АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Ордена Трудового Красного Знамени

Институт  геологических наук имени К. И. Сатпаева

 

        На правах рукописи

 

СТЕПАНЕЦ Владимир Григорьевич

 

УДК 552.321.5/.6+551.242.3(-02)(574+25)

 

 

 

ПЕТРОЛОГИЯ И ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ

ОФИОЛИТОВ СЕВЕРО-ВОСТОКА ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЗАХСТАНА

 

 

 

 

Специальность 04.00.08

Петрография, вулканология

 

 

 

 

 

 

А в т о р е ф е р а т

Диссертации на соискание ученой степени

Кандидата геолого-минералогических наук

 

 

Алма-Ата, 1992

 

 

Работа выполнена в  Институте геологических наук имени К. И. Сатпаева АН Республики Казахстан

 

 

Научный руководитель:                           доктор геолого-минералогических наук

                                                  П. В. ЕРМОЛОВ

Официальные оппоненты:                       доктор геолого-минералогических наук

                                                                                             А. В. АВДЕЕВ

                                                                    кандидат геолого-минералогических наук

                                                                                             А. А. КЛИМОВ

 

 

Ведущая организация:                              ПГО Центрказгеология

 

 

Защита состоится 13  марта 1992г. В 14 00 часов на заседании специализированного совета К 008. 13. 01 при Институте геологических наук имени К. И. Сатпаева АН Республики Казахстан по адресу: 480100 г. Алма-Ата, ул. Калинина, 69а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Автореферат разослан 11 февраля 1992.

 

 

 

Ученый секретарь специализированного совета к 008. 13. 01

 кандидат геолого-минералогических наук                          Б. М. Мергенов

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Офиолитовые зоны Центрального Казахстана являются благоприятными объектами  для изучения магматических и тектонических процессов, протекающих при формировании земной коры континентов. Решение офиолитовой проблемы важно для установления обоснованных представлений о геодинамической природе мафит-ультрамафитовых комплексов и ассоциирующих с ними  базальт-кремнистых серий.

Целью работы являлось изучение вещественного состава и тектонической позиции офиолитов СВ Ц. Казахстана, расчленение их на комплексы (мафит-ультрамафитовый, плагиогранитный и т. д.), установление петрогеохимических и петрологических особенностей, выявление генетических связей и структурных взаимоотношений между различными членами офиолитовой триады, выявление зон меланжа, покровной тектоники и олистостромов, сопоставление офиолитов различных структурно-формационных зон между собой и реконструкция геодинамических обстановок их формирования.

Научная новизна. Впервые в пределах СВ Ц. Казахстана выделены разновозрастные, разноформационные офиолитовые комплексы; установлена их террейновая природа; разработана новая стратиграфическая легенда и схема тектонического районирования палеозоид СВ Ц. Казахстана. Впервые по циркону уран-свинцовым методом определен раннеордовикский (477-480 млн. лет) возраст габброидов мафит-ультрамафитового  толпакского комплекса. Собран большой петрогеохимический материал по офиолитам Ц. Казахстана.

Практическое значение. Составлены детальные, крупномасштабные и обзорные среднемасштабные геологические карты офиолитовых зон и их обрамления Майкаинского рудного района, схемы структурно-формационной зональности и тектонического районирования, разработаны стратиграфическая и магматическая легенды. Результаты исследований отражены не тектонической карте Казахской ССР м-ба 1:1000000, серия Центрально-Казахстанская (Антонюк и др., 1985); структурно-формационной основе прогнозно-металлогенической карты Центрального Казахстана м-ба 1:500000 (Кондрашенко и др., 1986); геологической карты Казахской ССР м-ба 1:500000, серия Центрально-Казахстанская (Гранкин и др., 1991), вошли составной частью в корреляционную схему ордовикских отложений Казахстана и Киргизии (Алма-Ата, 1986) и в схему магматических и метаморфических комплексов областей каледонской складчатости Ц. Казахстана (Спиридонов и др., 1991); являются основой рабочей легенды ГГК-50 Майкаинского рудного района (Степанец и др., 1991).

