В работе затронуты некоторые фундаментальные проблемы тектоники и геодинамики Центрально-Азиатского складчатого пояса – крупнейшей тектонической структуры Евразии. Показаны результаты многолетних исследований ученых-геологов различного профиля, их вклад в познание образования и распада суперконтинента Родиния, а также формирования Палеоазиатского океана. Рассмотрены проблемы развития Центрально-Азиатского складчатого пояса, сформированного на месте Палеоазиатского океана, его субдукционного магматизма и окраинно-морского осадконакопления, формирования островных дуг, процессы эксгумации океанической коры и формирования высокобарических  глаукофансланцевых и эклогит-глаукофансланцевых комплексов.  Обсуждены  некоторые нерешенные фундаментальные вопросы геодинамической эволюции Центрально-Азиатского складчатого пояса.

Раннепалеозойская коллизионная система Ольхонского региона (западное побережье Байкала) возникла в процессе столкновения Сибирского палеоконтинента и сложного агрегата из фрагментов микроконтинента, островных дуг, задуговых структур, аккреционных призм. Основные события были связаны с тотальной реализацией сдвигового тектогенеза, инициированного косым характером коллизии. В современной структуре тектонически совмещены самые различные компоненты былых геодинамических систем, разделенные когда-то десятками и сотнями километров. Горизонтальные амплитуды тектонического транспорта были, по-видимому, очень значительными, однако точные цифровые данные, которые могли проиллюстрировать такое заключение, отсутствуют. Нет и никаких сведений о строении верхней коры палеозойского времени – в современном срезе обнажены только глубинные метаморфические породы (размах термодинамических параметров от эпидот-амфиболитовой до гранулитовой фации включительно). Комплексы, составляющие коллизионный коллаж, весьма резко отличаются по составу и протолитам, и в целом картируемые на поверхности комбинации многочисленных сдвиговых пластин отражают бульдозерный эффект, сработавший в результате коллизионного удара и последовавшего затем продвижения разрушенных компонентов переходной зоны океан-континент вдоль края Сибирского палеоконтинента. В современном срезе вскрыты, таким образом, глубинные горизонты раннепалеозойской коры, и в целом они составляют коллизионную систему Сибирский кратон – Ольхонский композитный террейн.

Постоянным участником коллизионных комбинаций являются необычные синметаморфические инъекционные тела карбонатных пород. Они образуют две группы: мраморные меланжи и коровые карбонатные выплавки. Очевидный факт – карбонатные породы, составлявшие исходные пласты и горизонты стратифицированных толщ, в процессе косой коллизии локально или более широко почему-то кратковременно (или более длительно) в той или иной мере теряют вязкость и обнаруживают совершенно необычные свойства: они внедряются в окружающие породы силикатного состава. Ведут себя как протрузии или интрузии, содержат включения силикатных пород. Формирование мраморных меланжей – многоэтапный процесс: они образуют ранние тектонические покровы, но чаще всего сопровождают сдвиговые зоны большой протяженности, составляют поздние выжатые покровы, инициированные сдвигами, участвуют в строении кольцевых и вихревых структур, генерированных сдвигом в реологически неоднородной геологической среде. В целом материал свидетельствует о том, что формирование синметаморфических мраморных меланжей – прямое следствие геодинамики косой коллизии, чувствительный индикатор такого режима. В качестве осторожной догадки высказывается предположение о том, что появление мраморных меланжей связано с катастрофической потерей вязкости карбонатных пород вследствие резкого возрастания скорости сдвиговых деформаций, сопровождавших косую коллизию.

 

