Памирский горный узел: тектоника и минерагения в свете данных о глубинном строении

Тезисы, презентация во ВСЕГЕИ в 2011

Минаев В.Е., Гадоев М.Л., Матвеева И.Н., Оймахмадов И.С., Раджабов Н., Файзиев А.Р.
PAMIR MOUNTAIN KNOT: TECTONICS AND MINERAGENY ON DEEP STRUCTURE DATA
Minaev V.E., Gadoev M.L., Matveeva I.N., Oimahmadov I.S., Rajabov N., Faiziev A.R.
Институт геологии, сейсмостойкого строительства и сейсмологии АН Республики Таджикистан
Institute of Geology, Earthquake Engineering and Seismology, AS of the Republic of Tajikistan
E-mail: vlad_minaev@list.ru или min_geo@rambler.ru

Памирский Горный Узел (ПГУ) принадлежит восточному сектору взаимодействия плитных систем Евразии и Гондваны, а конкретно расположен в зоне столкновения Южно-Казахского микроконтинента с Индийской жесткой плитой. В Индо-Синийской коллизионной области ПГУ имеет аналог в восточном окончании Гималаев, т.н. «Восточный Синтаксис». Такие структуры подвержены скучиванию Земной Коры с участием жестких блоков фундамента, разделенных молодыми мобильными поясами (Минаев, 2002) молодыми мобильными поясами, имеют также глубинные зоны взаимодействия коры и мантии сложной конфигурации. Последние влияют на характер приповерхностной тектоники и, вероятно, на распределение крупных минеральных скоплений типа минерагенических узлов и уникальных месторождений. В русле всемирных тенденций трехмерного картирования, нами в 2003-2011 годах проведен комплекс геолого-геофизических работ при сотрудничестве с рядом зарубежных исследовательских научных центров за счет финансирования Европейским фондом развития научных исследований, а также Фондом поддержки науки Федеративной Республики Германия. В настоящее время состав работ расширился. Основной объем времени заняли полевые работы, особенно по геофизике, которая начиналась в 2008 году с установки первого профиля сейсмических станций. Данные обрабатываются, первые результаты уже представлены на ежегодных Генеральных ассамблеях Американских и Европйскийх союзов наук о Земле – AGU и EGU (Schurr et al., 2009; Schurr et al., 2011). Ранние геологические данные, послужившие основой для постановки геофизических исследований, также уже частично опубликованы в ряде статей. Нынешнее сообщение имеет информационный характер, а выводы предлагаются в порядке дискуссии.

ПГУ состоит из собственно Памирской Высокогорной Области (Дарваз, Северный Памир, Центральный Памир, Юго-Западный Памир, Юго-Восточный Памир) и из прилегающих областей Южного Тяньшаня, Куньлуня, Каракорума, Гиндукуша. Геологические особенности отчасти снивелированы благодаря взаимодействию во время альпийского геотектонического цикла. В современной структуре это выглядит как единое горное поднятие, которое примыкает к Тибетскому Плато и также имеет с ним схожую историю альпийского орогенеза, учитывая сопоставимость тектонических структур и датировку главных событий (Burtman and Molnar, 1993; Schwab et al., 2004). Плато Восточного Памира с уникальным магматизмом (Акрамов и др., 1971; Дмитриев и Минаев, 1972) явилось первым объектом для сравнения с Тибетом.

ПГУ изучался, начиная с конца XIX века, в т.ч. маршрут Мушкетова И.В. на Восточный Памир (Кашгар-Рангкуль-Ташкурган-Яркенд-Раскемдарья, оз.Дункельдык); экспедиция Алай-Памир В.Рикмерса-Н.П.Горбунова в 1928; работы ТПЭ 1929-1939, многих производственных, научных организаций Советского Союза обобщены в основном объеме при составлении Геологической карты под ред. А.П.Марковского 1964 года и «Геологической карты Таджикской СССР и сопредельных территорий» 1989 года. В последней даны первые геофизические профили ГСЗ, полученные в два этапа в 1960-е и 1980-е годы. Поставлен вопрос о состоянии Земной Коры на территории Таджикистана в связи с высокой сейсмичностью и аномальной мощностью блоков (Губин, 1960; Кулагина, Лукк, Кулагин, 1974; Белоусов, Вольвовский и др., 1884). Геолого-геофизическое изучение интенсивно продолжается и сейчас – как в рамках Международных геодинамических программ 2004-2007 и 2008-2011 годов (Германия, Киргизстан, Россия и Таджикистан), так при составлении «Атласа карт 1:2,500,000» (в 2008 году, на 33-й сессии МГК в Осло представлены цифровые карты: геологическая, тектоническая, металлогеническая и энергетических ресурсов) и в программе «3-х мерное моделирование глубинного строения литосферы и металлогения Центральной и Восточной Азии» 2009-2013 годов (Россия, Китай, Монголия, Казахстан и Республика Корея), где большую роль сыграл Всероссийский геологический институт им. А.П.Карпинского (ВСЕГЕИ).

