CC BY
34
УДК 550.384 Ю. С. Ржевский
ОСОБЕННОСТИ ПАЛЕОМАГНЕТИЗМА КАРБОНА ГИССАРСКОГО ХРЕБТА И ЕГО ЮГО-ЗАПАДНЫХ ОТРОГОВ (ЮЖНЫЙ ТЯНЬ-ШАНЬ)
Палеомагнитные исследования складчатых поясов, в том числе по Южному Тянь-Шаню [1—3], образуют важную группу данных, используемых для изучения геодинамики складчатых поясов. В настоящей статье приводятся результаты палеомагнитных исследований образований карбона Гиссарского хребта и его юго-западных отрогов.
Отбор ориентированных образцов для палеомагнитных исследований был проведен на четырех участках: Вахшиварском (рис. 1, 1), Кштутской (рис. 1, 2), Зиддинской (рис. 1, 3) и Ханакинской (рис. 1, 4) синклиналях.
На Вахшиварском участке образования карбона выходят на дневную поверхность в ядре альпийской структуры северо-восточного простирания. На крыльях складки обнажаются породы мезозоя, залегание которых, как на северо-западном, так и на юго-восточном крыльях, очень крутое (70-90°). Отбор ориентированных образцов производился по промерам, проведенным вкрест простирания пород. Шаг отбора составлял от одного до пятидесяти метров. В коллекции образцов представлены все свиты карбона:
1. Зойская свита (нижний карбон, мощность около 130 м). Свита представлена аргиллитами, песчаниками, конгломератами и глыбами порфиров. Отобрано 16 ориентированных образцов на промере 1.
2. Вахшиварская свита (нижний карбон). Свита мощностью 1240 м, представлена кислыми лавами, туфами, туфобрекчиями, алевро-аргиллитами и песчаниками. Отобрано 138 образцов на промерах 2 и 3.
3. Ходжирбулакская свита (нижний-средний карбон). Ее мощность около 325 м. Свита представлена песчаниками, известняками, субвулканическими базальтами. Здесь отобрано 138 образцов на промерах 4 и 6.
4. Сагдорская свита (средний карбон), мощностью около 300 м, представлена аргиллитами, среднезернистыми песчаниками. Здесь отобрано 52 образца на промерах 5 и 7.
5. Алячапанская свита (средний — верхний карбон), мощностью около 50 м, представлена песчаниками с прослоями конгломератов. Отобрано 7 образцов на промере 7.
© Ю. С. Ржевский, 2009
Рис. 1. Обзорная карта района работ:
I — участки проведения исследований;
II — местонахождения промеров (обнажений) и их номера; Вахшиварский (1), Кштутская (2), Зиддинская (5) и Ханакинская (4) синклинали
Прежде чем перейти к описанию других изученных участков отметим, что промеры 4 и 5 расположены в непосредственной близости от мезозоя северо-западного крыла, а промеры 6 и 7 расположены на крыльях субширотной синклинальной складки, выходящей на дневную поверхность в середине альпийского поднятия. Промер 6 находится на северном, а промер 7 — на южном ее крыле (рис. 1).
Кштутская синклиналь расположена севернее Вахшиварского участка на южном склоне Гиссарского хребта (рис. 1, 2). Складка вытянута в субширотном направлении и прослеживается по обнажениям на 100 км. Ширина складки варьирует от 10 до 15 км. Здесь в разрезе карбона выделены те же свиты, однако их мощность значительно сокращена. Из северного крыла в обнажении N° 11 было отобрано 15 ориентированных образцов ходжирбулакской свиты, а в обнажении № 10 из этого крыла было отобрано 47 ориентированных образцов сагдорской свиты. Из южного крыла в обнажении № 2 было отобрано 23 ориентированных образца сагдорской свиты.
Зиддинская синклиналь расположена восточнее Кштутской синклинали (рис. 1, 3) и является, возможно, ее восточным продолжением. На крыльях складки и в центре обнажаются породы флишевой формации среднего-верхнего карбона. Здесь из северного крыла синклинали было отобрано 60 ориентированных образцов пород флишевой формации.
Ханакинская синклиналь расположена также на южном склоне Г иссарского хребта (рис. 1, 4) Здесь также, как и в Зиддинской синклинали, обнажаются породы флиша среднего-верхнего карбона. Из северного крыла синклинали отобрано 50 ориентированных образцов.