Фактический материал и методика исследований. В основу диссертации легли материалы, полученные в процессе тематических исследований по офиолитовой проблематике, собранные и обработанные автором за период 1984-1991 гг. В процессе проведения работ пройдены тысячи погонных  км маршрутов, изучено около 2000 прозрачных шлифов, проанализировано более 500 полных силикатных, спектральных и количественных анализов горных пород, выполненных в ПГО Центрказгеология. В работе приведено 100 микрозондовых анализов породообразующих и акцессорных минералов, выполненных в лабораториях МГУ, ИГН АН КазССР и БО АН СССР. Данные по высокотемпературной газовой хроматографии выполнены в лаборатории ИГН АН КазССР под руководством Г. С. Букурова. Палеомагнитные исследования проведены совместно с сотрудниками ИФЗ АН СССР под руководством Д.М. Печерского. Определение абсолютного возраста выполнено в лаборатории ГЕОХИ АН СССР Е. В. Бибиковой и Т. В. Грачевой. Сборы органических остатков проводились Н. М. Гридиной, В. Е. Коником, Л. А. Курковской при участии автора. Определения  конодонтов выполнены Н. М. Гридиной, Л. А. Курковской, кораллов - В. Е. Коником, брахиопод С. П. Коневой, Р. Г. Теняковой, радиолярий Б. Ш. Клингер, трилобитов М. К. Аполлоновым.

Основные защищаемые положения.

1.             Раннепалеозойские разновозрастные офиолитовые ассоциации в современной покровно-складчатой структуре СВ. Ц. Казахстана повсеместно находятся в аллохтонном залегании.

2.             В зонах расчлененных офиолитов ордовикские разновозрастные и разноформационные вулканогенно-кремнистые комплексы не являются боле древними по отношению к монотонным толщам косгомбайских силицитов и не представляли собой ранее единой офиолитовой ассоциацией, что в совокупности с палеомагнитными данными доказывает их террейновую природу.

3.             Офиолитовые мафит-ультрамафитовые комплексы, слагающие основной объем серпентинитовый меланжей в зонах расчлененных и псевдостратифицированных офиолитов, являются первично магматическими расслоенными плутонами.

4.             Офиолитовые мафит-ультрамафитовые комплексы СВ. Ц. Казахстана формировались в различных геодинамических обстановках: а) на завершающей стадии континентального рифтогенеза (Агырек-Косгомбай-Казылтумсыкский пакет покровов); б) над зоной субдукции (караулчекинский и толпакский комплексы, Богембай-Ангренсорский и Майсор-Байахметский меланжи).

Апробация работы и публикации. Результаты работ изложены в производственно-тематических отчетах (Степанец и др., 1988, 1991), защищенных в ЦКПГО (г. Караганда). Основные положения диссертации докладывались на III стратиграфическом совещании в г. Алма-Ате (1986), на XXI  Всесоюзном тектоническом совещании в г. Москве (1988), на IV Казахстанском петрографическом совещании в г. Карагатде (1988), на II Всесоюзном совещании Тектоника литосферных плит в г. Москве (1989), а также на Ломоносовских чтениях МГУ в г. Москве (1989). По теме диссертации автором опубликовано 8 работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и приложения, объемом 120 стр. машинописи, содержит 41 рисунок, 69 таблиц и список литературы из 117 публикаций.

Работа выполнена в лаборатории петрологии Института геологических наук им. К. И. Сатпаева АН КазССР под руководством доктора геолого-минералогических наук П. В. Ермолова.

Выполнению работы содействовали Н. А. Герасимова, Л. Л. Герман, В. А. Гордеев, П. В. Гришин, А. Н, Диденко, И. Е. Кузнецов, М. З. Новикова, Д. М. Печерский, Т. Л. Турманидзе, которых автор благодарит за обсуждение и помощь в работе.

Дискуссии с И. В. Глуханом, В. Я. Глухеньким, В. И. Жуковским, А. А. Якубчуком способствовали критическому анализу работы.

Автор благодарит палеонтологов Н. М. Гридину, В. Е. Коника, Б. Ш. Клингер, Л. А. Курковскую, Р. Г. Тенякову за поиски и определение фауны, что позволило значительно уточнить местную стратиграфическую схему. Автор пользовался консультациями Г. С. Букурова, И. Ф. Никитина, С. К. Куренкова, С. А. Журутина, В. И. Серых, которым автор приносит свою благодарность.

Особую признательность автор выражает Р. А. Антонюку, М. С. Гранкину и В. А. Оправхату за привлечение к изучению офиолитов СВ Ц. Казахстана и содействие в проведении полевых работ.

В оформлении диссертации помощь оказывали И. Г. Перих, М. К. Кемирле, Л. А. Румянцева и Р. Т. Макеенко.