Современные геологические данные начались с региональных тектонических построений на основе определения изотопных возрастов, а также с глубинной петрологии на базе изучения ксенолитов в трубках взрыва на Восточном Памире (Дункельдыкский комплекс – Дмитриев и Минаев, 1972). По сумме параметров T = 1100-1300°C, Pmax 3-4 ГПа, состава нижнекоровых и мантийных ксенолитов (флогопитовый вебстерит, эклогиты от гранат-омфацитового до калий-содержащих «сухого» гранат-омфацит-санидин-кварцевого и «водного» с биотитом), базитов (фергусит-порфир с К2О 5.6-8.6 мас.%, K/Na > 3; псевдолейцитовый и санидин-пироксеновый сиенит, псевдолейцитовый тингуаит; субвулканические карбонатиты – Дмитриев, 1976; Лутков и др., 2005) предложена субдукционная модель очага плавления с участием вещества окраинно-континентальной плутоновулканической дуги (Ducea et al., 2003; Hacker et al., 2005). Наличие в гранатах минералов низких давлений (санидин, амфибол, плагиоклаз, биотит) свидетельствует об участии субдуцирующего корового вещества. «Сухие» эклогиты обогащены глиноземом и содержат кианит, что согласуется с наличием кианитовых гранулитов и подтверждает модель, впрочем, как и наличие богатых водой глиммеритов (80% слюды + 20% санидина, обр. 2014). Глубина очагов плавления с участием вещества континентальной коры оценивается в 100 км при плотностях порядка 3.0 – 3.5 г/см3, рассчитанных по пропорциям минералов в ксенолитах. По разнице возраста ксенолитов и вмещающих базальтов трубок взрыва (0.4 млн. лет: Dusea et al., 2003) становление поля диатрем произошло со скоростью 25 см/год, хотя процесс подъема магмы в конкретной дайке, а тем более в эксплозивной трубке, мог проходить гораздо быстрее.

Изотопные определения абсолютного возраста кристаллических пород играют большую роль как в регионально-тектонических построениях, так и в определении главных этапов эволюции ПГУ: для Северного Памира – магматизм 350-330, метаморфизм 200, 130 млн.лет; Централный (Язгулемский и Музкольский блоки) – от 539 и повсеместный возраст эксгумации 23-13 млн.л., нивелирующий промежуточные значения; Юго-Западный – 1.8 и 2.5 млрд.лет для фундамента, 134-73 млн.лет «меловой» магматизм, 22-12 поздний метаморфизм и 8-5 эксгумация (миоцен). Особняком стоит возраст дункельдыксих трубок взрыва 11-10 млн.лет. Иногда дискуссионным остается вопрос наличия в современном эрозионном срезе блоков докембрийского фундамента. Однако раннекембрийский возраст магматических гранитоидов в составе гранито-гнейсовых куполов в Центральном Памире, полученный различными авторами и различными методами (Горохов и др., 1993; Schwab et al., 2004) свидетельствует в пользу их наличия. Также ни у кого не вызывает сомнения доверхнепротерозойский возраст фундамента Юго-Западного Памира (Буданова К.Т., 1991; Hacker et al., 2011). Новейшее поднятие Памирского горного сооружения нами коррелируется с литолого-стратиграфическим разрезом MZ-CZ Таджикской Депрессии, деформацией речной сети (датированы речные террасы по долинам рек Памир, Пяндж и Гунт). По сумме данных (включая параметры главных этапов метаморфизма 700-800°С и 12-15 кбар) очевидна быструю эксгумация ПГУ с глубины порядка 35 км в узком интервале 5-10 млн.лет (Franz et al., 2011; Stuebner et al., 2011).