Естественная остаточная намагниченность (КИМ) исследуемых пород колеблется в довольно широких пределах: от 0,1 до 10 х 106А/м и выше и зависит от типа пород: наименее магнитны известняки и среднезернистые песчаники, наиболее — туфы, кислые лавы и базальты. Лабораторная вязкая намагниченность довольно высока и составляет от 30 до 150 % в сравнении со стабильной к временной чистке величиной КИМ. Из отобранных коллекций были составлены лидирующие группы образцов, которые затем были подвергнуты Т-чистке. Нужно сказать, что результаты Т-чистки оказались внутренне непротиворечивыми только для образцов ходжирбулакской, сагдорской свит, а также для образцов флишевой формации Зиддинской и Ханакинской синклиналей. Образцы алячапан-ской свиты также дают хорошие результаты, но поскольку образцы были отобраны только в одном месте и к тому же толща, из которой отобраны образцы, имеет моноклинальное строение, здесь нельзя применить метод складки. Поэтому результаты по алячапанской свите здесь также не рассматриваются. К сожалению, приходится отбросить также результаты исследований образцов зойской и вахшиварской свит, поскольку результаты Т-чистки по ним очень сложные и на диаграммах Зийдервельда трудно выделить какую либо компоненту: кривые имеют вид спиралей или хаотичный характер.
На диаграммах Зийдервельда для образцов сагдорской и ходжирбулакской свит Вахшиварского участка и образцов флишевой формации Ханакинской синклинали четко прослеживается присутствие в КИМ трех компонент (А, В и С). Направления компонент А и В были надежно определены как в стратиграфической, так и географической системах координат (табл. 1). Направление компоненты С определить не удалось, но о присутствии ее в составе КИМ свидетельствует тот факт, что на диаграммах Зийдервельда фигуративные точки не идут в центр системы координат, а проходят на некотором расстоянии от него (рис. 2, 1). На диаграммах Зийдервельда для образцов сагдорской и ходжирбулакской свит Кштутской синклинали, а также для образцов флишевой формации Зиддинской синклинали
Таблица 1
Средние координаты компонент А и В векторов NRM сагдорской и ходжирбулакской свит, а также пород флишевой формации, полученные из анализа результатов Т-чистки по методу Зийдервельда, в стратиграфической (числитель) и в географической (знаменатель)
системах координат
№ Номер промера (обнажения), название свиты, тектоническая позиция Компонента А Компонента В
N Dо 1о К ао95 N Dо 1о К ао95
Вахшиварский участок
1 4 С1-2, І1* северо-западное крыло 13 12 31 7,4 48,6 2 182 -36 64,8 31,5
3 16 37 9,0 43,6 2 192 -52 24,5 2,7
2 5 С северо-западное крыло 5 350 18 5,1 27,7 6 158 -32 5,1 27,7
5 30 52 7,1 23,0 6 210 -50 13,1 5,8
3 6, С1-2, І1* северный борт синклинали 5 143 7,1 9,7 20,0 13 166 73 1,8 30,5
5 1 59 10 20,0 13 201 -40 3,3 2,2
4 7, С, *, южный борт синклинали 9 348 42 1,9 34,0 12 253 -65 2,9 3,7
9 1 40 11,3 34,0 12 220 -55 14,0 3,7
Кштутская синклиналь
5 11, С1-2, М, северный борт синклинали - - - - - 7 49 -68 11,8 8,4
7 162 -33 24,5 14,0
6 10, С, * северный борт синклинали - - - - - 9 31 -64 2,3 30,7
9 145 -40 17,5 11,0
7 2 С2, sd, южный борт синклинали - - - - - 12 198 -14 8,5 13,8
12 190 -62 107 3,9
Зиддинская синклиналь
8 1, 2 и 3, С2-3, северный борт синклинали - - - - - 57 177 -24 1,5 40
57 155 -40 7,1 7,0
Ханакинская синклиналь
9 1, 2 и 3, С2-3, северный борт синклинали 42 136 68 3,9 11,0 32 321 -71 3,1 4,1
42 192 80 12,0 6,2 32 164 -36 12,6 7,0
Примечание: N — количество образцов, D и J — склонение и наклонение вектора в горизонтальной системе координат (в градусах), К — кучность векторов, а,5 — ошибка при подсчете среднего направления векторов.
четко прослеживается присутствие только одной компоненты в составе КИМ (рис. 2, 2). Как будет показано ниже, эта компонента КЯМ — компонента В.
Полученные данные помещены в таблицу в двух системах координат: в стратиграфической и в географической. Как видно из данных кучности выделенных компонент в географической системе координат для некоторых промеров в 5-10 раз превышают кучности соответствующих компонент в стратиграфической системе координат. Правда, в одном случае наблюдаются и обратные соотношения кучностей. Это позволяет сделать вывод, что как компонента А, так и компонента В, в большинстве случаев являются постскладчатыми. Учитывая, что направление компоненты А очень близко к направлению современного геомагнитного поля в месте проведения исследований, можно сделать вывод, что эта компонента обусловлена современным геомагнитным полем. Компонента В имеет обратную полярность, что характерно для ранней перми.