На основе последних данных по формированию Солнечной системы и образованию первых континентальных пород, исследований оставшихся от этих пород обломков цирконов сделан обзор ранних этапов образования Солнечной системы и геологической истории Земли. Начало формирования Солнечной системы из пылевой и газовой туманности датируется 4568 млн лет назад. Через полтора миллиона лет сформировался лед, который был сконцентрирован на периферии системы и послужил материалом для образования самых крупных планет – Сатурна и Юпитера. А в центральных частях системы зарождались малые тела, астероиды с диаметром порядка 10 км, сложенные основным веществом солнечной туманности, которое зафиксировано в углистых хондритах CI, состав которых соответствует составу Солнца, кроме водорода, гелия и летучих компонентов, послуживших основным материалом для периферийных планет Солнечной системы. Коллизия малых тел, которые сталкивались и частично соединялись, дала начало формированию эмбрионов планет земного типа. В дальнейшем эти эмбрионы, благодаря гравитации, начали группироваться в более крупные тела. Большие астероиды и планета Марс сформировались через 7 млн лет, Земля, с массой 63 %, была образована через 11 млн лет, а 93 % ее массы сформировалось через 30 млн лет. Почти с начала формирования Земли, благодаря короткоживущим радионуклидам (26Al; 60Fe), происходило разогревание малых планетных тел и формирование ядер этих тел. На начальных этапах образовывались малые магматические бассейны и частицы расплавленного железа собирались в центре планетных тел. Судя по соотношению 182W/184W большая часть ядра сформировалась уже через 20 млн лет, но его окончательная масса накопилась за последующие 50 млн лет. Через 30–40 млн лет после начала создания Солнечной системы произошло столкновение Земли с космическим телом массой, близкой к массе Марса; это послужило началом образования ее спутника Луны. 4.5–4.1 млрд лет тому назад крупная метеоритная бомбардировка, захватившая систему Земля – Луна, привела к образованию цирконов под действием импактов на Луне, а на Земле она вызвала большие извержения основных базальтовых магм, дифференциация которых приводила к образованию малых объемов кислых магм, послуживших причиной образования цирконов – единственных остатков этих первых континентальных пород Земли. В дальнейшем продолжающиеся метеоритные бомбардировки способствовали захоронению первых континентальных кислых и основных пород в мантии, где они в дальнейшем стали частью мантии, которая стала прародителем гранит-зеленокаменных ассоциаций пород. В серых гнейсах сохранились следы первых континентальных образований Земли, что зафиксировано в древних цирконах многочисленных зон. Это удалось доказать благодаря детальным исследованиям зональных цирконов с использованием современного аналитического оборудования, способного делать локальные анализы с высокой точностью.

 

 

Концепция террейнового анализа предусматривает прежде всего возможность сближения фрагментов (террейнов) самых различных геодинамических обстановок, принадлежащих различным плитам. В связи с этим террейновый анализ дополняет теорию литосферных плит в решении вопросов геодинамики и тектоники сложнопостроеных регионов земной коры, к числу которых относится Центрально-Азиатский складчатый пояс. Сформированные террейновые структуры являются результатом комбинированных движений в системе «фронтальная» и (или) «косая» субдукция – коллизия. При изучении конкретных геологических объектов в первую очередь нужно доказать их автохтонность (вертикальную и латеральную) относительно друг друга, а затем выполнять палеогеодинамические, палеотектонические и палеогеографические реконструкции. Несомненно, такой подход является очень сложным и требует разноплановых исследований (структурных, палеонтолого-стратиграфических, палеогеографических, литологических, геохимических, геохронологических, палеомагнитных и др.). Лишь на основе корреляции данных, полученных при междисциплинарном изучении регионов, можно получить качественную характеристику геологического строения и избежать ошибок, связанных со «стратиграфическим» подходом в решении как региональных, так и глобальных проблем геодинамики и тектоники складчатых областей. Террейновый анализ структуры Центрально-Азиатского складчатого пояса позволяет утверждать, что в нем тектонически совмещены окраинно-континентальные комплексы пород, сформированные при эволюции двух крупнейших океанических плит. Одна из них, плита Палеоазиатского океана, аналог современного Индо-Антлантического сегмента Земли, характеризуется наличием континентальных блоков в составе океанической коры и формированием океанических бассейнов в результате деструкции Родинии и Гондваны. В результате ее эволюции происходили процессы распада суперконтинентов и повторное объединение блоков в составе Казахстано-Байкальского континента. Фундамент Казахстано-Байкальского континента сформирован в венде–кембрии в результате субдукции под юго-восточную окраину Сибирского континента (в современных координатах) океанической коры Палеоазиатского океана, включающей докембрийские микроконтиненты и террейны гондванской группы. Субдукция и последующая коллизия микроконтинентов и террейнов с Казахстано-Тувино-Монгольской островной дугой привели к консолидации земной коры и формированию составного континента. Другая плита, Палеопацифики, аналог современного Тихоокеанского сегмента Земли, характеризуется длительной тектономагматической эволюцией без участия континентальной коры и сложными процессами формирования материковых окраин. В результате его эволюции созданы венд-палеозойские окраинно-континентальные комплексы западной части Сибирского континента, состоящие из венд-кембрийской Кузнецко-Алтайской островной дуги, комплексов пород ордовикско-раннедевонской пассивной окраины и девонско- раннекарбоновой активной окраины. В аккреционных клиньях Кузнецко-Алтайской островной дуги широко представлены только фрагменты вендско-раннекембрийской океанической коры, состоящей из офиолитов и палеоокеанических поднятий. Современным аналогом Центрально-Азиатского складчатого пояса является юго-восточная окраина Азии, представленная зоной сочленения Индо-Австралийской и Тихоокеанской плит.

