Эволюция напряженного состояния земной коры района кимберлитовой трубки Катока, северо-восток Анголы

В статье представлены первые результаты геолого-структурного и тектонофизического изучения напряженного состояния земной коры района алмазоносной трубки Катока, расположенной на юго-западном фланге щита Касаи на северо-востоке Анголы. На основе анализа смещений маркеров, шарниров складок и длинных осей будин, даек гранитов различных фаз внедрения и кимберлитов, а также трещин со штрихами скольжения выделено шесть основных этапов в эволюции напряженного состояния земной коры. Эти этапы обусловлены доминированием ориентированных в определенном направлении горизонтальных тектонических напряжений сжатия и/или растяжения, господствовавших в течение всей истории тектонического развития региона. В ходе первого этапа – превалирующего северо-западного растяжения со сдвигом – и начала второго этапа – северо-западного сжатия – формирование структур во вмещающих породах происходило в хрупкопластических условиях. Смена пластических деформаций на разрывные могла произойти примерно 530–510 млн лет назад, когда континентальная кора Африки была окончательно сформирована. Третий и четвертый этапы, важнейшие для кимберлитообразования, в течение которых в раннем мелу радиальное растяжение сменилось сдвиговым полем напряжений, характеризуются превалированием северо-западного растяжения. Оба этапа связаны с открытием центрального сегмента Южной Атлантики, а основной кимберлитовый магматизм приходится на момент разрыва Анголо-Бразильского сегмента Гондваны. В ходе всех четырех этапов разрядка напряжений происходила в основном по разрывным нарушениям северо-восточного и восток-северо-восточного простирания, в меньшей степени северо-западного и широтного. Начальный этап кимберлитового магматизма связан с разрывами двух первых указанных направлений, что предопределено наличием древних докембрийских зон течения и рассланцевания, которые оказались наиболее благоприятными для реализации северо-западного субгоризонтального растяжения. Последующее северо-восточное сжатие (пятый этап), начавшееся во второй половине мела и, возможно, продлившееся до конца палеогена, реализовалось в основном по разрывам северо-западного простирания. В региональном отношении ему соответствуют два этапа инверсионных движений на юге Африке, в ходе которых возникло Ангольское куполовидное поднятие и началось формирование плеч Восточно-Африканских рифтов. Последний этап горизонтального растяжения в доминирующем север-северо-восточном направлении связан с процессами, происходящими на юге Танганьикского рифта и восточном побережье Атлантики. Результаты исследований впервые позволили получить представление об основных этапах развития региона, которые впоследствии будут уточняться на основании большего количества геолого-структурных измерений и данных датирования вмещающих пород.

1. Angelier J., 1979. Determination of the mean principal direction of the stress for a given fault population. Tectonophysics 56 (3–4), Т17–Т26. https://doi.org/10.1016/0040-1951(79)90081-7.

2. Araujo А., Guimaraes F., Perevalov O. et al., 1992. Geologia de Angola. Nota explicativa da Carta Geologica a escala 1:1000000. Luanda, S.G.A., 137 p.

3. Araujo A., Perevalov O., Guimaraes F. et al., 1998. Republica de Angola. Carta de recursos minerais, 1:1000000. Luanda, Instituto Geologico de Angola.

4. Bird P., Ben-Avraham Z., Schubert G., Andreoli M., Viola G., 2006. Patterns of stress and strain rate in southern Africa. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 111 (B8), B08402. https://doi.org/10.1029/2005JB003882.

5. Bosworth W., 2008. North Africa–Mediterranean Present-day Stress Field Transition and Implications for Fractured Reservoir Production in the Eastern Libyan Basins. Geology of East Libya 4, 123–138.

6. De Boorder H., 1982. Deep-reaching fracture zones in the crystalline basement surrounding the West Congo System and their control of mineralization in Angola and Gabon. Geoexploration 20 (3–4), 259–273. https://doi.org/10.1016/0016-7142(82)90025-4.

7. De Wit M.J., 2007. The Kalahari epeirogeny and climate change: differentiating cause and effect from core to space. South African Journal of Geology 110 (2–3), 367–392. https://doi.org/10.2113/gssajg.110.2-3.367.

8. Deckart K., Féraud G., Marques L., Bertrand, 1998. New time constraints on dyke swarms related to the Paraná-Etendeka magmatic province, and subsequent South Atlantic opening, southeastern Brazil. Journal of Volcanology and Geothermal Research 80 (1), 67–83. https://doi.org/10.1016/S0377-0273(97)00038-3.

