news_581 - Саратовский государственный университет
advertisement
На правах рукописи Жаворонкин Олег Валерьевич УДК 551. 432. 2 МОРФОСТРУКТУРА И НЕОТЕКТОНИКА ЮГО-ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ Специальность 25.00.01 – «Общая и региональная геология» АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Саратов - 2007 2 Работа выполнена на кафедре общей геологии и геодинамики Воронежского государственного университета. Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, доцент Трегуб Александр Иванович Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук профессор Рихтер Яков Андреевич, доктор геолого-минералогических наук, заведующий отделом стратиграфии и литологии ФГУП НВ НИИГГ Писаренко Юрий Алексеевич Ведущая организация: закрытое акционерное общество «Воронежгеология» Защита состоится «5» октября 2007 г. В 1400 часов на заседании Диссертационного Совета (Д 212.243.08) Геологического факультета Саратовского государственного университета по адресу: 410026, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, ауд. 53, I учебного корпуса СГУ. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Саратовского государственного университета. Автореферат разослан «22» августа 2007 г. Ученый секретарь Диссертационного Совета Гончаренко О.П. 3 Общая характеристика работы Исследуемый район расположен в центральной части республики Бурятия в пределах бассейна рек Селенга, Хилок и Чикой. Он имеет прямоугольную форму и простирается с севера на юг от озера Байкал, до государственной границы с Монгольской Народной Республикой. Выбор района обусловлен, с одной стороны, его хорошей изученностью и наличием большого объема геолого-геофизических материалов, а с другой – наличием месторождений и проявлений полезных ископаемых. Эта область имеет сложное геологическое строение, и, не смотря на длительное изучение, многие аспекты геологического строения до конца не выявлены и не объяснены. К настоящему времени в пределах юго-западного Забайкалья, помимо месторождений углей, титана, молибдена и алюминия, выявлены многочисленные проявления урана, редкоземельных элементов, золота и серебра (Платов, 2002; Кошкин, 2002). Актуальность работы определяется необходимостью расширения минерально-сырьевой базы страны, а также совершенствования методики комплексных морфоструктурных исследований. Большинством ученых отмечается связь морфоструктурных особенностей верхней части земной коры с формированием россыпных месторождений (Шило, 2000). Кроме того, изучение новейшей тектоники позволяет выделять перспективные области для поиска эндогенных полезных ископаемых, сформировавшихся на этапе неотектонического развития. В связи с этим изучение морфоструктуры и неотектоники юго-западного Забайкалья приобретает первостепенное значение. Цель работы – изучение морфоструктуры и неотектоники юго-западного Забайкалья, построение модели развития рельефа территории, а также выделение площадей, перспективных для поисков россыпных месторождений полезных ископаемых. При проведении исследований ставились следующие задачи: 1. Совершенствование методики морфоструктурного анализа, основанного на стохастических моделях рельефа. 2. Апробация методики геодинамического анализа на основе данных об ориентировке линеаментов, выделенных по материалам космической съемки. 4 3. Изучение морфоструктуры юго-западного Забайкалья, проведение морфоструктурного районирования исследуемого района. 4. Изучение неотектоники территории, построение неотектонической схемы. 5. Построение модели формирования рельефа. 6. Выделение участков, благоприятных для формирования россыпных месторождений полезных ископаемых. Основные защищаемые положения: 1. Использованная методика комплексного геолого-геоморфологического анализа позволяет изучать, как морфоструктуру, так и неотектонику складчатых поясов. 2. Морфоструктура юго-западного Забайкалья представляет собой чередование блоков, занимающих различное гипсометрическое положение. Ее формирование происходит непрерывно с конца мезозоя и продолжается до настоящего времени. 3. Неотектоническая структура юго-западного Забайкалья характеризуется унаследованным от мезозойского этапа развитием, осложненным влиянием рифтогенеза в пределах Байкальской впадины, а также процессами мантийного диапиризма на территории Монголии. 