телецкой зоны 29
Глава 4. Минералогия метабазитовых пород Телецкой зоны 33
Глава 5. Петрохимия и геохимия метабазитовых пород Телецкой зоны 38
Глава 6. Минеральная термобарометрия метабазитовых пород Телецкой зоны и модель ее эволюции 47
6.1. Минеральная термобарометрия 47
6.2. Модель эволюции Телецкой зоны Горного Алтая 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 62
Приложение 1. Химические составы амфиболов 72
Приложение 2. Химические составы хлоритов 88
Приложение 3. Химические составы эпидотов 90
Приложение 4. Химические составы полевых шпатов 93
Приложение 5. Список используемых сокращений минералов 94
Актуальность исследований. В Центрально-Азиатском складчатом поясе широко распространены надсубдукционные магматические комплексы и гранитоидные батолиты, занимающие огромные площади и свидетельствующие о протекавших аккреционно - коллизионных событиях, а также о гигантских объемах субдуцированной океанической коры, фрагменты которой можно наблюдать в глаукофансланцевых и эклогитовых комплексах, маркирующих положение палеосубдукционных зон. Эти комплексы встречаются в виде тектонических пластин, чешуй и блоков в серпентинитовых меланжах, входящих в состав субдукционно-аккреционных сооружений (Волкова, Скляров, 2007).
Одним из ключевых моментов для понимания режимов эволюции тектонических процессов является знание состава и происхождения отдельных тектонических пластин, участвующих в создании аккреционно-коллизионного ансамбля. В первую очередь необходимо знать, какой был протолит деформированных и метаморфизованных пород, которые занимают основной объем этих тектонических пластин. Известно, что глаукофансланцевые комплексы могут образовываться в континентальных коллизионных орогенах за счет пород континентальной коры (тип А по (Maruyama et al., 1996)) и в этом случае быть представленными образованиями пассивных окраин, включающими карбонатные породы платформенного типа, бимодальные вулканиты и глиноземистые осадки. С другой стороны, глаукофансланцевые комплексы могут формироваться в условиях активных континентальных окраин в результате субдукции палеоокеанических плит (тип В по (Maruyama et al., 1996)) и представлять собой метаморфизованные глубоководные кремнистые осадки, базальты СОХ, океанических островов и плато, а также рифовые известняки и граувакки (Волкова, Скляров, 2007).
В пределах юго-западного обрамления Сибирского кратона выделяются (с юго-запада на северо-восток) три глаукофансланцевых пояса, отражающих эволюцию ордовикских аккреционно-коллизионных событий в данном регионе: блоки глаукофановых сланцев и эклогитов Чарской зоны (Восточный Казахстан), тектонические чешуи глаукофановых сланцев Уймонской зоны (центральная часть Горного Алтая) и толща глаукофановых сланцев Куртушибинского офиолитового пояса (Западный Саян) (Волкова и др., 2011) (рисунок 1).
Рисунок 1. Ордовикские глаукофановые сланцы на геологической схеме венд- кембрийских вулканоплутонических поясов и палеобассейнов Алтае-Саянской складчатой области (Волкова и др., 2011)
1, 2 - вулканоплутонические пояса: 1 - с океаническими и/или окраинно-морскими ассоциациями, 2 - с островодужными ассоциациями; 3, 4 - венд-кембрийские палеобассейны: 3 - турбидитовые, 4 - терригенно-карбонатные; 5 - нижнепалеозойские турбидитовые палеобассейны; 6 - раннепалеозойские гранитоидные батолиты; 7 - глаукофановые сланцы; 8 - геологические границы: а - установленные, б - скрытые под более молодыми образованиями; 9 - границы наложенных прогибов: а - палеозойских, б - мезокайнозойских; 10 - государственные границы
Изучаемая нами Телецкая зона расположена в сложном тектоническом узле структур Горного Алтая и Западного Саяна и традиционно рассматривается как коллизионно - сдвиговая зона (Буслов, Синтубин, 1995; Смирнова и др., 2002; Буслов и др., 2003; Buslov et al., 2004).
