CC BY
21
УДК 551.24+551.71
ДОРИФЕЙСКАЯ ЭВОЛЮЦИЯ СИНО-СИБИРСКОГО ПРАКОНТИНЕНТА
1 9
А.Н.Иванов1, Л.А.Рапацкая2
Национаный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
В основе концепции единого Сино-Сибирского праконтинента лежат данные о сходстве состава архейских и ниж-не-протерозойских образований Сибирского, Северо-Китайского и Корейского кратонов. Установлено симметричное строение палеозоид не только в Центральной Азии, но и в зонах позднепротерозойских складчатых сооружений. Планетарный этап деструкции и является временем распада Сино-Сибирского праконтинента. Табл. 1. Библиогр. 14 назв.
Ключевые слова: Сино-Сибирский праконтинент; корреляция докембрия; структурно-вещественные комплексы.
PRE-RIPHEAN EVOLUTION OF SINO-SIBERIAN SUPERCONTINENT A.N. Ivanov, L.A. Rapatskaya
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The concept of a common Sino-Siberian supercontinent is based on data on the similarities of Archean and Lower Prote-rozoic formations of Siberian, North-Chinese and Korean cratons. The symmetric structure of palaeozoides in both the Central Asia and the areas of proterozoic folded structures is determined. It is the planetary destruction stage that is the time of Sino-Siberian supercontinent collapse. 1 table. 14 sources.
Key words: Sino-Siberian supercontinent; Precambrian correlation; structural-material complexes.
В современных структурах Азиатского континента Сибирский и Северокитайский дорифейские кратоны отделены друг от друга рифейско-фанерозойскими геологическими системами. В настоящее время у исследователей Азии нет сомнений в том, что некогда эти кратоны составляли единый континент. Проблемными остаются, во-первых, время существования этого континента и период его распада, во-вторых, существовал ли в рифее новый Сино-Сибирский континент и, если существовал, то когда он распался. Наша статья посвящена первой проблеме.
Корреляция докембрия Сибирской и Северокитайской платформ проводилась многократно при решении общетеоретических проблем, в том числе реконструкции единого Сино-Сибирского праконтинента и его эволюции, а также при региональном картировании той и другой территории, составлении геологических и тектонических карт Азиатского континента и его отдельных регионов российскими и китайскими геологами [1-3, 10-13].
Вместе с тем, продолжается планомерное накопление знаний по геологии Сибири и Китая, в том числе доизучение тектонотипов и опорных разрезов уже известных в литературе, корреляции тектонических шкал той и другой территорий, сравнительное изучение одновозрастных эталонных структурно-вещественных комплексов Сибирской и Северо-
Китайской платформ [3-7, 14] и их складчатого обрамления. Тем не менее, прямое сопоставление геологических карт Китая и России невозможно из-за несовпадения возрастных границ по всей стратиграфической шкале докембрия Китая и России и несоответствия продолжительности формирования одноименных подразделений, в том числе стратотипов и тектонотипов. Это же касается и структурных подразделений, выделяемых по возрасту заключительной складчатости, которые в той и другой стране трансформируются соответственно их тектонотипам [8].
Обращает на себя внимание тот факт, что сказанное выше относится не только к местным, но и к Международным общепринятым шкалам. Для того чтобы провести более или менее корректное сопоставление одновозрастных структурно-вещественных комплексов, образовавшихся в сходных геодинамических об-становках, использованы классические опорные разрезы докембрия Сибирской платформы и ее южного обрамления (табл.1) и докембрия Северокитайской платформы (табл.2). Обе схемы составлены по литературным данным. Для более достоверного сравнения проведены совместные полевые маршруты по разрезам архея-протерозоя юга Сибирской платформы и архея-палеозоя Северокитайской платформы (горные системы Тайханшань, Утайшань и системы Хуто).