4. Северная граница хребта Хамар-Дабан, территория Харгантуйского, и Черносопкинского блоков, являются областями, наиболее благоприятными для формирования россыпных месторождений золота. Научная новизна: разработана методика комплексного геолого- геоморфологического анализа, базирующаяся на изучении стохастических моделей рельефа и линеаментном анализе. В рамках диссертационной работы, впервые проведено морфоструктурное районирование исследуемой территории и дано описание выделенных структурных элементов. Охарактеризована неотектоническая структура рассматриваемого района в целом и описано поведение наиболее крупных морфоструктур на этапе новейшего тектонического развития, построена неотектоническая схема территории. Впервые построена модель развития территории юго-западного Забайкалья в течение кайнозойской эры, рассмотрено влияние формирование рельефа. региональных неотектонических процессов на 5 Практическую ценность представляют результаты прогнозной оценки территории и выделения участков, наиболее благоприятных для формирования россыпных месторождений полезных ископаемых. Описанный метод локализации перспективных участков может быть применен при изучении рудоносности других территорий. Важным критерием прогнозирования является пространственная связь потенциально рудоносных магматических формаций с морфоструктурами благоприятными для формирования россыпей. Фактический материал: В рамках исследований, проведенных в диссертационной работе, использовались фондовые материалы Улан-Удэнской, Кяхтинской и Бичурской партий ГФУП «Бурятгеоцентр», опубликованные данные по геологии, тектонике и геоморфологии территории Забайкалья и Прибайкалья, а также результаты собственных полевых наблюдений. Апробация работы: Основные результаты исследований докладывались на XXXVII Международной научной студенческой конференции "Студент и научнотехнический прогресс" (Новосибирск, 1999), Региональной научной конференции «Геологи XXI века» (Саратов, 2000, 2001, 2002, 2003), XIX и XX Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2001, 2003), V Международном научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых имени академика М.А. Усова (Томск, 2001), Региональной научной конференции «Ломоносов - 2005» (Москва, 2005), ежегодных научных сессиях Воронежского государственного университета с 1999 по 2007 гг., а также в других производственных и научных организациях. Основные положения диссертационной работы изложены в 11 статьях и тезисах докладов. Диссертация содержит 176 страниц, 2 таблицы, 44 рисунка, 117 библиографических наименований и состоит из введения, пяти глав и заключения. Автор глубоко признателен научному руководителю работы доктору геологоминералогических наук, профессору кафедры общей геологии и геодинамики Воронежского госуниверситета А.И. Трегубу за инициативу проведения исследований, постоянное внимание к работе и полезные советы; В.М. Ненахову и А.Н. Никитину за помощь в сборе и анализе фактического материала; Д.А. Иванову за консультации в создании и оформлении картографического материала, а также 6 всем сотрудникам кафедры общей геологии и геодинамики ВГУ за посильную помощь и благожелательное отношение. Глава 1. Общая характеристика геологического строения юго-западного Забайкалья и современное состояние проблемы изучения неотектонической структуры территории В первой главе приведено описание геологического строения юго-западного Забайкалья, а также краткий обзор развития взглядов на морфоструктуру и неотектонику данной области. Территория юго-западного Забайкалья располагается в пределах складчатых сооружений байкалид и каледонид Центрально-Азиатского складчатого пояса, обрамляющих с юга Сибирскую платформу и преобразованных в среднем-позднем палеозое и мезозое в результате тектоно-магматических процессов внутриплитного магматизма и рифтогенеза (Зоненшайн, 1990; Беличенко,1994; Скляров, 1997). Район имеет сложное геологическое строение, на его территории выделяется пять структурных этажей: байкальский, каледонский, герцинский, мезозойский и кайнозойский (Платов, 2002; Кошкин, 2002). Формирование складчатых сооружений Центрально-Азиатского пояса связано с развитием Палеоазиатского океана и последовательной аккрецией рифейской Хамар-Дабанской и раннепалеозойской Хилокской (Еравнинской) островодужных систем к Сибирской платформе. Хамар-Дабанская зона представляет собой покровно-складчатую (коллизионную) систему, изначально формировавшуюся на коре океанического типа и завершившую свое развитие в венде. В раннем палеозое уже в составе Сибирского кратона здесь образовалось окраинное море - задуговый бассейн (Васильев, 1998). Минерально-сырьевой потенциал исследуемой территории определяют месторождения бурых и каменных углей, чёрных, цветных, редких и благородных металлов, урана, различных неметаллических полезных ископаемых (апатита, флюорита, стронция и бария, химически чистых и цементных известняков и др.), а также строительных и облицовочных материалов (Платов, 2002; Кошкин, 2002). В северной части территории обнаружены россыпные месторождения золота, а также газовые месторождения. 