Строение и история развития литосферы
Шрифт:
Рис. 5. Типичное строение разреза столбовских турбидитов: чередование относительно мощных светлых песчаников (подобные пачки часто объединяются в монолитные амальгамированные пласты) и темных мелкоритмичных песчаников. Высота обрыва около 25 м.
Ранее возраст пород о. Столбовой не вполне уверенно определялся по единичным находкам раковин рода Buchia в интервале оксфорд-валанжин. Нам удалось найти скопления бухий (в том числе хорошей сохранности) в большом количестве пунктов (рис. 2). По заключению В.А.Захарова они определяют стратиграфический диапазон вмещающих отложений в интервале поздневолжский подъярус – ранневаланжинский подъярус (Кузьмичев и др., 2009). Палеонтологические заключения не соответствуют геологическим наблюдениям о последовательности отложений и заставляют предполагать присутствие гипотетического надвига, по которому верхневолжские отложения надвинуты на нижненеокомские (рис. 2). Мы также допускаем и иную интерпретацию палеонтологических данных (Кузьмичев и др., 2009).
Изученные отложения представляют собой дистальные турбидиты с преобладанием песчаных фаций. Директивные подошвенные знаки (следы волочения, борозды течения и пр.) и редкие складки подводного оползания указывают на перемещение материала с юга на север и на субширотное простирание бассейна (рис. 6А). Ориентировка знаков ряби течений указывает в среднем на северо-восточное направление (рис. 6Б). По-видимому, знаки ряби фиксируют вдольсклоновое отклонение истощенных турбидитных потоков. Присутствие в разрезе двух типов песчаников мы объясняем действием разных седиментационных процессов. Мощные пласты светлых песчаников отлагались зерновыми потоками; источником материала для них являлись нестабильные массы сортированного песка, накапливавшиеся на кромке шельфа. Темно-серые глинистые песчаники и диамиктиты, содержащие растительный детрит, отлагались консистентными грязевыми потоками. Они интерпретируются нами как продукт транзитного переноса обломочного материала из области питания через узкий шельф в глубоководную часть бассейна (рис. 7). Нами детально изучены различные варианты последовательностей элементов турбидитовых ритмов, которые могут быть описаны в терминах трансформации потока.
Рис. 6. Ориентировка директивных седиментационных текстур в турбидитах о. Столбовой. А. Данные о направлениях подошвенных знаков и текстур оползания. Б. Данные об ориентировке знаков ряби течений.
Оба типа песчаников характеризуются преобладанием обломков полевых шпатов (50–55 %) с подчиненным количеством кварцевых зерен (30–34 %) и литокластов (13–19 %). Среди последних доминируют обломки базальтов и андезитов. Калиевый полевой шпат часто представлен совершенно свежими обломками микроклина и ортоклаза. Обычны чешуи биотита, реже – мусковита. Незрелая остроугольная кластика указывает на близость источников сноса к области седиментации. Состав кластики свидетельствует, что в области размыва преобладали гранитоиды, были подчинены вулканиты, метаморфические и осадочные породы.
Турбидитовый комплекс, слагающий о. Столбовой, распространен также на Большом и Малом Ляховских островах (рис. 1), но по условиям обнаженности отложения могут быть детально изучены только на о. Столбовой. Аналогичные толщи описаны также в Южно-Анюйской зоне Чукотки (Miller et al., 2008). Накопление комплекса происходило в поздневолжском-ранневаланжинском бассейне форланда, образовавшимся на южной окраине Новосибирско-Чукотского континентального блока во время Анюйской орогении. Ороген, питавший бассейн кластикой, располагался к югу от бассейна (рис. 7). Судя по составу кластики и возрасту детритовых цирконов (Miller et al, 2008), ороген был сложен тремя главными комплексами пород: 1) юрскими вулканитами и комагматичными интрузиями Анюйско-Святоносской дуги; 2) позднепалеозойскими вулканитами и комагматичными интрузиями, подобными тем, что обнажены в Южно-Анюйской зоне и 3) докембрийскими гранитами и метаморфитами. Распределение возрастов детритовых цирконов в одновозрастных поздневолжских-ранненеокомовых отложениях в Южно-Анюйской зоне Чукотки аналогично таковому на изученной нами территории (Miller et al, 2008), что подтверждает реконструкцию бассейна. Мы предполагаем, что волжский-неокомский турбидитовый бассейн не прослеживается на значительное расстояние в пределах акватории моря Лаптевых к западу от о. Столбовой. Следуя развороту Южно-Анюйской сутуры, обоснованному в (Kuzmichev, 2009), этот бассейн западнее о. Столбовой также должен повернуть к югу.