Характеристика докембрия Сибирской платформы
1 Иванов Александр Николаевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры прикладной геологии, e-mail: Ivanov [email protected]
Ivanov Alexander, Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, Professor of the Department of Applied Geology, e-mail: Ivanov [email protected]
2Рапацкая Лариса Александровна, кандидат геолого-минералогических наук, профессор кафедры прикладной геологии, е-mail: Rapatskya [email protected]
Rapatskaya Larisa, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Professor of the Department of Applied Geology, e-mail: Rapatskya [email protected]
сделана по сводной работе Е.Е.Милановского [12] с добавлениями. В результате сопоставления разрезов со шкалой структурно-вещественных комплексов докембрия Ю.А.Косыгина [9] составлена шкала структурно-вещественных комплексов докембрия Сибири. На основе анализа разрезов региональных подразделений Северокитайской платформы нами составлена аналогичная шкала структурно-вещественных комплексов Китая, в основу корреляции положены, таким образом, региональные шкалы структурно-вещественных комплексов, то есть вещественное выражение региональных геологических систем Сибири и Китая, и тектонические шкалы по возрасту складчатости, принятые в России и Китае [6,7] (таблица).
В первом приближении алданская (кеноренская) складчатость совпадает с движением Фупин, карельская - с движением Утай, выборгская - с движением Люлян, гренвильская - с Чинь Бейко, начало байкальской - с Динь Нинь.
Архейские отложения на Сибирской платформе, относимые к раннему докембрию, обнажаются в пределах Алдано-Станового и Анабарского щитов и в выступах фундамента платформы Восточных Саян и Байкальской горной области. В пределах Алданского мегаблока Алдано-Станового щита Д.С.Коржинский еще в 1936 г. выделил иенгрскую, тимптонскую и джелтулинскую серии единого алданского комплекса и сопоставил его с археем Прибайкалья по составу, региональному прогрессивному метаморфизму в силикатной и карбонатной частях разрезов предположительно-регрессивной ветви метаморфизма на уровне амфиболитовой и гранулитовой фаций и метасомати-ческим преобразованиям пород этих фаций.
Комплекс сложен в нижней части кварцитами, переслаивающимися с высокоглиноземистыми силлиманит - и кордиерит-биотитовыми, гранат-биотитовыми, гиперстеновыми, пироксен-амфиболовыми гнейсами, кристаллическими сланцами и амфиболитами. На них с несогласием залегают гиперстеновые гнейсы и сланцы (чарнокиты), биотит-гиперстеновые и двупи-роксеновые гранат-содержащие гнейсы, диопсидовые сланцы и кальцифиры, переслаивающиеся с доломи-тово-кальцитовыми мраморами.
Породы интенсивно дислоцированы, смяты в изоклинальные складки, мигматизированы. Выделяются региональные купольные структуры или "складчатые овалы", ядерные части которых сложены аляскитовы-ми гранитами. Контакты повсеместно конкордантные с переходами в складчатые мигматиты без реакционных взаимоотношений, что дает основание предполагать их синметаморфический генезис.
Близкий разрез стратифицированных отложений подробно описан им в Прибайкалье. Характерно также наличие здесь аналогичных по составу аляскитовых гранитов и мигматитов с аляскитовой лейкосомой.
К верхнему архею на территории Сибири относят отложения грабенообразных прогибов (троги, палео-авлакогены), характерных для зеленокаменных поясов многих платформ, в том числе и Северокитайской, но они отличаются здесь более линейными границами, определяемыми пограничными крутыми разломами,
отделяющими жесткие блоки ранне-архейской литосферы от позднеархейско-раннепротерозойских прогибов.
После завершения складчатости породы, подвергшиеся метаморфизму, испытали гранитизацию, вследствие чего по бортам синклинориев внедрились граниты и начали формироваться гранитогнейсовые купола, вовлекающие в сводообразование геологические системы прогибов и краевых поднятий. На этот важный тип формирования континентальной литосферы в раннем докембрии впервые обратил внимание Л.И. Салоп [12].
Большинство позднепротерозойских прогибов сложено терригенно-вулканогенными отложениями с железисто-кварцевыми формациями в средней или верхней частях разрезов. Метавулканиты основания имеют преимущественно основной состав, а верхней части - кислый и эпизодически - средний. Метаоса-дочные породы представлены амфиболитами, хлоритовыми и слюдяными сланцами. Мраморы, кварциты и углистые (черные) сланцы имеют подчиненное значение в разрезах.