Рис. 2. Диаграммы Зийдервельда, построенные по результатам Т-чистки:
1 — диаграммы характерные для пород Вахшиварского участка и Ханакинский синклинали; 2 — то же для пород Кштутской и Зиддинской синклиналей. Залитые кружки — проекция вектора на плоскость ХОУ; полые
кружки — на плоскость XOZ
На стереопроекции (рис. 3) показаны средние направления компоненты В для пород каждого изученного обнажения (рис. 3, 1), среднее направление компоненты В для всех обнажений (рис. 3, 2) и плоскость компланарного расположения векторов КИМ раннепермских пород Южного Тянь-Шаня (рис. 3, 3) [4].
Анализируя эти данные, можно сделать вывод, что компонента В имеет раннепермский возраст, поскольку, хотя и с некоторым разбросом, средние направления компонент В различных обнажений имеют тенденцию расположиться вдоль плоскости компланарного расположения векторов КИМ пород ранней перми Южного Тянь-Шаня, а среднее всех векторов компоненты В ^ = 9, D = 179°, I = -48°, К = 15,7, а °95 = 11,8) лежит в этой плоскости (табл. 1).
Вполне логично допустить, что отклонение средних направлений компонент В того или обнажения от плоскости компланарного расположения векторов КИМ ранней перми Южного Тянь-Шаня обусловлено проявлением локальной тектоники в альпийское время. В самом деле, средние направления компонент В векторов КИМ образцов, отобранных из южных бортов синклиналей, лежат выше плоскости компланарного расположения векторов КИМ ранней перми Южного Тянь-Шаня, в то время как средние направления компонент В векторов КИМ образцов, отобранных из северных бортов синклиналей, лежат ниже упомянутой плоскости. Следовательно, можно сделать вывод, что на альпийском этапе крылья изученных синклиналей увеличили угол своего наклона и тем самым изменили направления средних компонент В
Рис. 3. Стереопроекции средних компонент «В» векторов МЯМ исследуемых пород в географической системе координат (1), среднего направления этих компонент (2) и круга большого диаметра, вдоль которого расположены векторы КИМ раннепермских пород Южного Тянь-Шаня [4]:
номера у компонент соответствуют номеру строки в табл. 1
9б
исследованных пород. Нужно отметить, что величина дополнительного (альпийского) наклона не очень велика и составляет 10—15о.
Рассмотрим еще одну особенность полученного материала, которая, возможно, может оказаться наиболее важной. Действительно, с одной стороны, средние направления компонент В векторов NRM образцов из промеров 4 и 5 Вахшиварского участка лежат точно на круге компланарного расположения векторов NRM раннепермских образований Южного Тянь-Шаня (рис. 3) и, следовательно, альпийская тектоника не оказала заметного влияния на направление компоненты В векторов NRM образцов из этих обнажений. но, с другой стороны, промеры 4 и 5 находятся в непосредственной близости от северозападного крыла альпийской антиклинали, где слои юрских известняков стоят на «головах» (рис. 1). Это позволяет сделать вывод, что в процессе формирования альпийской антиклинали палеозойские толщи в ядре этой структуры вели себя как консолидированное целое и не испытывали значительных внутренних складчатых деформаций. Иначе говоря, мы имеем дело со «складкой штампа».
Подводя итоги, можно сделать следующие выводы:
1. Естественная остаточная намагниченность (NRM) пород сагдорской и ходжирбулакской свит, а также пород флишевой формации состоит из трех компонент: А, В и С. Компонента А (современная) и компонента В (раннепермская) являются постсклад-чатыми. компонента С осталась не изученной.
2. Компонента В может быть использована для изучения дополнительных (альпийских) деформаций палеозойских пород на локальных участках.
3. Альпийская складка на Вахшиварском участке является по своему типу «штам-повой».
В заключение пользуюсь случаем выразить благодарность заведующему лабораторией петрофизики СПбГУ доценту Б. Н. Писакину и профессору Г. C. Бискэ за их конструктивную критику моей работы.
Литература
1. Rzhevsky Yu. S. An alternative model of interpretation of Paleomagnetic data // In Book of abstracts International Conference on problems of geocosmos. May 24-28, St. Petersburg, 2004. P. 192.
2. Idem. Reconstruction of Recent Geodynamics of South Tien Shan and Pamirs Based on analysis of geological, geophysical and paleomagnetic information // Ibid. St. Petersburg, 2004, P. 192-193.
3. Idem. Paleomagnetic Data on deformation of the Late Paleozoic Deposits in cores of Alpine structures of the South-West parts of Gissaqr range // Ibid. St. Petersburg, 2004. P. 194-195.
4. Ржевский Ю. С. Палеомагнитные данные по породам ранней перми Южного Тянь-Шаня и их интерпретация в рамках традиционной и альтернативной моделей // Вестник С.-Петебр. ун-та. Сер. 7: Геология, география. 2007. Вып. 1. C. 98-102.
