Раннепалеозойская активная окраина Северного Тянь-Шаня

ГЛАВА 2. СТРОЕНИЕ, СОСТАВ И СООТНОШЕНИЯ РАННЕПАЛЕОЗОЙСКИХ КОМПЛЕКСОВ НА ОПОРНЫХ УЧАСТКАХ

Детальное изучение и картирование было проведено на опорных участках Киргизско-Терскейской тектонической зоны, где раннепалеозойские комплексы Северного Тянь-Шаня представлены особенно полно. Уникальная сохранность этих комплексов и их соотношений, позволяет максимально корректно произвести диагностику их геодинамического происхождения, выявить их типоморфные признаки, распознать и расшифровать детали внутренней структуры. Подробно охарактеризованы три опорных участка: Каракичинский, Каракаттинский и Караджоргинский, отражающие строение ключевого Сонгкельского сегмента зоны. Для них были построены геодинамические карты масштаба 1: 50 000 и тектоно-стратиграфические разрезы в авторской легенде. Принципиально сходные комплексы и соотношения прослежены на значительном расстоянии по простиранию зоны на более чем двадцати пересечениях, что позволяет использовать полученные выводы для региональных стратиграфических, структурных и геодинамических построений. В пределах Сонгкельской дуги тектонически совмещены пять тектонических единиц (ТЕ): Присонгкельская, Караджорго-Капкатасская, Толукско-Долонская, Сарыбулакская и Джуанарыкская с резко различающимся формационным выполнением, структурой, историей формирования. Последние две рассматриваются в качестве условного автохтона по отношению к остальным, испытавшим существенные горизонтальные перемещения уже на каледонском этапе. Крупные тектонические преобразования каледонских единиц Присонкелья происходили в герцинское и альпийское время, однако местами удается выявить их первоначальные соотношения и структуру.

Каракичинский опорный участок характеризует западный фланг Сонгкельской дуги. Наиболее полно представлены раннепалеозойские образования Присонгкельской и Толукско-Долонской ТЕ.

Фрагменты Джуанарыкской ТЕ сохранились лишь на севере участка в провесах кровли гранитного батолита (О_2-3), на значительной площади прорывающего и остальные единицы. Представленные здесь контактово-метаморфизованные породы: слюдяные сланцы, амфиболиты, мрамора сопоставляются с терригенно-карбонатными образованиями (₃-О₁?), полно представленными восточнее. В качестве автохтона по отношению к расположенным южнее образованиям они принимаются условно.

Установлено, что сложно-структурированный офиолитовый аллохтон, принадлежащий Присонкельской ТЕ, образует крупную синформу с редуцированным южным крылом. В его основании - серпентинитовый меланж с тектоническими линзами базит-ультрабазитов, туфов, туффитов, плагиогранитов, а выше - система деформированных и фрагментированных покровных пакетов, тектоно-стратиграфический разрез в которых выстраивается в следующей последовательности. Нижний покровный пакет - пластины: габбро-диабазов (габбро-диабазы-долериты) и габброидов изотропных, такситовых, расслоенных с роями даек диабазов. Средний пакет - пластины, сложенные породами впервые выделенной каракичинской свиты (₃-О₁). Нижнюю образуют кремнистые гемипелагиты и дистальные тефротурбидиты, флуксотурбидиты и хаотические микститы с полимиктовыми, в т. ч. экзотическими - карбонатными кластолитами, туфо-туффитовым матриксом. Верхнюю - деплетированные магнезиальные андезито-базальты, порфировые, массивные и подушечные, их туфы. Верхний пакет - пластины: подушечно-трубовых толеитовых базальтов афировых с линзами кремней и яшм каракаттинской свиты (_1-3) и пелитоморфных мраморизованных известняков (₂-O₁?). Выявлен ряд особенностей офиолитового аллохтона: 1) дивертикулярная последовательность пластин среднего-верхнего уровня; 2) разная степень метаморфизма нижнего и верхних пакетов - пироксен-амфиболитовая и зеленосланцевая фация, соответственно; 3) литологическая (реологическая) обусловленность различной внутренней деформированности отдельных пластин, при сохранении единого структурного плана для аллохтона в целом; 4) присутствие экзотических глыб и олистоплаков мраморов верхней пластины и в каракичинской свите и во флишевом разрезе; 5) наличие среди слагающих аллохтон офиолитов эффузивно-гипабиссальных членов ассоциаций двух типов - спрединговых и энсиматических субдукционных (Ломизе и др., 1997, Зарщиков, 2002), в габбро-гипербазитовых - признаков преобразования спрединговых образований над зоной субдукции (Демина и др.,1995).