Отложения системы Фупин, отвечающие по возрасту алданскому комплексу, обнажаются в крупном выступе архейских глубокометаморфизованных пород в горных сооружениях Тайханшань, сложенных докем-брийскими структурно-вещественными комплексами, и с несогласием перекрываются породами системы Утай, которые в современной китайской геологической литературе относят к раннему протерозою, или позднему архею, или границе между ними.
Система Фупин сложена грубозернистыми пи-роксеновыми и амфиболовыми гнейсами, в которых наряду с полевыми шпатами и кварцем, роговой обманкой и пироксеном часто присутствует биотит. Гнейсы перемежаются амфиболитами, суммарная мощность которых всегда уступает гнейсам. Еще более подчиненное значение имеют доломитсодержа-щие мраморы и кварциты. Породы интенсивно мигматизированы. Все исследователи, начиная от Ф.Рихтгофена и Ли Сыгуана (1953), рассматривают аляскитовидные граниты в разрезе архея как естественную стратифицированную составляющую. Лей-косома (граниты) мигматитов в отдельных частях разреза преобладает над меланосомой (гнейсы).
По разрезу снизу вверх граниты сменяются пегма-тоидными гранитами, гранит-пегматитами. Для всех разновидностей пород (кроме пегматитов) характерна гнейсовая структура. Амфиболитовые прослои повсеместно будинированы. На крыльях складок нередко будины перевернуты, а межбудинные пространства выполнены пегматитами, отдельные тела которых имеют мощность десятки метров с хорошо выраженными блоковыми структурами [8].
Розовые граниты, описанные Ф.Рихтгофеном как сананские гнейсы, Ли Сыгуан относил к верхней части разреза архея Северокитайского сегмента. Эти и другие исследователи относят к ортопородам лишь основные составляющие разреза, кислые по составу разновидности в нем пока не - известны. Тем не менее, архейские отложения Сибири и Китая имеют
Схема корреляции структурно-вещественных комплексов докембрия Северо-Китайской и Сибирской платформ
несомненное сходство по строению, составу и положению в геологических структурах, что не раз отмечалось многими русскими и китайским геологами [12,14].
Весьма сходны соотношения нижнепротерозойских комплексов удокания с археем Сибири и системы Утай с археем Китая. Они имеют трансгрессивные залегания с угловым несогласием или без него.
Возраст алданской складчатости практически совпадает с возрастом складчатости Фупин. Тем не менее, в том и другом регионах нередко комплексы ар-хея и нижнего протерозоя не расчленяют, относя их к единому кристаллическому субстрату архейско-раннепротерозойского возраста, слагающему фунда-
мент древних Сибирской и Северокитайской платформ.
Удоканский структурно-вещественный комплекс залегает несогласно на верхнеархейском троговом комплексе или непосредственно на архейском кристаллическом фундаменте, выполняя обширный Удоканский прогиб. Длина прогиба более 300 км, ширина 80 км, мощность удоканской серии в среднем около 8 км, максимальная мощность достигает 12 км. В.С.Федоровский стратиграфически сопоставляет ее с тонодско-бодайбинской серией Байкальской горной области, а ее нижнюю часть - с тепторгинской серией Чуйско-Тонодской зоны.
Серия сложена кварцитами, глиноземистыми сланцами с кордиеритом, гранатом, андалузитом и силлиманитом, выше которых залегают метапесчани-ки, метаконгломераты и метаалевролиты с прослоями железистых песчаников, нередко с метаморфизован-ными известняками и высокомагнезиальными доломитами в верхней части. Верхняя часть серии состоит из медистых песчаников, в том числе продуктивным горизонтом мощностью до 300 м с халькопирит-борнит-халькозиновой минерализацией.
Система Утай имеет широкое распространение в Северном Китае, залегая в прогибах на архейском основании. Мощность ее превышает 8 км. В основании ее залегают железистые кварциты и глиноземистые слюдистые сланцы, имеющие первично осадочное происхождение. В верхней части в основании расположены метаконгломераты, аркозовые кварциты, хлоритовые сланцы с медистой халькопирит-борнитовой минерализацией, слагающие главный хребет Утайшаня.