 

На основе анализа комплекса геолого-геофизических данных проведено описание тектонического и глубинного строения литосферы восточной части Монголо-Охотского орогенного пояса. С учетом глобальных палинспастических реконструкций составлена наиболее вероятная палеогеодинамическая модель формирования литосферы Монголо-Охотского орогена и слагающих его разновозрастных террейнов.

 

В статье приводится обзор данных по возрасту пород нижних пластин Бутулийн-Нурского и Заганского комплексов метаморфических ядер (КМЯ), а также новые данные по геохимии этих породных комплексов. Отмечено, что самыми древними породами являются милонитизированные гнейсы по риолитам (554 млн лет) нижней пластины Бутулийн-Нурского КМЯ. Максимальное распространение среди образований нижних пластин Бутулийн-Нурского и Заганского КМЯ имеют позднепермские – триасовые (249–211 млн лет) магматические породы. Самыми молодыми породами в изученных КМЯ являются гранитоиды юрского возраста (178–152 млн лет) Наушкинского и Верхнемангиртуйского массивов. Наиболее распространенные среди нижних пластин Бутулийн-Нурского и Заганского КМЯ гранитоиды и вулканиты кислого состава с возрастом 249–211 млн лет обнаруживают во многом сходные геохимические характеристики (повышенная щелочность, высокие содержания Sr и Ba, умеренные и низкие концентрации Nb, Y). По содержаниям редких и редкоземельных элементов данные гранитоиды и вулканиты кислого состава обнаруживают сходство с гранитами I-типа. Особенности составов этих пород позволяют допускать их формирование в обстановке активной континентальной окраины Сибирского континента над погружающейся океанической плитой Монголо-Охотского океана. Наиболее молодые из изученных пород гранитоиды Наушкинского и Верхнемангиртуйского массивов с возрастом 178–152 млн лет также обладают сходными геохимическими характеристиками. Гранитоиды обоих массивов являются железистыми, преимущественно щелочными образованиями. По содержаниям как петрогенных, так и редких элементов они сопоставимы с гранитами А-типа. Формирование этих гранитоидов имело место в условиях внутриконтинентального растяжения на фоне смены субдукционного режима на коллизионный. Рассмотренные в статье материалы по возрасту и геохимии пород нижних пластин Бутулийн-Нурского и Заганского КМЯ показывают, что эти породы хорошо коррелируются с породными комплексами забайкальского и северо-монгольского сегментов ЦАСП, свидетельствуя о единой истории эволюции всего этого региона.

 

В пределах многих подвижных поясов известны узкие (первые километры) и протяженные (до нескольких сотен и тысяч километров) зоны с очень сложной внутренней тектонической структурой и интенсивной вещественной переработкой горных масс. Они играют существенную роль в структуре земной коры, определяя ее внутреннюю делимость и являясь зонами раздела (аккомодации, буфера) между разными по природе и особенностям эволюции фрагментами земной коры. В статье приведены описание и характеристика особенностей палеоэволюции Пьенинского утесового пояса, который является одним из главных структурно-тектонических элементов Карпатского горного сооружения и одной из крупнейших линейных структурно-тектонических зон Альпийско-Гималайского покровно-складчатого пояса.