Рис. 7. Реконструкция позднеюрского – раннемелового бассейна. Показано два типа турбидитовых потоков, отлагавших светлые и темные песчаники, и ориентировка вдольсклоновых течений. Модифицировано из [13].
3. Остров Бельковский
Остров расположен севернее о. Столбового, на расстоянии 500 км от пос. Тикси (рис. 1). Остров вытянут в меридиональном направлении на 57 км при максимальной ширине 15 км. Основные сведения о его геологическом строении получены В.Ф. Непомилуевым в 1974 г. при проведении среднемасштабной геологической съемки. В 2002 и 2004 гг. в северной и центральной частях острова полевые исследования выполнены А.Б. Кузьмичевым. В 2008 г. нами закартирована южная часть острова, детально изучены осадочные разрезы западного берега и выходы магматических пород. Итоговая геологическая карта показан на рис. 8.
Рис. 8. Геологическая карта о. Бельковский. Построена по результатам полевых работ авторов. Прямоугольниками показано расположение детальных участков, для которых составлены подробные карты, и на которых проведены послойные стратиграфические описания в 2008 г.
В геологическом строении о. Бельковский участвуют отложения среднего девона перми, расчлененные на 4 свиты общей мощностью более 6 км. Нами составлены послойные описания разрезов свит на нескольких детально закартированных участках (рис. 8). Палеозойские толщи нарушены многочисленными разноориентированными разломами. Промеренные нами мощности в большинстве случаев оказываются неполными, что подтверждается неуверенной корреляцией частных разрезов. Названия свит, их возрастной диапазон и литологические особенности показаны на сводной стратиграфической колонке (рис. 9) и кратко охарактеризованы нами ранее. Сопоставление с одновозрастными разрезами о. Котельный (Косько и др., 1985) показывает их существенные различия, выражающиеся прежде всего в большей глубоководности отложений о. Бельковский, меньшем количестве карбонатных прослоев в отложениях верхнего девона и в бедности пород фаунистическими остатками. Наиболее существенные различия наблюдаются в строении каменноугольной-пермской бельковской свиты. Нами получены новые определения
Рис. 9. Сводная стратиграфическая колонка палеозойских отложений о. Бельковский.
Среднедевонские карбонатные породы формировались на заключительном этапе эволюции Новосибирской карбонатной платформы, которая, вероятно, распространялась также и к западу от о. Бельковский. В верхнем девоне палеогеография существенно изменилась. Большая часть о. Котельный представляла собой сушу (Николаева и др., 2009), а на территории ЮЗ части о. Котельный и всей территории о. Бельковский располагался прогиб, заполнявшийся преимущественно терригенными, в значительной степени глинистыми осадками нерпалахской и чекурской свит. Отложения изобилуют складками подводного оползания, содержат горизонты глинистых диамиктитов с обломками и глыбами средне-верхнедевонских (а возможно и более древних) карбонатных пород, на нескольких уровнях разреза встречаются турбидитовые песчаники с обильными подошвенными знаками. Состав обломочного материала и изменения фаций и мощностей в целом указывают на то, что территория о. Бельковский располагалась на СВ склоне трога. Конкретные замеры ориентировки директивных седиментационных структур, таких как слепки борозд вымывания в основании турбидитовых песчаников (рис. 10), знаки ряби подводных течений, ориентировка складок подводного оползания и др. демонстрируют более сложное распределение направлений транспортировки осадочного материала. Наиболее яркие фациальные изменения наблюдаются в составе верхних горизонтов чекурской свиты, сложенных карбонатными породами. На этом этапе, по-видимому, палеогеография бассейна изменилась, и снос обломочного материала в осевую часть бассейна осуществлялся также и с его противоположного юго-западного борта. В ЮЗ части острова верхи чекурской свиты сложены нетипичной для разреза мощной (300 м) толщей органогенных известняков, представляющих собой рифогенную постройку, маркирующую верхнюю бровку прогиба. В СЗ части острова аналогичные породы представлены олистостромой, включающей глыбы органогенных известняков размером до нескольких десятков метров. В центральной части острова на этом уровне разреза встречаются маломощные линзы известняков, а в восточной части острова – карбонатные гравелиты и конгломераты. В глинистых сланцах карбона – перми также обильны следы подводного оползания, встречаются пачки турбидитов; многие горизонты активно биотурбированы. В отложениях задокументированы разнообразные директивные седиментационные текстуры. В целом, они указывают на ориентировку склона бассейна в направлении ССЗ-ЮЮВ. Несоответствия направлений, определенных в разных пачках и на разных отрезках западного берега острова, мы объясняем вращением блоков пород в результате сдвиговых дислокаций (см. ниже).
