Домой

 

Аркадий Вениаминович
ТЕВЕЛЕВ

АЛЬПИЙСКАЯ ТЕКТОНИКА ЮЖНОГО УРАЛА




Рис. 1. Южный Урал


Рис. 2. Плитная реконструкция северного Паратетиса для поздней юры. По Скотизу, с изменениями

 :

Введение

     В качестве внутриплитного орогена (рис. 1) Южный Урал оформился после позднекиммерийских событий, которые привели к закрытию триасово-юрских рифтовых бассейнов и к интенсивной деформации слагающих их комплексов. Закрытие рифтовых бассейнов на Урале происходило синхронно с отмиранием подобных структур во всем пространстве северного Паратетиса. Стиль и кинематика этих движений остаются неясными, хотя их ведущих механизмом было, вероятно, закрытие задуговых бассейнов тетических островных дуг и образование на их месте нормального веерного орогена андийского типа. Урал находился на достаточно далекой периферии Паратетиса, отчего его существование на большинстве реконструкций игнорируется. Исходя из строения наиболее пережатых сегментов Челябинской рифтовой зоны, анализа как региональных данных, так и данных об истории макродеформаций непосредственно в шовной зоне, деформационной обстановкой для позднеюрских движений мы предполагаем левостороннюю транспрессию. Вероятная плитная обстановка для этого времени показана на рис. 2, который представляет собой несколько измененную реконструкцию Скотиза для позднеюрского времени. Хотя движения в этой сдвиговой зоне, дотянувшейся до Урала, были очень энергичными, они не сопровождались образованием масштабного горного рельефа.
История последующих тектонических процессов на территории Южного Урала также не вполне определенна. В традиционной схеме уральской геоморфологической школы (Я.С. Эдельштейн, 1948, А.П. Сигов, 1968 и др.) выделяется четыре тектонических этапа, которым, в соответствии с понятиями того времени, динамического содержания не предлагалось. Новейшее (неотектоническое) преобразование региона связывалось с плиоцен - четвертичными поднятиями, максимальная амплитуда которых по представлениям В.А. Сигова (1965) не превышала 300 метров. По мнению большинства исследователей того времени, новейший орогенез не привел ко сколько-нибудь интенсивной структурной перестройке региона.
Тем не менее свидетельства новейших, попросту говоря, альпийских деформаций на Урале известны уже несколько десятилетий. Наиболее выразительные среди них - это:

  • описанные Шабалиной молодые надвиги с амплитудами в сотни метров, приуроченные главным образом к зоне восточного контакта "палеозойского" Урала,
  • это складчатые миоценовые осадки на западной периферии Южноуральского поднятия, в бассейне Кумертау
  • мощные накопления раннечетвертичных (миндельских) грубых галечников, фактически моласс, в бассейне Тобола, описанные Лидером. По мнению этого исследователя, они фиксируют быстрое поднятие Урала┘.
  • ) обнаруженные нами за последние два года разрывно-складчатые деформации молодых четвертичных образований в долинах Восточно-Уральского плато.

В целом, по оценкам В.П. Трифонова (1965), скорость современный поднятий в миасском сечении Южного Урала 4-5 мм/год, или около 1 км за четвертичное время. То есть, Южный Урал адекватно отреагировал на альпийскую, Индо-Азиатскую коллизию, и с середины миоцена, как и все прочие структуры восточной части Альпийско-Гималайского пояса, вступил в качественно новый этап развития.

O возрасте рельефа Южного Урала

По многим данным, современный приподнятый и расчлененный рельеф Урала имеет достаточно молодой возраст. И хотя прямые датировки отсутствуют, существует косвенные тому подтверждения.

  • Во-первых, это отсутствие прямых корреляций высота - возраст охлаждения по данным апатитовой термохронометрии (Seward, et al., 2002),
  • Во-вторых, это отсутствие древних молассовых комплексов.
  • Третье - сопоставление поверхностей выравнивания восточно-уральского плато с террасами транзитных водотоков (например Урала) Это сопоставление показывает, что самые древние из них вряд ли могут быть древнее эоплейстоцена.
  • И, наконец, это палеогеографические свидетельства.

В интервале с поздней юры до палеогена и даже раннего миоцена ориентировка морских бассейнов вокруг Урала практически не отражает уральских простираний, а раннем мелу, по данным Е.Ю. Барабошкина, Урал был попросту затоплен. С позднего миоцена перед фронтом поднятия Южного Урала образуется устойчивая область осадконакопления, структурно подобная передовому прогибу, которая сохраняется в рельефе до настоящего времени. Хотя датировка начала развития этой структуры не вполне определенна, мы знаем, что плиоценовые и эоплейстоценовые трансгрессии из каспийского бассейна ее захватывали. При этом область распространения этих трансгрессий в целом не совпадает с современными долинами Белой, Урала, Волги, которые как морфологические элементы являются более молодыми - четвертичными.