40Ar/39Ar датировки метаморфических пород по амфиболу и мусковиту (Смирнова и др., 2002) демонстрируют широкий спектр значений (от 378±3 до 328±2 млн лет), свидетельствующий о сложной и длительной тектонической истории. Однако этот возраст соответствует одной из завершающих стадий формирования данной структуры. В последнее время были получены новые 40Ar/39Ar данные о раннеордовикском возрасте метаморфических пород, отвечающем времени эксгумации базальтов и терригенных пород из зоны субдукции. Установлено, что данный процесс сопровождался высокоградиентным низкобарическим и среднеградиентным инициальным метаморфизмом (Туркин, Коржнев, 2003), в результате чего были образованы барруазит-актинолитовые сланцы (Буслов, Синтубин, 1995). Таким образом, метаморфические породы Телецкой зоны по составу и времени образования близки к породам Чарской, Уймонской и Куртушибинской зон, что позволяет рассматривать данные структуры как единую аккреционно-коллизионную палеозону, нарушенную позднепалеозойской тектоникой.
Объектом исследования выбран комплекс метаморфических (метавулканических и метатерригенных) пород Телецкой зоны Горного Алтая.
Цель исследования - на основе комплекса геологических, петрологических, петро- геохимических, а также литературных данных определить условия и обстановки формирования метаморфических пород Телецкой зоны Горного Алтая.
Задачи исследования:
1. Охарактеризовать особенности геологического положения метаморфических пород в структурах Телецкой зоны Горного Алтая по литературным данным;
2. Определить вещественный состав и характер метаморфического преобразования пород Телецкой зоны Горного Алтая;
3. Установить возможные протолиты метаморфических пород Телецкой зоны Горного Алтая на основе петрогеохимических исследований;
4. Произвести реконструкцию РТ-условий образования метаморфических пород на основе применения геотермобарометрических инструментов;
5. Предложить геодинамическую модель формирования и эволюции Телецкой зоны Горного Алтая, опираясь на полученные авторские и литературные данные.
Фактическим материалом при выполнении работы послужили каменные материалы, собранные автором совместно с сотрудниками лаборатории геодинамики и магматизма № 212 ИГМ СО РАН имени В.С. Соболева (г. Новосибирск) в течение полевых сезонов 2017, 2019 годов. Кроме того, при подготовке данной работ использовались геологические карты 1:200 000 масштаба (под редакцией А.Б. Гинцингер (1960)) и 1:1 000 000 масштаба (под редакцией С.П. Шокальского (2011)), а также материалы (в том числе неопубликованные), посвященные геологическому строению Телецкой зоны и Горного Алтая в целом.
Основные защищаемые положения:
1. Метаморфический комплекс Телецкой зоны представлен метабазальтами и терригенными сланцами. Для метабазальтов протолитами были породы с характеристиками базальтов срединно-океанических хребтов E-MORB типа, реже базальтов OIB и OPB типов. Метатерригенные породы образованы в результате метаморфизма продуктов выветривания вулканических пород среднего-основного состава.
2. К концу раннего ордовика Телецкая зона представляла собой аккреционно-коллизионную структуру, состоящую из тектонических пластин палеоокеанической литосферы, палеоокеанических островов и плато, а также турбидитов и островных дуг.
Телецкая зона является одним из ключевых объектов для проведения палеогеодинамических реконструкций территорий Западной Монголии, Южной Сибири, Северо-Западного Китая и Восточного Казахстана. В результате проведенных исследований пород из Телецкой зоны получены новые петрографические, петро- и геохимические, а также термобарометрические данные. На их основе, а также на основе литературных данных определены обстановки и условия формирования метаморфических пород Телецкой зоны.
В результате изучения метаморфических пород Телецкой зоны было установлено, что по петрографическому составу породы относятся к базальтам, метаморфизованным в условиях зеленосланцевой фации, и терригенным породам, метаморфизованным в условиях до амфиболитовой фации.