 

I. ЭВОЛЮЦИЯ ВЗГЛЯДОВ НА ГЕНЕЗИС И ТЕКТОНИЧЕСКУЮ ПОЗИЦИЮ ОФИОЛИТОВ СВ Ц. КАЗАХСТАНА.

Первые сведения о наличии серпентинитов в пределах СВ Ц. Казахстана принадлежат А. Краснопольскому (1900), Н. Г. Касиину (1931), Д. С. Корженскому (1932), Г. Н. Водорезову (1933), которыми были описаны почти все известные ныне змеевиковые пояса. И. И. Боком (1945) окремненные змеевики были сопоставлены с породами никеленосной коры выветривания серпентинитов Урала и сделан прогноз о наличии в Казахстане никеля и кобальта. В дальнейшем Д. Д. Пономаревым (1952), Р. П. Седачем (1960), П. В. Суспициным (1964) были разработаны и подсчитаны запасы никель-кобальтовых руд. Первой петрографической сводкой по гипербазитам и ассоциирующимся с ними породам Ц. Казахстана явилась работа И. Ф. Трусовой (1948), в которой перидотиты, базиты и яшмы были сопоставлены с офиолитовой ассоциацией складчатых областей, а базит-гипербазитовые тела отнесены к интрузиям, внедрившимся в зоны глубинных разломов. Р. А. Борукаев (1958), Н. П. Михайлов (1962, 1971), А. Р. Квятковский (1972) и многие другие геологи съемщики придерживались аналогичной точки зрения, выделяю в составе Майкаин-Кызылтасского пояса разновозрастные раннепалеозойские габбро-перидотитовые интрузии. Однако уже тогда К. А. Рачковская (1970) отмечала, что серпентиниты имеют с вмещающими их породами тектонические контакты. Противоречивые выводы о возрасте базит-гипербазитов были обусловлены тем, что их возраст основывался на времени формирования вмещающих толщ (базальт-кремнистых комплексов), которые на этой стадии датировались, при отсутствии находок информативной микрофауны, то нижним палеозоем (Богданов, 1951), то докембрием (Борукаев, 1955; Антонюк, 1971). Тектоническая позиция пород офиолитовой ассоциации также интерпретировалась неоднозначно. Ю. А. Зайцев (1975, 1981) и Е. И. Паталаха, В. А. Белый (1977) считали, что офиолиты Казахстана являются автохтонными образованиями, а серпентинитовые пояса представляют собой линейные мантийные диапиры, которые неоднократно протрудировали в палеозое. Резко противоположной точке зрения придерживался В. Ф. Беспалов (1980, 1982), рассматривавший офиолиты Ц. Казахстана как систему аллохтонов, представляющую собой некогда единый тектонический покров, шарьированный на докембрийский фундамент в раннем кембрии, возможно в арениге.

Начиная с 70х гг., исходя из идей неомобилизма и актуалистических принципов в геологии (Пейве, 1969; Книппер, 1973 и др.), офиолиты Ц. Казахстана сопоставляются с тремя слоями коры современных океанов и окраинных морей при этом базит-гипербазиты относятся к позднепротерозойскому меланократовому фундаменту венд-кембрийских океанических базальтов (Антонюк, 1974) или к плутоническим рестит-кумулятивным офиолитам (Авдеев, 1986), которые совместно с пиллоу-лавами и яшмами слагают тектонические покровы (Тектоника Казахстана, 1976). Н. Сеитов (1989), разрабатывая принципы умеренного мобилизма, интерпретирует офиолитовые зоны как палеоокеанические микропояса и не исключает автохтонное залегание офиолитов.

В последние годы благодаря интенсивному развитию конодонтовой биостратиграфии в Казахстане (Гридина и др., 1977; Герасимова и др., 1977; Курковская, 1985 и др.), было установлено, что верхние члены субслоистых офиолитовых  серий имеют широкий возрастной диапазон. Тем самым было обосновано постепенное омоложение базальт-кремнистых комплексов офиолитов от внешне зоны поздних каледонид к внутренним частям герцинской эвгеосинклинали  Востока Казахстана (Бесстрашнов и др., 1988; Степанец, 1988). Выявлено широкое развитие в Казахстане разновозрастных олистостромовых комплексов, сопровождающие тектонические покровы офиолитовой триады (Рязанцев и др., 1987; Степанец и др., 1988; Новикова и др., 1988).

В главе дан краткий анализ эволюции понимания термина офиолиты и приведены современные принципы классификации офиолитов (Bessaluva, 19987; Пирс и др., 1987).

Автор в данной работе понимает термин офиолиты как единую вулканно-плутоническию ассоциацию кислых-основных-ультраосновных пород, обладающих субслоистым строением и образующиеся в результате последовательного развития комплементарных эффузивных и плутонических комплексов.

Все остальные офиолитовые ассоциации (не обладающие слоистым строением, тектонически перемешанные, разрезы которых могут быть неполными, нарушенными или метаморфизованными) отнесены к расчлененным офиолитам, члены которых лишь условно сопоставляются с офиолитами (Миясиро, 1985; Добрецов, 1985).