9. Delvaux D., 1993. The TENSOR program for reconstruction: examples from east African and the Baikal rift system. Terra Nova 5, 216.

10. Delvaux D., 2001. Tectonic and palaeostress evolution of the Tanganyika-Rukwa-Malawi rift segment, East African Rift System. In: P.A. Ziegler, W. Cavazza, A.H.F. Robertson, S. Crasquin-Soleau (Eds.), Peri-Tethys Memoir 6: Peri-Tethyan Rift/Wrench Basins and Passive Margins. Mémoires du Muséum national d'histoire naturelle, vol. 186, p. 545–567.

11. Delvaux D., 2012. Release of program Win-Tensor 4.0 for tectonic stress inversion: statistical expression of stress parameters. Geophysical Research Abstracts 14, EGU2012-5899. Available from: https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2012/EGU2012-5899.pdf.

12. Delvaux D., Barth A., 2010. African stress pattern from formal inversion of focal mechanism data. Tectonophysics 482 (1–4), 105–128. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2009.05.009.

13. Delvaux D., Sperner B., 2003. Stress tensor inversion from fault kinematic indicators and focal mechanism data: the TENSOR program. In: D.A. Nieuwland (Ed.), New insights into structural interpretation and modelling. Geological Society, London, Special Publications, vol. 212, p. 75–100. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.2003.212.01.06.

14. Ganga J., Nossyko S., Zintchenko V. et al., 2003. Geologia e Genese da Chaminé Quimberlitica de Catoca (Segundo dados modernos de prospecção). Rev. Angola Minas 14 (1 trim), 23–29.

15. Gladkov A.S., Koshkarev D.A., Cheremnykh A.V., João F., Karpenko M.A., Marchuk M.V., Potekhina I.A. 2016. Structural-compositional model of the Nyurbinskaya kimberlite pipe formation (Sredne-Markha area of the Yakutian diamondiferous province). Geodynamics & Tectonophysics 7 (3), 435–458. https://doi.org/10.5800/GT-2016-7-3-0216.

16. Gladkov A.S., Makovchuk I.V., Lunina O.V., Bornyakov S.A., Potekhina I.A., 2010. The Yubileinaya kimberlite pipe site, Russia: 3D model of the fault-block structure. Geology of Ore Deposits 52 (3), 234–251. https://doi.org/10.1134/S1075701510030049.

17. Goscombe B., Foster D.A., Gray D., Wade B., Marsellos A., Titus J., 2017. Deformation correlations, stress field switches and evolution of an orogenic intersection: The Pan-African Kaoko-Damara orogenic junction, Namibia. Geoscience Frontiers 8 (6), 1187–1232. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2017.05.001.

18. Гущенко О.И. Метод кинематического анализа структур разрушения при реконструкции полей тектонических напряжений // Поля напряжений и деформаций в литосфере / Ред. А.С. Григорьев, Д.Н. Осокина. М.: Наука, 1979. С. 7–25.

19. John T., Schenk V., Haase K., Scherer E., Tembo F., 2003. Evidence for a Neoproterozoic ocean in south-central Africa from mid-oceanic-ridge–type geochemical signatures and pressure-temperature estimates of Zambian eclogites. Geology 31 (3), 243–246. https://doi.org/10.1130/0091-7613(2003)031%3C0243:EFANOI%3E2.0.CO;2.

20. John T., Schenk V., Mezge K., Tembo F., 2004. Timing and PT evolution of Whiteschist metamorphism in the Lufilian Arc–Zambezi Belt Orogen (Zambia): Implications for the Assembly of Gondwana. The Journal of Geology 112 (1), 71–90. https://doi.org/10.1086/379693.

21. Kipata M.L., Delvaux D., Sebagenzi M.N., Cailteux J., Sintubin M., 2013. Brittle tectonic and stress field evolution in the Pan-African Lufiian arc and its foreland (Katanga, DRC): from orogenic compression to extensional collapse, transpressional inversion and transition to rifting. Geologica Belgica 16 (1–2), 1–17.

22. Linol B., de Wit M.J., Guillocheau F., Robin C., Dauteuil O., 2015. Multiphase Phanerozoic subsidence and uplift history recorded in the Congo Basin: a complex successor basin. In: M.J. de Wit, F. Guillocheau, M.C.J. de Wit (Eds.), Geology and resource potential of the Congo Basin. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, p. 213–227. https://doi.org/10.1007/978-3-642-29482-2_11.