Толукско-Долонская ТЕ выделена в составе двух тектонически разобщенных умеренно-деформированных структурно-вещественных комплексов: лланвирн-лландейльского (толукской свиты) и средне-позднеордовикского. В современной структуре граничит с офиолитовым аллохтоном по субвертикальным разломам. Среднеордовикские образования в основании представлены проксимальными терригенными полимиктовыми турбидитами, в средней - субщелочными субаэральными вулканогенно-осадочными образованиями, в верхней - мелководными терригенно-глинисто-карбонатными породами с аркозово-вулканомиктовой кластикой. Толукская свита диагностируется как комплекс выполнения преддугового бассейна, вблизи зрелой островной дуги. Предполагается, что флишевые комплексы первоначально несогласно перекрывали аккретированые комплексы с офиолитами. Не датированные грубообломочные полимиктовые породы, относимые ранее к аренигу, по характерному составу кластики (в т.ч. гранитам), сопоставляются с другими коллизионно-орогенными молассовыми комплексами завершающего этапа каледонского развития и переведены в средний-поздний ордовик.

Реконструкция сложной структуры каледонид участка впервые позволила обосновать четыре этапа и ряд фаз ее формирования и трансформации. Наиболее древние структуры выявляются благодаря наличию слабодеформированного раннегерцинского неоавтохтона (С₁v-s), несогласно перекрывающего каледонские единицы. 1. Каледонский этап. Первая фаза (₃-О₁). Становление офиолитов связывается с началом субдукционной аккреции перед фронтом энсиматической островной дуги. Происходит расщепление субдуцирующей плиты у основания второго слоя, верхняя его часть (базальты, кремнистый и карбонатный чехол) и осадки вулканокластического шлейфа аккретируются фронтально, а фрагменты нижележащей части подслаиваются и перерабатываются в фундаменте островной дуги. Вторая фаза (О₁tr/ar-O₂ln). Формирование структуры преддугового ансамбля и зрелой островной дуги, сопровождаемое конседиментационным деформированием комплексов вулканогенно-осадочного выполнения и формированием тектоно-гравитационных олистостром. Третья фаза (О_2/3k₁). Срыв, вторичное покровное перемещение и деформирование фрагментов офиолитового аллохтона (часть призмы и вулканической дуги) и комплексов преддугового бассейна при аккретировании сиалических и субдукционных террейнов. Четвертая фаза (О₃). Конседиментационное деформирование комплекса коллизионных орогенных моласс. 2. Раннегерцинский этап. Коллизионное сжатие обеспечивает счешуивание и покровное перемещение срединнотяньшанских фаций D₂-C₁ на северотяньшанские, которые, как и подстилающие их каледониды испытывают умеренные пликативные деформации. Позднегерцинский (3) (С₃-Р₁) и альпийский (4) (N₂-Q) этапы интенсивного коллизионного сжатия консолидированной подвижной области, формируют выразительный сдвиговый парагенез, сочетающий структуры субширотного и диагональных простираний, фрагментировавшие каледонские ТЕ и чехол.

Каракаттинский опорный участок (центральная часть Сонкельского сегмента). Здесь сочлененяются три ТЕ - Присонкульская (здесь Каракаттинский офиолитовый аллохтон) и две условно автохтонные - Джуанарыкская (на севере) и Сарыбулакская (на востоке). Первую и вторую на всем протяжении разделяет субширотный альпийский левый сдвиг "Кумашу", проходящий в приосевой части хр. Каракатты. На востоке хребта он сочленяется с мощным серпентинитовым меланжем в основании аллохтона, по которому тот надвинут на Сарыбулакскую ТЕ. Вдоль восточного продолжения сдвига последняя надвинута на Джуанарыкскую. Небольшие фрагменты Толукско-Долонской ТЕ образуют самостоятельную верхнюю покровную пластину в составе офиолитового аллохтона.