Проблемы глубинного строения ПГУ, возникшие при петрологическом изучении ксенолитов в щелочных базальтах, привели к постановке геофизических работ по проекту TIPAGE: сперва интерпретация данных удаленных наблюдений вдоль меридиональных профилей в Гиндукуш-Памир-Каракорумском регионе, а затем прямых наблюдений на территории Южного Тяньшаня и Памира – предварительный профиль Ош (Киргизстан) – Каракуль – Мургаб – Зоркуль (ГБАО Республики Таджикистан), 40 широкополосных автоматических сейсмостанций в 2008 году из фондов Потсдамского центра наук о Земле (GFZ Potsdam) при участии научных центров РАН и Немецко-Киргизского центра наук о Земле в Бишкеке . В 2009 станции переставлены с целью покрыть всю территорию Памира по сети около 40 км между точками наблюдений. Они были сняты летом 2010. Памир-Гиндукуш – одно из редких мест Земли с сильными землетрясениями средних глубин (100-300 км) во внутри-континентальной позиции. 15 землетрясений М > 7 за последние 100 лет также свидетельствуют об интенсивных напряжениях в мантии; за 2008-2010 сделаны наблюдения не только «рядовых» толчков, но и сильных землетрясений в коре (Ванч, ГБАО, Памир) и мантии (Нура, Киргизстан, Mw=6.6, H=138 км, 05.10.2008). Кластеры очагов подтвердили «слэб-тектонику», предполагаемую по геологическим данным и моделированную сейсмической томографией (Koulakov and Sobolev, 2006). Конфигурация полей землетрясений на территории Памир-Гиндукушского блока в плане образует S-образный пояс, а в разрезах – узкие дивергентные слэб-пластины: под Гиндукушем это крутое падение к северу, на Памире – к югу. Разные это слэбы со встречным падением или одна и та же скрученная пластина, решит изучение «сейсмической дыры» между зонами (Shurr et al., 2009; Shurr et al., 2011). Отрыв слэба в Гиндукуше (~ 45 млн.лет) виден по «дыре» между высокоскоростными аномалиями в мантии. Предпологается горизонтальное движение Индийской плиты после отрыва слэба до встречи с падающей к югу Азиатской плитой (~ 8 млн.лет, Vignon et al., 2011). Работа с Receiver Function (Farra et al., 2000; Yuan et al., 2006) определила границы расслоенности мантии до глубины 750 км. Особенности коро-мантийной тектоники ПГУ согласуются с глубинной геометрией Тибет-Гималайского региона (Kumar et al., 2005; Kumar et al., 2006). МТЗ (магнито-теллурическое зондирование) вдоль профиля 2008-2009 годов подтвердило сейсмические данные и выявило дополнительные детали тектоники (Schneider et al., 2011; Sass et al., 2011).

Коро-мантийнные неоднородности, в т.ч. дивергентные пластины, зоны отрыва коровых слэбов и область смены направления субдукции коррелируются с уникальными скоплениями полезных ископаемых: Li-пегматиты в Нуристане (Кулам – Россовский и др., 1976; Лагман – Bariand and Poullen, 1978); крупное боросиликатное месторождение Акархар (Матвеева, 2001), Дункельдык-Агаджанское поле фтора, стронция, REE (Файзиев, Искандаров, 1992) на Восточном Памире. Перекрытие оторвавшихся палеослэбов пластиной коры (сиалической, или «фельзической» по сейсмическим данным – Vignon et al., 2011) может рассматриваться в качестве крупнообъемной рудогенерирующей структуры (Матвеева, Минаев, 2001).