23. Манкенда А. Геология месторождений алмазов северо-востока Анголы: Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. М., 1989. 25 с.

24. Meghraoui M. and the IGCP-601 Working Group, 2016. The Seismotectonic Map of Africa. Episodes 39 (1), 9–18.

25. Парфеевец А.В., Саньков В.А. Напряженное состояние земной коры и геодинамика юго-западной части Байкальской рифтовой системы. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2006. 151 c.

26. Pik R., Marty B., Carignan J., Yirgu G., Ayalew T., 2008. Timing of East African Rift development in southern Ethiopia: Implication for mantle plume activity and evolution of topography. Geology 36 (2), 167–170. https://doi.org/10.1130/G24233A.1.

27. Reis B., 1972. Preliminary note on the distribution and tectonic controls of kimberlites in Angola. In: 24th International Geological Congress, Montreal, Section 4, p. 276–281.

28. Reston T.J., 2010. The opening of the central segment of the South Atlantic: symmetry and the extension discrepancy. Petroleum Geoscience 16 (3), 199–206. https://doi.org/10.1144/1354-079309-907.

29. Robles-Cruz S., Escayola M., Davis B. et al., 2010. The first SHRIMP U-Pb zircon ages from Catoca and Tchiuzo kimberlites, Angola. VII SSAGI South American Symposium on Isotope Geology, Brasília, 25th–28th July 2010, 5 р.

30. Серокуров Ю.Н. Возможности материалов дистанционного зондирования при выделении площадей, перспективных для поисков кимберлитов // Отечественная геология. 2006. № 3. С. 6–11.

31. Серокуров Ю.Н., Калмыков В.Д. Образ кимберлитового поля Катока (Ангола) в материалах дистанционного зондирования // Руды и металлы. 2004. № 5. С. 5–8.

32. Шерман С.И. Деформационные волны как триггерный механизм сейсмической активности в сейсмических зонах континентальной литосферы // Геодинамика и тектонофизика. 2013. Т. 4. № 2. С. 83–117. https://doi.org/10.5800/GT-2013-4-2-0093.

33. Soumaya A., Ayed N.B., Delvaux D., Ghanmi M., 2015. Spatial variation of present-day stress field and tectonic regime in Tunisia and surroundings from formal inversion of focal mechanisms: Geodynamic implications for central Mediterranean. Tectonics 34 (6), 1154–1180. https://doi.org/10.1002/2015TC003895.

34. Squire R.J., Campbell Y.H., Allen C.M., Wilson C.J.L., 2006. Did the Transgondwanan Supermountain trigger the explosive radiation of animals on Earth? Earth and Planetary Science Letters 250 (1–2), 116–133. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2006.07.032.

35. Вунда Т.М. Особенности геологии, вещественного состава и перспективы алмазоносности кимберлитов трубки Лорелей (Ангола): Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. Днепропетровск, 2010. 30 с.

36. Walford H.L., White N.J., 2005. Constraining uplift and denudation of West African continental margin by inversion of stacking velocity data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 110 (B4), B04403. https://doi.org/10.1029/2003JB002893.

37. Wallace R.E., 1951. Geometry of shearing stress and relation to faulting. The Journal of Geology 59 (2), 118–130. https://doi.org/10.1086/625831.

38. White S.H., de Boorder H., Smith C.B., 1995. Structural controls of kimberlite and lamproite emplacement. Journal of Geochemical Exploration 53 (1–3), 245–264. https://doi.org/10.1016/0375-6742(94)00033-8.

39. Зинченко В.Н. Месторождения алмазов из кимберлитов северо-востока Анголы: Дис. … докт. геол.-мин. наук. СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет, 2015. 314 с.

40. Зинченко В.Н., Дулапчий Е.В., Феликс Ж.Т., Дуарте Т.Д., Ванчугов В.А. Структурно-тектонический контроль проявлений кимберлитового магматизма на северо-востоке Республики Ангола // Региональная геология и металлогения. 2011. № 47. С. 107–114.

41. Zinchenko V., Félix J.T., Dech V., 2006. Distribuição de diamantes nos kimberlitos de Catoca e os modelos da termodinâmica estatística. Rev. Angola Minas 22 (2-o trim), 20–31.