В основании офиолитового аллохтона, образующего крупную синформу с частично редуцированным южным крылом располагается мощный серпентинит-лиственитовый меланж, с тектоническими линзами пород вышележащих пластин, а также ультрабазитов, габбро и красноцветных терригенных пород карбона (!). Наличие последних и характер контакта меланжа и Сарыбулакской ТЕ выявили значительные перемещения аллохтона в герцинское время (Ломизе и др., 1997). Меланж протрудировал и частично разобщил нижние пластины аллохтона. На северо-западе он перекрыт ретрошарьяжем пород автохтона. Аллохтон четко структурирован и два основных его элемента располагаются в дивертикулярной последовательности: нижний покровный пакет - три пластины, сложенные породами выделенной нами чолойской свиты (₃-О₂): первая и вторая - двумя нижними пачками свиты - кремнисто-туфо-туффитовой и пестрых алевритовых и псаммитовых туффитов с горизонтами микститов (в т. ч. экзоолистостром), третья - всем объемом свиты, включая третью пачку туфов, лав, туффитов и разнообразных микститов; средний покровный пакет - мощной монолитной пластиной подушечно-трубовых лав толеитовых базальтов с линзами кремнистых пород каракаттинской свиты (_1-3). Верхний покровный пакет, резко дисгармоничен по отношению к остальным и слагается флишево-черносланцевыми породами впервые обособленной карасайской свиты (О₂l-ln) и комплексом пакетированных силлов диабазов, которые сопоставляется с образованиями Толукско-Долонской ТЕ. Породы каракаттинской свиты, апогарцбургитовые серпентиниты, габброиды интерпретируются как образования зон океанического спрединга, чолойской свиты - как комплексы склона и подножья энсиматической островной дуги, карасайской - как образования преддугового бассейна.

Сарыбулакская единица автохтона сложена филлит-карбонатно-сланцевой сарыбулакской и карбонатно-сланцево-известняковой суекской свитами. С последней пространственно связан комплекс силлов габбро-диабазов (V₂). Традиционные представления о строении этого блока пересмотрены. Предполагаются паравтохтонные соотношения стратифицированных единиц, их близкий возраст в интервале V-₂ и формирование на континентальном склоне (для первой) и в шельфовой области (для второй) пассивной континентальной окраины. Магматические проявления связываются с внутриплитной активностью траппового типа.

Джуанарыкская единица автохтона слагается структурно-вещественными комплексами, датированными по косвенным данным и имеющими не до конца выявленный литостратиграфический объем. Выделяются: интенсивно-деформированные и находящиеся в тектонических соотношениях (покровных?) улахольская свита (₃-О₂?) - монотонная сланцево-песчаниковая (с полимиктово-вулканомиктовым составом кластики), талдысуйская толща, вероятно искусственно объединяющая две свиты (-О₂?) - углеродисто-сланцево-кварцит-карбонатную и карбонатную; умеренно-деформированные грубообломочные толщи (О_2-3) - полимиктовая - нижнекапская и карбонатная - верхнекапская. Первые два подразделения формировались на разных участках задуговой области, последние как орогенные аккреционные молассы.

На Каракаттинском участке установлен сложный, трансформировавшийся на разных этапах, характер взаимоотношений комплексов офиолитового аллохтона и разнообразных автохтонных ТЕ. В последних выявлено три этапа формирования дизъюнктивных (в т. ч. покровного типа) и пликативных деформаций - в связи с завершающими стадиями каледонской аккреции в О₂ и началом коллизии в О_2/3 и при дополнительных герцинских перемещениях. Получили дополнительное подтверждение: формирование первоначальной покровной структуры офиолитовых аллохтонов в условиях аккреционной призмы (₃-О₂); частный характер аренигской тектонической перестройки, связанной с этапом активного роста призмы и началом формирования преддугового бассейна; время главной фазы каледонских деформаций - рубеж среднего и позднего ордовика.