 

2. КРАТКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

 

Описание раннепалеозойских отложений дано по материалам И. Ф. Никитина, С. М. Бандалетова, Р. А. Антонюка, А. Я Ходоровского, А. Р. Квятковского, В. К. Заравняевой, В. Я. Глухенького, М. П. Щебуняева, В. И. Жуковского, А. В. Рязанцева, А. Д. Гидаспова и личных наблюдений автора, а интрузивных комплексов по данным В. М. Шульги и Н. Я. Ященко. В основу тектонического районирования положен принцип формационного анализа (Косыгин, 1983), что позволило провести принципиально новое тектоническое районирование палеозоид СВ. Ц. Казахстана, нашедшее свое отражение в схеме ордовикских отложений Казахстана и Киргизии (А-Ата, 1986). В частности, было упразднено название Майкаин-Кызылтасский антиклинорий. Это название оставлено лишь за зоной расчлененных офиолитов.

Из состава Баянаульского мегасинклинория  (Геол. Карта .., 1981) выделен ряд структурно-формационных зон (СФЗ): Кендыктинская и Майкаинская зоны отнесены к энсиматическим палеоостровным вулканическим дугам, а Шакшанская, Ангренсорская, Сатпаевская зоны как смежные сними прогибы, междугового, задугового и преддугового типов (рис. 1).

 

Стратиграфия нижнепалеозойских отложений.

 

Шакшанская СФЗ характеризуется единым и непрерывным лланвирн - венлокским разрезом, включающим терригенную еркебидаикскую свиту (лланвирн - карадок; 2500 м), олистостромовую тынкудукскую серию (ашгилл; 2300 м), терригенные караайгырскую (ранний - средний лландовери; 3400 м) и сулысорскую (поздний лландовери - венлок; 800 м) свиты.

Кендыктинская СФЗ представлена согласно залегающими: вулканогенной кендыктинской (тремадок - средний арениг; 2050 м), вулканогенно-терригенно-карбонатной сырыбидаикской (поздний арениг лландейло; 3000 м), терригенно-вулканогенной нарульгенской (карадок; 300 м), и несогласно перекрывающими их преимущественно карбонатной ангренсорской (ранний ашгилл; 500 м) и терригенно-карбонатной оройской (поздний ашгилл; 300 м) свитами.

Ангренсорская СФЗ характеризуется единым и непрерывным арениг-лландоверийским разрезам, включающим терригенно-кремнистую баскайскую (арениг - лланвирн; 600 м), терригенную еркебидаикскую (лланвирн - карадок; 2170 м), терригенно-карбонатную ангренсорскую (ранний ашгилл; 250-680 м), карбонатную оройскую (поздний ашгилл; 600 м).

Майкаинская СФЗ сложена вулканогенно-кремнисто-туффитовой майкаинской серией (тремадок - лланвирн; 2500 м), несогласно залегающей на ней вулканогенно-терригенной кураминской (средний ордовик; 400 м) и терригенно-карбонатной оройской (поздний ашгилл; 130-300 м) свитами.

Сатпаевская СФЗ характеризуется единым, непрерывным тремадок - венсокским разрезом, представленным вулканогенной караулчекинской (тремадок - ранний арениг; 1000 м), кремнисто-терригенно-вулканогенной акозекской (средний арениг - карадок; 780 м), терригенными кошиакозекской (ашгилл; 1500 м), сатпаевской (ранний средний лландовери; 4500 м) свитами и  терригенными отложениями верхнего лландовери венлока (200 м).

 

3. ОФИОЛИТЫ СТРУКТУРНО-ФОРМАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ

СВ. Ц.КАЗАХСТАНА

                                                                                                                                  

3.1. Сатпаевская СФЗ.

3.1.1 Караулчекинский офиолитовый комплекс. Породы комплекса слагают паравтохтон, в пределах которого обнажается полная псевдостратифицированная офиолитовая ассоциация, впервые отмеченная Р. М. Антонюком (1976), впоследствии детально описанная автором (Степанец и др., 1988), залегающая в основании дислоцированного флишоидного ордовикско-силурийского разреза Сатпаевской СФЗ, несогласно перекрытого раннедевонскими вулканитами жарсорской свиты.

В ее составе выделены снизу вверх: расслоенный мафит-ультрамафитовый (1930 м), диабаз-кератофировый (900 м) и плагиогранитный (120 м) комплексы; пиллоу-спилиты караулчекинской (1000 м) и кремнисто-терригенно-вулканогенные отложения акозекской (до 780 м) свиты.

Расслоенный мафит-ультрамафитовый комплекс.


[Home] [] [] [ ] [] [2005] [P-Daten] [Dissertazion] [Geochemi]