Приведены новые данные, характеризующие глубинное строение, зарождение и эволюцию Брянск-Курск-Воронежского орогена (юго-восточная часть Восточно-Европейского кратона), образованного палеопротерозойскими комплексами и областями переработанной архейской коры. Целью статьи является развитие и совершенствование представлений о внутриконтинентальных орогенах. Глубинное строение орогена представлено в виде объемной модели, суммирующей результаты геологического картирования докембрийского фундамента, интерпретации геофизических полей и сейсмических образов коры по геотраверсу 1-ЕВ и профилю DOBRE. Зарождение будущего орогена зафиксировано рифтогенным растяжением коры 2.6–2.5 млрд лет и повторно 2.2–2.1 млрд лет назад и возникновением обширных депрессий, быстро заполнявшихся вулканогенно-осадочными толщами, включая железисто-кремнистые осадки, которые вслед за накоплением оказывались в условиях высокотемпературного (до гранулитовой фации) метаморфизма. Надсубдукционный магматизм, результатом которого стало формирование Липецко-Лосевского вулканоплутонического комплекса, связан с интервалом 2.10–2.08 млрд лет. Формирование активной окраины завершилось около 2.05 млрд лет назад. Кратковременность надсубдукционного магматизма и отсутствие реликтов океанической литосферы свидетельствуют о кратковременном и локализованном в пространстве существовании океанической структуры. Тектонотермальная активность коллизионного и постколлизионного этапов проявилась в размещении массивов щелочных пород щелочно-ультраосновной (2.1–2.0 млрд лет) и габбро-сиенитовой (1.8–1.7 млрд лет) формаций. Особенности строения и эволюции орогена трудно или невозможно объяснить в рамках модели аккреционных орогенов кордильерского типа. Мафит-ультрамафитовый магматизм и свидетельства интенсивного прогрева коры указывают на особую роль процессов плюмового типа, обеспечивавших притоки мантийного тепла и ювенильного вещества.

Проведено изучение метаморфизованных вулканических пород ушмуканской свиты на площади золоторудного поля Мукодек Байкало-Муйского пояса (Северное Прибайкалье). Установлено, что разрез ушмуканской свиты в районе исследований характеризуется чередованием ортосланцев широкого спектра составов. Показано, что субстратом изученных метавулканитов являлись породы базальт-андезит-дацитовой серии нормальной щелочности. По комплексу геохимических характеристик сделан вывод о формировании этих пород в надсубдукционных геодинамических условиях, отвечающих развитой островной дуге. Близость геологического положения и геохимических характеристик вулканитов ушмуканской свиты и аналогичных по составу пород келянской свиты неопротерозоя (823 млн лет), развитых на прилегающих территориях БМП, позволяет рассматривать образования этих двух подразделений в качестве возрастных аналогов. Проанализированы особенности распространения золота на площади золоторудного поля Мукодек. Установлено, что промышленные содержания золота зафиксированы лишь в березит-лиственитовых метасоматитах золото-кварц-сульфидной формации, образованных по метавулканитам ушмуканской свиты. Сделан вывод о том, что вулканиты, имеющие отчетливую островодужную специфику, могли явиться источником золота для рудных объектов золоторудного поля Мукодек.

Специализированная обработка глубинного сейсмического разреза вдоль части опорного профиля 3-ДВ, пересекающей в меридиональном направлении Алдано-Становой щит и его северный погребенный склон, выполнена с целью определения частотно-энергетических характеристик сейсмического волнового поля, связанных с физическим состоянием геологических объектов земной коры. Результаты анализа и интерпретации полученных динамических разрезов позволили «увидеть» и оконтурить архейские ядра консолидации Алданского щита и его погребенного продолжения, скрытого осадками Среднеленской моноклизы, дополнить новыми фактами развиваемую геодинамическую модель формирования земной коры юго-восточной части Северо-Азиатского кратона.