Караджоргинский опорный участок (восточный фланг Сонгкельской дуги). Описаны комплексы и характер соотношений Присонкельской, Караджорго-Капкатасской и Толукско-Долонской ТЕ. Сегмент каледонской системы заключен между Южно-Сонгкельским и Центрально-Терскейским региональными молодыми сдвигами и современные границы ТЕ совпадают со смыкающей их системой оперяющих разломов. Выделенные образования рассматриваются как аллохтонные по отношению к комплексам расположенной севернее Сарыбулакской ТЕ, однако в современной структуре проследить характер этих соотношений не представляется возможным. Они слагают крупный фрагмент синформы с редуцированным северным крылом. Структурные элементы аллохтона, обладающие резко дисгармоничной внутренней структурой, располагаются в следующей последовательности. Нижний покровный пакет слагается караджоргинской свитой (₃-О₁a₁) и перекрывавшей ее несогласно в догерцинское время долонской серией (О₁a₂-O₂ln). Нижняя часть первой из них, обладающая характерным "пестроцветным" обликом, представлена чередованием горизонтов туфов, туффитов псаммитовых, псефитовых, алевритовых кремнистых и глинистых, с текстурными особенностями тефротурбидитов, грейнитов, оползневых микститов; верхняя - представляет собой типичную тектоно-гравитационую олистостромовую толщу с "экзотическими" блоками и олистоплаками мраморизованных известняков, глыбово-брекчиевыми кластолитами вулканогенно-осадочных и кремнистых пород, погруженных в туфо-туффитовый матрикс. Этот комплекс интенсивно дислоцирован с образованием пучков изоклинальных и наклонных (на юго-запад) линейных складок северо-западного простирания и в современной структуре надвинут на образования долонской серии. Последняя деформирована конформно, но существенно слабее. Состав ее претерпевает характерные изменения - от глыбовых микститов и конгломератов с кластолитами аналогичными нижележащей олистостроме, но с терригенным аркозовым матриксом - в основании (верхи аренига) - к аркозово-граувакковому флишу (лланвирн) и монотонным тефроидам и туфопесчаникам (лландейло) - в вышележащем разрезе. Установленные особенности караджоргинского комплекса свидетельствуют о его формировании у подножья достаточно зрелой вулканической островной дуги, в условиях конседиментационного становления аккреционной призмы. Разрез долонской серии образовывался в условиях преддугового бассейна, надстраивающего ее. Появление пирокластического материала в ее верхней части связывается со становлением активной континентальной окраины андского типа. Средний покровный пакет в значительной мере редуцирован и слагается известково-щелочными вулканитами и их туфами, сопоставляемыми с верхними частями разреза, развитой восточнее султансаринской свиты (₃-O₁), отвечающей комплексам примитивной вулканической островной дуги на переходном типе фундамента. Верхний покровный пакет (Байсабинский массив) сложен фрагментом амфиболитизированных пород офиолитовой ассоциации (от верхней части кумулятивного расслоенного комплекса с меланократовыми габброидами и пироксенитами до изотропных габброидов). Установлено также присутствие во всем объеме массива роев незначительной плотности и рассеянных даек диабазов, штоков плагиогранитов и даек аплитов. Геохимические характеристики офиолитов отражают переработку и частичное плавление пород океанической коры над зоной субдукции. Восстановление положения даек указывает на моноклинальный северо-восточный наклон пластины и ортогональный по отношению к нижележащим пластинам структурный план осложняющих деформаций.

На Караджоргинском участке получила обоснование возможность первоначального формирования и совмещения безкорневых аллохтонных ТЕ в рамках механизмов субдукционной аккреции, о чем свидетельствует: 1) дивертикулярная последовательность покровных пластин и пакетов в аллохтоне - комплексы вулканокластического шлейфа с тектоно-гравитационными олистостромами - образования зрелой вулканической островной дуги - спрединговые офиолиты со следами интенсивных преобразований над зоной субдукции; 2) характерные особенности внутренней структуры в пластинах; 3) наличие тектоно-гравитационных олистостром с более древними экзотическими блоками известняков в вулканогенно-осадочном разрезе. Выявленная дисгармония структуры покровных единиц (в т. ч. азимутальная несогласованность) требует специального объяснения. Установлен также характер взаимоотношений комплексов аккреционной призмы и преддугового бассейна, различный характер и возраст деформаций в них. Получены дополнительные данные о проявлениях наложенных посткаледонских деформаций.