ЛИТЕРАТУРА

-Алай-Памирская экспедиция 1928 года: http://nmr.nioch.nsc.ru/history/Rickmers-Pamir-1928.pdf
-Акрамов М.Б., Володин П.К., Дмитриев Э.А., Минаев В.Е., Норметов О., Таджидинов Х.Т., Халилов М.Х. Магматические комплексы Центрального Памира. Мат-лы II Среднеазиатского регионального петрографического совещания. Душанбе, 1971, с.44-46.
-Бабаев А.М., Ищук А.Р., Негматуллаев С.Х. Сейсмические условия территории Таджикистана. Душанбе: изд. Межд. ун-та, 2005.
-Белоусов В.В., Вольвовский Б.С. и др. Итоги международного Памиро-Гималайского проекта и направление будущих работ. В кн.: Земная кора и верхняя мантия Памира, Гималаев и Южного Тянь-Шаня. С.6-10, Наука, Москва, 1984.
-Буданова К.Т. Метаморфические формации Таджикистана. Душанбе: Дониш, 1991, 336 c.
-Геологическая карта Таджикской ССР и прилегающих территорий. Ред. Н.Г.Власов, 1989.
-Геология и полезные ископаемые Афганистана. Кн.2. Полезные ископаемые. Отв.редактор В.И.Дронов. Москва: Недра, 1980, 336 стр.
-Горохов И.М. и др. Стратиграфия и геологическая корреляция. Т.1, №3, 1993.
-Дмитриев Э.А. Кайнозойские калиевые щелочные породы Восточного Памира. Душанбе: Дониш, 1976, 169 c.
-Дмитриев Э.А., Минаев В.Е. Схема магматизма восточной части зоны Центрального Памира. Доклады АН ТаджССР, 1972, т.15, № 2, с.47-50.
-Губин И.Е. Закономерности сейсмических проявлений на территории Таджикистана. М.: Изд. АН СССР, 1960, 464 стр.
-Кулагина М.В., Лукк А.А., Кулагин В.К. Блоковое строение земной коры Таджикистана. В кн.: Поиски предвестников землетрясений на прогностических полигонах. М.: Наука, 1974, с. 70-84.
-Лутков В.С., Бабаев А.М., Дмитриев Э.А., Минаев В.Е. Состав, генезис и глубинные ксенолиты позднемиоценовой фергусит-карбонатит-сиенитовой серии Памира: к проблеме формирования сверхмощной коры подвижных поясов. Российский журнал наук о Земле, №1, 2005.
-Матвеева И.Н. Минералого-геохимическая эволюция мегасистемы борового месторождения Ак-Архар на Памире. Доклады АН РТ, 2001, т.44, № 7-8, с.67-77.
-Матвеева И.Н., Минаев В.Е. Мобильные структуры Памиро-Тяньшаня как критерии прогноза крупных месторождений на территории Таджикистана. В сб. «Геология и минерал.-сырьевые ресурсы Республики Таджикистан»: Труды ИГ АН РТ, юбилейный сборник в честь 60-летия Института геологии и 50-летия Академии Наук РТ. Душанбе, 2001, с.114-122.
-Минаев В.Е. Геотектоническая позиция сланцевых поясов Таджикистана. Труды Института геологии АН РТ, 2002, новая серия, вып.1, с.109-118.
-Мушкетов И.В. Записки о нефрите и жадеите с Восточного Памира. СПб, ИИРГО (Известия Императорского Русского Географического Общества), 1889, т. 24, стр. 1-14).
-Уломов В.И. Сейсмогеодинамика и сейсмическое районирование Северной Евразии. Вестник ОГГГГ РАН, № 1 (7), 1999.
-Россовский Л. Н. , Чмырев В. М. , Салах А. С. Месторождение кунцита Кулам в Афганистане. Советская геология , 1976, № 12, 139-142.
-Файзиев А.Р., Искандаров Ф.Ш. Термобарические параметры кристаллизации флюорита в Дункельдыкском редкоземельно-флюоритовом рудопроявлении (Восточный Памир). В сб.:Термобарогеохимия геологических процессов. Москва, 1992, 79-81.
-Файзиев А.Р., Искандаров Ф.Ш., Гафуров Ф.Г. Минералогия, термобарогеохимические условия становления и генезис редкометально-редкоземельно-флюоритового месторождения Дункельдык (Восточный Памир). ИГАН РТ, ТГНУ. Душанбе, 2000, 133 с.
-Bariand P. and Poullen J.F. Famous mineral localities: The pegmatites of Laghman - Nuristan - Afghanistan . Mineralogical Record, 1978, v. 9, pp. 301-308.
-Burtman V. S. and Molnar P. Geological and geophysical evidence for deep subduction of continental crust beneath the Pamir. Geological Society of America Special Paper 281, 1993, 76 p.
-Ducea M.N., Lutkov V.S., Minaev V.E. et al. Building the Pamirs: The view from the underside. Geology, 2003, v. 31, No 10, 849–852.
-Farra, V., and L. Vinnik. Upper mantle stratification by P and S receiver functions. Geophys. J. Int., 2000, 141, 699–712.