Рис. 10. Слепки борозд вымывания на нижней поверхности турбидитового песчаника. Подобные седиментационные текстуры позволяют с высокой степенью точности и достоверности определить направление транспортировки осадочного материала. Ширина 30 см.
Палеозойские отложения острова Бельковский смяты в линейные складки СЗ-ССЗ простирания и нарушены многочисленными разноориентированными разрывными нарушениями, сгруппированными в 4 системы. Преобладают крутые взбросы ССВ простирания со сдвиговой компонентой, которые интерпретируются как риделевские диагональные разломы, связанные с меридиональными правосдвиговыми дислокациями. Также присутствуют пологие надвиги с падением сместителя на север, реже – на юг. Такие надвиги, возможно, возникли в результате эшелонирования правых сдвигов. Крутые взбросы ССЗ простирания образуют систему, согласную со складчатостью. Четвертую систему разрывных нарушений образуют сбросы и взбросы СЗ простирания. С ней совпадают замеры азимутов простирания кливажа. Последний можно интерпретировать как кливаж течения, связанный со сдвиговыми процессами. Кроме того, такие черты картируемой структуры как вертикальные дуплексы и хорсы, дуговые разломы и меридиональные изломы осей складок (рис. 8) также могут указывать на участие правосдвиговых деформаций в формировании структуры острова.
Магматические образования острова представлены преимущественно дайками и силлами диабазов и габбро-диабазов, изученных нами ранее. Было показано, что возраст интрузий отвечает рубежу перми и триаса (252 млн. лет), и что они принадлежат к периферии Сибирской трапповой провинции (Кузьмичев, Голдырев, 2007; Kuzmichev, Pease, 2007). Кроме того, на острове широко распространены туфоподобные дезинтегрированные магматические породы, представленные разнообразными брекчиями, флюидизированной осадочно-магматической смесью, пеперитами, гиалокластитами, а также лавоподобными породами. В частности, В.Ф. Непомилуев, картировавший остров, предполагал наличие в его южной части вулканитов андезито-дацитового состава. При детальных исследованиях выяснилось, что туфоподобные породы представляют собой специфические интрузивные субвулканические образования, связанные с образованием трубок взрыва и внедрением магмы в полужидкий осадок. Лавоподобные породы образованы многократными инъекциями магмы. Все дезинтегрированные магматические породы локализованы в породах бельковской свиты и принадлежат к тому же этапу магматизма, что и описанные нами ранее (Кузьмичев, Голдырев, 2007; Kuzmichev, Pease, 2007) интрузии.
Отложения палеогена-неогена представлены на острове маломощными континентальными осадками. Они слагают приразломные впадины и фиксируют этап растяжения, связанный с рифтогенезом в море Лаптевых. Отложения нарушены многочисленными сбросами ССВ простирания (рис. 11). Комплекс детально изучен, собрана коллекция листовой флоры, которая передана специалистам для определения.
Рис. 11. Сбросы в рыхлых отложениях палеогена, связанные с рифтогенезом в море Лаптевых. В правом верхнем углу роза-диаграмма простираний сбросов, в нижнем правом углу стереограмма (нижняя полусфера). Количество – 31.