 

Байкальский рифт характеризуется повышенным тепловым потоком, сейсмической активностью и мощной толщей осадочных пород, через которые в водную толщу озера идет интенсивная разгрузка газов и гидротерм. Известно, что при землетрясениях в начале XX в. на Южном Байкале наблюдались «водяные столбы» высотой в несколько метров. Это говорит о возможном подъеме со дна озера и выбросе в атмосферу значительных объемов газа и подтверждает связь между сейсмичностью и выбросами метана. Кроме того, во многих районах озера Байкал наблюдались достаточно сильные газовыделения, с которыми связывают пропарины, формирующие участки воды с кипящей поверхностью. В последние годы при изучении поверхности Земли из космоса на весеннем льду Байкала космонавтами международной научной станции были обнаружены таинственные кольца диаметром 5–7 км. Причины и механизм их образования пока детально не изучены. Было установлено, что кольцевая структура образуется при подъеме в ее центре глубинных вод, которые формируют вихревые течения, направленные по часовой стрелке. Подъем глубинных вод может быть связан с выбросами больших объемов природного горючего газа (метана) из осадочной толщи, активизацией термальных источников или деятельностью газоводогрязевых вулканов дна Байкала.

Для определения причины и условия этих явлений проведен численный эксперимент с помощью трехмерной модели тепломассопереноса в вязких средах, разработанной автором. Анализ результатов показал, что кольцевые структуры на льду озера формируются за счет восходящего конвективного потока (струи) торообразного вида, образованного горизонтальным и вертикальным градиентом плотности, центральная часть которого вращается против часовой стрелки (циклонический вихрь), а периферийная – по часовой стрелке (антициклонический вихрь). Источником восходящих струй могут быть как гидротермы, так и газовые выбросы. При температуре гидротерм в источнике 30–50 °С во льду может образоваться пропарина, действующая в течение всего времени работы источника. Для выброса газа в атмосферу до 15 м высотой время работы источника должно быть не менее времени подъема (добегания) струи газа до раздела вода – воздух при 100%-ной концентрации газа в источнике. Формирование области с выделением газа в виде пузырьков (грифон) может произойти при концентрациях газа в источнике 1–20 % от объема (газоводяная смесь) и длительной его работе.

 

 

28 июня 2014 г. в пос. Аршан Тункинского аймака Республики Бурятия с каров Тункинских Гольцов произошел залповый сход селевых потоков, причинивших большой экономический ущерб этому курортному району. Подобных явлений здесь не наблюдалось с 1971 г. Приводится краткий обзор природной ситуации в районе схода селей и паводка на р. Кынгарга и даются предварительные рекомендации по защите населения и региональной инфраструктуры от подобных опасных природных явлений, свойственных прибортовым частям рифтогенных впадин Байкальского региона.

 

Венчуаньское землетрясение (MS 8.0) произошло в 2008 г. в разломной зоне Лонгменшан, расположенной на восточной окраине Тибетского плато. Его эпицентр находился рядом с роем землетрясений Шуимогу, возникновение которых связывают с влиянием водохранилища Зипингпу после его заполнения в 2004 г. Считалось, что главной причиной сильного землетрясения было заполнение водохранилища водой. Для выяснения роли водохранилища Зипингпу в инициировании Венчуаньского землетрясения был проведен детальный анализ данных, накопленных местной сетью сейсмических наблюдений в районе Зипингпу в период с 31 июля 2004 г. по 11 мая 2008 г. Судя по распределению гипоцентров, большинство землетрясений произошли на разломе Инксю-Бейчуан в районе водохранилища, при этом глубина гипоцентров не превышала 10 км, и это основной разлом, инициировавший Венчуаньское землетрясение. Кроме того, были получены полезные данные по глубинной геометрии разлома. По пространственно-временному распределению гипоцентров установлен характер миграции с рассеиванием порового давления, а также определен коэффициент гидравлической диффузии (D=0.7 м²/с). По результатам предыдущих экспериментов установлено наличие синергетического процесса на изучаемом разломе в метастабильном состоянии перед смещением по разлому, что привело к усилению напряжений на прочном участке разлома и синергии при уменьшении прочности ослабленных участков, а также увеличении общей протяженности ослабленных участков разлома. По нашему мнению, рассеивание порового давления при заполнении водой водохранилища Зипингпу привело к увеличению общей длины ослабленных участков разлома и увеличению напряжений в очаговой зоне.

 

 

Статья посвящена 60-летию авторитетного специалиста в широкой области магматических и метаморфических процессов и геодинамики, члена-корреспондента РАН, доктора геолого-минералогических наук, главного научного сотрудника лаборатории палеогеодинамики ИЗК СО РАН, главного редактора журнала «Геодинамика и тектонофизика», профессора Евгения Викторовича Склярова.