-Franz Matthias, Dedov R., Bruckner J., Schneider Jeorg, Szulc Adam, Sonntag B.-L., Ratschbacher L., Klocke M., Rajabov N. and Minaev V. The eastern Tajik Basin: Late Cretaceous to Neogene basin evolution and exhumation of the Pamir. Poster session TS6.8/GD5.8/GM5.9 EGU2011-8993, Vienna 4th-8th April 2011.
-Fuchs Margret, Gloaguen R., Krbetschek M. and Szulc Adam. OSL dating for incision rate estimation in Pamir. Poster session TS6.8/GD5.8/GM5.9 EGU2011-726, Vienna 4th-8th April 2011.
-Geological evolution of the Karakorum and Kunlun mountains. Edited by Pan Yusheng. – Seismological Press, Beijing, China, 1996, 288 p.
-Hacker B.R., Luffi P., Lutkov V.S., et al. Near-Ultrahigh Pressure Processing of Continental Crust: Miocene Crustal Xenoliths from the Pamir. Journal of Petrology, 2005, 46: 1661-1687.
-Hacker B.R., Ratschbacher L., Stearns M. et al. Widespread, Synchronous, Large-Magnitude Exhumation of the Deep Pamir. Geophysical Research Abstracts, Vol. 13, EGU2011-8489, 2011. EGU General Assembly, Vienna, 2011.
-Koulakov I. and Sobolev S. V. A tomographic image of Indian lithosphere break-off beneath the Pamir - Hindukush region. GJI Seismology: Geophys. J. Int. (2006) 164, 425–440 doi: 10.1111/j.1365-246X.2005.02841.x
-Kumar P., Yuan X., Kind R. and Kosarev G. The lithosphere-asthenosphere boundary in the Tien Shan – Karakoram region from S receiver functions: Evidence for continental subduction. Geophysical Research Letters, v.32, L07305, doi:10.1029/2004GL022291, 2005.
-Kumar P., Yuan X., Kind R. and James Ni. Imaging the colliding Indian and Asian lithospheric plates beneath Tibet. Journal of Geophysical Research, v. 111, B06308, doi:10.1029/2005JB003930, 2006.
- Minaev V.E.,.Matveeva I.N, Bakhdavlatov R.D. Mining potential of Pamirs (analitic view, expert evaluation). Труды Института геологии АН РТ, нов.серия, вып.3, Душанбе, ИГАН РТ, 2004, с.270-280 (анг.,рез.рус.).
-Sass Paul, Ritter O., Munoz G., Rybin A. and Batalev V. Magnetotelluric data analysis from the continental collision zone in the Pamir and Tien Shan, Central Asia. Poster session TS6.8/GD5.8/GM5.9 EGU2011-8624, Vienna 4th-8th April 2011.
-Schurr B., X.Yuan, J.Mechie, C.Sippl, F.Schneider, V.Minaev and U.Abdybachaev. A temporary seismological network across the Pamir and Tien Shan mountain ranges. AGU-2009, poster-T43C-2102, San-Francisco, 2009.
-Schurr B., Yuan X., Schneider F., Sippl Ch., Mechie J., Minaev V., Abdybachaev U., Oimahmadov I., Gadoev M. and Negmatullaev S. Seismicity and lithospheric structure in the Pamir – Hindu Kush – Tien Shan region from TIPAGE seismological data. Geophys. Research Abstr., v. 13, EGU2011-4822, 2011. EGU General Assembly, Vienna, 2011.
-Schwab M., Ratschbacher L., Siebel W. et al. Assembly of the Pamirs: Age and origin of magmatic belts from the southern Tien-Shan to southern Pamirs and their relation to Tibet. TECTONICS, vol. 23, TC4002, doi: 10.2003TC001583, 2004.
-Schneider Felix, Sippl Ch., Schurr B., Yuan X., Mechie J., Haberland Ch., Minaev V., Oimahmadov I., Gadoev M., Abdybachaev U. and Negmatullaev S. A cross section through the eastern Pamir and Tien Shan obtained by teleseismic receiver functions. Poster session TS6.8/GD5.8/GM5.9 EGU2011-6535, Vienna 4th-8th April 2011.
-Stuebner Konstanze, Ratschbacher L., Weise C., Phoender J., Gloaguen R., Hacker B., Dunkh I., Janckheere R., Stanek K., Minaev V. and the TIPAGE team. Miocene gneiss domes and syn-orogenic extention in the Pamir. Session TS6.8/GD5.8/GM5.9 EGU2011-9992, Vienna 4th-8th April 2011.
-Vignon V., Replumaz A., Guillot S. and Negredo A. Geometry, timing and consequences of subduction processes in the Pamir and Hindu Kush regions. Geophysical Research Abstracts, vol. 13, EGU2011-8944, 2011. EGU General Assembly, Vienna, 2011.
-Yuan, X., R. Kind, X. Li, and R. Wang. The S receiver functions: Synthetics and data example, Geophys. J. Int., Geophys. J. Int., 2006, 165, 555– 564.

Логотип

Облако тэгов

Случайное фото

a6