По составу амфиболы из метабазальтов и терригенных сланцев представляют две генерации минералов, характеризующие разные стадии метаморфизма пород. При этом в большинстве кристаллов амфиболов наблюдается зональность: составы центральных частей отвечают актинолитам и низкощелочным магнезиальным роговым обманкам, а краевых - высокощелочным магнезиальным роговым обманкам и паргаситам. Плагиоклазы представлены кислыми разностями с долей анортитового компонента до An29.
Проведенные геохимические исследования показали, что блоки и пластины базальтов (порфировых и афировых), измененных в условиях зеленосланцевой фации метаморфизма, представлены породами с характеристиками океанических базальтов E-MORB, OIB и OPB типов. Терригенные сланцы являются продуктами разрушения, диагенеза и метаморфизма океанических базальтов и островодужных вулканитов. Исследуемый комплекс пород заключен в тектонические пластины, входящие в состав аккреционно-коллизионной структуры.
На основе результатов термобарометрического изучения и парагенетического анализа определено (на основе данных о наличии граната) определено, что пик метаморфизма, при котором были образованы терригенные сланцы, отвечает условиям, переходным от эпидот- амфиболитовой до амфиболитовой (Т = 715°С, Р ~ 8 кбар) фации. На основе полученных геохронологических данных, согласующихся с литературными данными (Волкова и др., 2008, 2011, 2016), можно предполагать, что метаморфические процессы, протекающие при таких условиях, на территории Телецкой зоны были проявлены в раннем-среднем ордовике.
Дальнейшее развитие структур Телецкой зоны происходило в позднем силуре - перми (Буслов, Синтубин, 1995; Смирнова и др., 2002; Буслов и др., 2003; Буслов, 2011; Буслов и др., 2013), когда в результате коллизионно-сдвиговых событий была сформирована современная структура Телецкой зоны.
Синтез полученных автором данных и обобщение литературных сведений позволяют считать, что метабазитовые породы Телецкой зоны близки по составу и времени образования к аналогичным породам Чарской, Уймонской и Куртушибинской зон, что позволяет рассматривать данные структуры как единую аккреционно-коллизионную палеозону, нарушенную средне-позднепалеозойской тектоникой.
Перечисленные выше заключения нашли свое отражение в ряде публикаций:
1. Зиндобрый В.Д., Балтыбаев Ш.К., Буслов М.М. Петро- и геохимические особенности метаморфизованных вулканитов Телецкой зоны Горного Алтая // Тезисы докладов XXXII молодёжной научной школы-конференции, посвящённой памяти член- корреспондента АН СССР К.О. Кратца и академика РАН Ф.П. Митрофанова «Актуальные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии» - Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, - 2021, • С. 62-66.
2. Зиндобрый В.Д., БусловМ.М. Условия и особенности формирования метабазитовых пород Телецкой зоны Горного Алтая // Статья в сборнике трудов Всероссийской научно - практической конференции «Всероссийские студенческие Ломоносовские чтения» - Петрозаводск: Изд-во «Новая наука», - 2022, - С. 502-512. doi: 10.46916/21022022-5-978-500174-481-8.
3. Зиндобрый В.Д., Буслов М.М. Низкоградный метаморфизм в Телецкой зоне (Горный Алтай): геохимия и оценка Р-Т параметров формирования базитовых пород // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, - 2022, • № 19 (в печати).
4. Zindobryi V.D., BuslovM.M. Conditions and features of the formation of metabasite and metaterrigenous rocks of the Teletsk zone of Gorny Altai // Theses of X International Siberian Early Career GeoScientists Conference - Novosibirsk, - 2022 (в печати).
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю - д.г.-м.н Ш.К. Балтыбаеву за непосредственное руководство и консультации, благодаря которым удалось подготовить магистерскую диссертацию. Также отдельная благодарность заведующему лаборатории № 212 ИГМ СО РАН (г. Новосибирск) - д.г.-м.н. М.М. Буслову - за предоставленный материал и неоценимую помощь на различных этапах подготовки работы. Кроме того, автор благодарен инженеру Н.С. Власенко (ресурсный центр «Геомодель» СПбГУ) за проведение аналитических исследований на СЭМ.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