Рис. 3. Коровая структура Южного Урала по данным профиля URSEIS 95


Рис. 4. Геоморфологические профили Южного Урала

 :

Структурно-геоморфологическая зональность Южного Урала

Сложившаяся к альпийскому времени тектоническая зональность, структурная и реологическая неоднородность Южного Урала так или иначе отразились в пространственном распределении его новейших структурных элементов.
Южно-Уральская горная страна включает с востока на запад следующие геоморфологических провинции (сл15):

(1) предуральский краевой прогиб - расчлененная и несколько приподнятая окраина Восточно-Европейской платформы;
(2) горное сооружение Западного Урала - переработанное и высокоподнятое рифейское основание краевых бассейнов платформы;
(3) горное сооружение Центрального Урала ("кристаллическая зона") - переработанные и высокоподнятые комплексы фундамента платформы и раннепалеозойские образования собственно уралид;
(4) Восточно-Уральское плато, охватывающее Магнитогорскую и Восточно-Уральскую тектонические зоны - топографически низкий и выровненный коллаж островодужных и микроконтинентальных террейнов;
(5) западная окраина Сибирской впадины - Зауральский палеозойский складчатой пояс, перекрытый пострифтовыми мезозойско-кайнозойскими отложениями.

Согласно сейсмическим данным по профилю Urseis (Веrzin, et al., 1996), корень Южно-Уральского орогена смещен к востоку от топографически высоких гор, что исключает простые "вертикалистские" модели его развития. Геоморфологическая зональность Южного Урала поддерживается омоложенными киммерийскими разломами, которые образуют в разрезе веерную структуру. К западу от зоны Главного Уральского разлома (ГУР) они имеют западную вергентность и маркируют надвигание орогена на край платформы, а к востоку от него развиты разломы восточной вергентности, к которым принадлежат и упомянутые выше альпийские надвиги. (рис. 3) Морфологически выраженные горы занимают только небольшую часть всего Южно-Уральского региона. Восточный фронт собственно горного сооружения расположен вблизи ГУР. Молодые (т.е. позднеплейстоценовые - голоценовые) уровни Южного Урала также образуют асимметричный, западно вергентный свод, с заметными перегибами в районах шовных зон фундамента (рис. 4), контролирующих тектоническую зональность уралид.




Рис. 5. Схема новейшей тектоники Южного Урала (Тевелев, 1998, 2002)

 :

Геоморфологическая структура Восточно-Уральского плато представлена сочетанием разновозрастных поверхностей выравнивания и сочленяющих их врезов. Для района в целом выделяется до 7 уровней сближенных поверхностей выравнивания - от голоценовые аллювиальных террас до останцов рельефа эоплейстоценового возраста. Наличие дочетвертичных поверхностей только предполагается в осевой и западной части орогена.
Большинство современных долин Восточного Урала имеют поперечное к орогену простирание и относительно молоды. Замечательной особенностью восточного склона Урала является четко выраженная система коротких впадин примерно СЗ ориентировки, представленных долинными расширениями рек региона. Эти впадины расположены диагонально по отношению к более древним морфологическим элементам, впадины разных долин часто подставляют друг друга по простиранию, а между собой соединяются отрезками с резко другим геологическим строением (рис. 5).
Совокупность имеющихся данных подтверждает, что развитие отдельных сегментов молодой долины находится под более жестким тектоническим, нежели геоморфологическим контролем (Tevelev, et al., 1998). Сегменты северо-восточного простирания развиваются в режиме прогибания и рассматриваются как домены растяжения в поле СЗ-ЮВ регионального сжатия. Связывающие их субширотные сегменты прорабатывают зоны комплементарных этому растяжению сдвигов и представлены присдвиговыми (транспрессивными) долинными поднятиями. Эти интерпретации особенно очевидны в тех случаях, когда границы локальных альпийских структур контролируются разрывами фундамента и подчеркнуты современными деформациями.

Современные деформации




Рис.6. Cкладки в среднеплейстоценовом аллювии р. Караталы-Аят (Тевелев, 2003)


Рис.7. Разрывные нарушения в среднеплейстоценовом аллювии р. Караталы-Аят   (ibid)


Рис.8. Кластические дайки в среднеплейстоценых делювиально-аллювиальных образованиях и ордовикских вулканитах долины р. Нижний Тогузак   (ibid. )


Рис.9. Динамические условия формирования долинных сегментов рек Восточно-Уральского плато   (ibid. )


Рис.10. Модель составной транспрессивной альпийской деформации Южного Урала, использованной для расчеты глубинного прочностного и термического режима региона.   (ibid. )

 :