В предгорьях Люляншаня на западе провинции Шанси вскрываются аркозовые кварциты, слюдистые темносерые сланцы и мощная толща зеленокаменных пород предположительно вулканического происхождения. Выше залегают глиноземистые сланцы с прослоями доломитовых мраморов.
Складчатость Утай, охватывающая структурно-вещественный комплекс Утай, не проявляется в вышележащем комплексе Хуто. По времени она сопоставляется с карельской складчатостью на территории древних платформ северного полушария, которая так же активно деформировала удоканскую серию, но не проявлялась в вышележащем комплексе улькания. На этом основании и сходстве разрезы комплекса Утай и удоканской серии могут быть отнесены к карельскому структурно-вещественному комплексу международной тектонической шкалы.
Ульканский структурно-вещественный комплекс состоит из метаэффузивов (трахибазальты, трахиты, трахиандезиты), переслаивающихся с кварцитами. Средняя часть ульканской серии содержит карбонаты и кислые эффузивы, а в верхней части среди средних по составу и основных эффузивов залегают конгломераты и красноцветные песчаники. Палеограбен, разделяющий Алданский щит и Охотский массив, также субмеридианальный, как и Ульканский прогиб, содержит близкие по составу вулканогенно-терригенно-
карбонатные отложения билякганской серии. На юге Сибири временным аналогом этих комплексов является шельфовый комплекс дербинской кварцито-карбонатной серии, комплексы надежно сопоставляются между собой.
На территории Китая их аналог - серия Хуто, сложенная кварцито-аспидно-карбонатным комплексом. Карбонатная серия Хуто, выделяемая ранее как известняки Хуто, содержит карбонатные породы с высоким содержанием магния, что характерно и для уль-канского комплекса Сибири.
Более поздние структуры типа континентальных палеорифтов и океанических бассейнов имеют преимущественно субширотную ориентировку, что важно в связи с проблемой реконструкции единого Сибирского дорифейского праконтинента.
В основе концепции Сино-Сибирского праконтинента [6] лежат прежде всего данные о сходстве состава архейских и нижнепротерозойских образований Сибирского, Северо-Китайского и Корейского крато-нов, а также о субмеридианальном простирании главных архейских структурных элементов южной окраины Сибирской платформы и Хингано-Буреинского массива - связующего звена между упомянутыми древними платформами. Соответственно предполагается наложенный характер Центрально-Азиатского складчатого пояса, разделяющего в современном структурном плане Азии Сибирскую и Северокитайскую платформы.
Установлено симметричное строение не только палеозоид Центральной Азии, но и расположенных в её периферических зонах позднепротерозойских складчатых сооружений, заключающих многочисленные выступы архейских тектонических комплексов. Кроме того, отчетливо проявлена рифейская переработка архейских структур в Становой и Внутренне-Монгольской зонах, в результате чего общее их простирание оказалось субширотным. В периферических зонах складчатого пояса проявились активные тектонические движения позднекарельских фаз и выборгской складчатости, известной в Северном Китае как движения Люлян. На складчатых бордюрах ранних протерозоид, как на юге Сибири, так и в Северном Китае, несогласно залегают структурно-вещественные комплексы шельфового типа: дербинская кварцито-карбонатная серия юга Сибири, кварцито-аспидно-карбонатная серия Хуто Внутренней Монголии, маркирующие дорифейские этапы формирования складчатой коры этих зон (см. таблицу).
Из вышесказанного следует, что резкое изменение в ориентировке рифейских структур с дори-фейскими структурами на Азиатском континенте совпадает с движением Люлян, на территории Европы ему соответствует выборгское движение, в Сибири -раннерифейское, на американском континенте - движение гудзон: 1800 - 1600 млн лет. Этот планетарный этап континентальных деструкций и является временем распада Сино-Сибирского праконтинента на Сибирский и Северокитайский кратоны.
Библиографический список
1. Геологическая карта Китая (под ред. Чинь Юйчи). Пекин, 1990 (на китайском языке).
2. Зоненшайн Л.П. Тектоника внутриконтинентальных складчатых поясов // 27 Международн. геол. конгр., г. Москва. М., 1984. Т.7 С. 48-59.
3. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Моралев В.М. Глобальная тектоника, магматизм и металлогения. М.: Недра, 1976. 231 с.
4. Иванов А.Н. Региональные геологические системы. Проблемы типизации // Проблемы геологии Центральной Азии. 1997. Вып.2. С. 5-13.
5. Иванов А.Н., Е.Н. Алтухов, А.Н. Дёмин. Региональные геологические системы Центральной Азии. М.: Недра, 1993. 255 с.
6. Иванов А.Н., Рапацкая Л.А., Ню Шуин. Эволюция докембрия Центральной Азии // Известия вузов Сибири. 1996. Вып.1. С.6-26.
7. Иванов А.Н., Рапацкая Л.А., Ню Шуин, О.Гэрэл. Корреляция докембрия Центральной Азии // Известия вузов. 2000. С. 175-176.
8. Иванов А.Н. Региональные магмогенерирующие геологические системы континентальной литосферы. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007.176 с.
9. Косыгин Ю.А. Тектоника. М.: Недра, 1983.
10. Лавров М.М. О нижней границе позднего докембрия // Вестник ИрГТУ. 2005. № 1. С.9-13.
11. Ли Сы-гуан. Геология Китая. М.: ИИЛ, 1953.
12. Милановский Е.Е. Геология СССР. М.: Изд-во МГУ, 1987. Ч.1.
13. Салоп Л.И. Геологическое развитие Земли в докембрии. Л.: Недра, 1982.
14. Jurnal of Hebel College of Geology, 1993. Р. 6-8.
УДК 621.31:658.26:669/2:502.7
ОЦЕНКА ИНТЕГРАЛЬНОГО НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ (НА ПРИМЕРЕ ПРОИЗВОДСТВА ГЛИНОЗЁМА)
В.С.Степанов1, Т.Б.Степанова2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. Ангарская государственная техническая академия, 665835, г. Ангарск, ул. Чайковского, 60.
Предложено оценивать суммарное негативное влияние металлургических процессов на окружающую среду по величине сброса эксергии во все её компоненты (атмосферу, гидросферу и литосферу). Этот интегральный показатель учитывает все виды загрязнения среды (тепловое, химическое и концентрационное). Описана методика совместной оценки термодинамической эффективности и степени экологичности металлургических технологий на основе полного энергобаланса. В качестве примера выполнены расчеты для производства глинозёма из нефелинов методом спекания. Табл. 3. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: металлургические процессы; полный энергетический баланс; эксергетический анализ; загрязнение окружающей среды; интегральный показатель.
ASSESSMENT OF METALLURGICAL PROCESS INTEGRATED NEGATIVE EFFECTS OF ON THE ENVIRONMENT (ON THE EXAMPLE OF ALUMINA) V.S. Stepanov, T.B. Stepanova
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074. Angarsk State Technical Academy, 60, Chaikovsky St., Angarsk, 665835.
It is proposed to assess the total negative effect of metallurgical processes on the environment by the value of exergy release in all its components (atmosphere, hydrosphere and lithosphere). This integral index takes into account all kinds of environmental pollution (thermal, chemical and concentrational). The article describes the procedure for the combined assessment of thermodynamic efficiency and the degree of environmental friendliness of metallurgical technologies based on the total energy balance. As an example, the calculations for the alumina production from nepheline by the method of sintering are performed. 3 tables. 7 sources.
Key words: metallurgical processes; total energy balance; exergic analysis; environmental pollution; integrated indicator.
1Степанов Владимир Сергеевич, доктор технических наук, профессор кафедры электроснабжения и электротехники, тел.: (3952) 405446, e-mail: [email protected]
Stepanov Vladimir, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Electric Power Supply and Electrical Engineering, tel.: (3952) 405446, e-mail: [email protected]
2Степанова Татьяна Борисовна, доктор технических наук, профессор кафедры электроснабжения промышленных предприятий, тел.: (3955) 678915.
Stepanova Tatyana, Professor of the Department Electric Power Supply of Industrial Enterprises, Doctor of technical sciences, Professor, tel.: (3955) 678915.