Нами обнаружены три типа современных деформаций в четвертичных образованиях Восточного склона Южного Урала - это складки, разрывы и кластические (нептунические) дайки (рис. 6 - 8). Складчатые структуры в четвертичных образованиях наблюдались в нескольких обнажениях по Нижнему Тогузаку и Караталы-Аяту. Складки развиты в аллювиальных отложениях первой и второй надпойменных террас реки, имеющих верхнеплейстоценовый возраст; возможно, что нижняя часть разреза этих террас более древняя (среднеплейстоценовая и даже нижнеплейстоценовая). Складки встречаются как в виде изолированных структур, так и целыми связными группами. Характерная амплитуда складок - первые дециметры. Все они приурочены к хорошо расслоенным пачкам, в которых роль компетентных слоев играют горизонты тонкого переслаивания глинистых песков и песчанистых глин, а некомпетентных - сыпучие пески. Преобладающей складчатой формой являются асимметричные антиклинали. По большей части складки концентрические, но встречаются и подобные структуры. Сочленяются антиклинали друг с другом через килевидные синклинали, в редких случаях - через широкие синклинали концентрического и подобного облика. Иногда складки образуют многоэтажные пакеты сложной морфологии, в которых складки имеют разную вергентность и разную ориентировку осевых поверхностей.
Важной особенностью складчатых структур является их сопряжение с малоамплитудными разрывами различной кинематики, которые служат ограничениями складчатых пакетов и очевидно развиваются одновременно с ними. Мы предполагаем, что основными факторами развития этой складчатости являются факторы экзогенные - морозное вспучивание и гравитационное оползание вдоль достаточно крутых погребенных долинных врезов. Однако, несмотря на экзогенную природу, молодые деформации находятся под тектоническим контролем (рис. 9). Ареалы их развития не являются случайными - во всех известных случаях они расположены в долинных сегментах, ограниченных подновленными на новейшем этапе киммерийскими или позднепалеозойскими сдвиговыми зонами. В случае Солнцевского сегмента долины Нижнего Тогузака эти разрывы выбивают блок правосторонней транспрессии, который четко выделяется внутридолинным поднятием с резко увеличенным врезом относительно соседних сегментов. В этом блоке сжатие ориентировано поперек долины, а относительное растяжение - вдоль нее. Нептунические дайки в большинстве перпендикулярны долине, сконцентрированы в обнажениях, параллельных ей и развиваются в обстановке относительного растяжения. Оси складок параллельны долине, так что развиваются складки в обстановке относительно сжатия.
К тем же выводам приводят геоморфологические наблюдения в долинах других рек, в т.ч. в долине реки Уй, где отмечаются несколько пнутридолинных поднятий в зонах кулисного перекрытия сдвигов. В них расвита система глубоковрезанных протоков с перекатами и водопадами, совершенно не характерными для этой в целом равнинной реки.

Региональные интерпретации

В качестве структурной модели альпийского орогенеза в Южном Урале рассматривается составная деформация, включающая косое СЗ-ЮВ сжатие и сводовое асимметричное поднятие Южного Урала с максимальными амплитудами на своде в несколько сотен метров, что согласуется с традиционными оценками новейших воздыманий этой горной страны, и на его фоне - более интенсивное, по деформационному стилю транспрессивное поднятие Центрально-Уральского и Западно-Уральского блоков, с амплитудами примерно в тысячу метров в возрастном интервале поздний плиоцен - квартер, т.е. в том же интервале, что и основной этап альпийской складчатости в соседних коллизионных орогенах (рис. 10). При такой интерпретации разломы зоны ГУР ограничивают с востока центральный транспрессивный блок и поддерживают фронт собственно горного сооружения. Подобные фронтальные сдвиги (сдвиго-надвиги меняющейся вергентности) распространены практически во всех современных орогенах, образованных в условиях косой коллизии. Западная граница центрального транспрессивного блока маскирована фестончатыми надвигами Башкирского антиклинория, и это тоже характерная черта транспрессивных орогенов. Надвиги вергируют на запад, в сторону Восточно-Европейской платформы, и не исключено, что ее основание и в новейшее время задвигается под западный склон Южного Урала


.

Латеральный ряд альпийских структур Южного Урала представляется маломасштабной моделью крупных коллизионных горных сооружений Гималайского типа, с зонами низких предгорий над передовыми прогибами, со "складчатой" и "кристаллической" зонами как наиболее высокими топографическими элементами и краевым Восточно-Уральским плато как своеобразным аналогом задугового бассейна. В нем, также как например, в Тибетском плато, образуются короткие впадины-рифты, перпендикулярные фронту сжатия. В более крупном масштабе - Южный Урал в морфотектоническом смысле подобен таким структурам альпийского коллизионного пояса как Юго-Западный Гиссар, Курамино-Чаткальский регион, Горы Юра. Все это регионы оборваны с севера правыми сдвигами и представляют собой как бы конские хвосты этих сдвигов. При этом продольные структурные границы этих сооружений представлены левосторонними сдвиго-надвигами, которые и обеспечивают их транспрессивное деформирование. Показанные на рис. регионы имеют сходную кинематику, близкую новейшую структуру, они образованы примерно в одно время и даже имеют близкие размеры. Все это и позволяет объединить их в единый ряд изоморфных структур.


Перечень текущих тем исследований альпийской геологии и тектоники Южного Урала, в том числе перспективных для магистерских и аспирантских проектов, смотреть здесь


Oформление ╘ А.В. Тевелев
Последние изменения: 20/03/2003