7 Глава 2. Методика изучения морфоструктуры и неотектоники Во второй главе описаны методы изучения морфоструктуры и неотектоники, используемые в настоящей работе. Приведено подробное описание морфометрического анализа, основанного на стохастических моделях рельефа, примененного для анализа данного района впервые. В традиционном морфометрическом анализе существует множество методических приемов, большинство из которых сводится к графическим построениям или измерениям на топографических картах. До последнего времени, набор морфометрических карт ограничивался в основном картами средних высот, базисной и вершинной поверхностей, порядков долин, остаточных высот, эрозионного размыва и сноса. В современной геоморфологии все большее практическое значение принимает построение моделей рельефа. Наибольшего внимания заслуживают модели, опирающиеся на различные математические аппараты. Принято разделять их на детерминические, в которых существует жесткая функциональная зависимость, и стохастические, строящиеся на фундаментальных понятиях теории вероятности и математической статистики (Порядин, 1985). Поскольку рельеф земной поверхности является плохо организованной системой, то применение детерминических моделей затруднительно, и стохастический подход к моделированию становится необходим (Боровко, 1974, Дэвис, 1990). Для вычисления статистических параметров характеризующих распределение высот рельефа используют окно трансформации. В основном, для расчетов применяют метод скользящего окна, относя вновь вычисленный параметр к центру окна трансформации. Причем, размер окна может быть различным и от его площади, в значительной степени, зависят полученные распределения искомых числовых характеристик высот рельефа. Используя различные методы интерполяции на основе пространственных координат (центр окна трансформации) и значения численной стохастической величины строятся карты распределения этих параметров. Методика, базирующаяся на стохастических моделях рельефа, значительно упрощает и убыстряет проведение морфометрического анализа на больших территориях. Наличие математического аппарата позволяет использовать для 8 сложных статистических расчетов современные ЭВМ, что дает возможность хранения и обработки полученных моделей в цифровом виде (Трегуб, Жаворонкин, 2000). Кроме того, в анализе, помимо традиционных величин могут быть использованы дополнительные, качественно новые, морфометрические параметры, такие как, например, асимметрия. Карта показателей асимметрии распределения высот не имеет аналогов в традиционной морфометрии. Ее интерпретация позволяет выявить динамику морфогенеза по соотношению преобладающих и средних высот. Положительные значения асимметрии распределения свидетельствуют о преобладании в рельефе высот меньших, чем средние над высотами большими, чем средние. Такие соотношения характеризуют состояние выравнивания рельефа, снижение запасов его потенциальной энергии. Отрицательные значения асимметрии, наоборот, свидетельствуют об увеличении вертикального расчленения и, соответственно, роста потенциальной энергии. Ее нулевые значения - о равновесном состоянии морфогенеза (Трегуб, Жаворонкин, 2000). Суть морфографического анализа заключается в изучении качественных свойств рельефа, в выявлении их корреляционных и функциональных связей с геологической и тектонической структурой территории. Одним из методов морфографического анализа является линеаментный анализ. Выделение космическим линеаментов снимкам для данной регионального территории масштаба. производилось Выделенные по линеаменты обладают следующими количественными характеристиками: ориентировкой, длиной, густотой (количество линеаментов на единицу площади). По используемым в работе материалам линейные элементы визуально выделялись начиная с длины 7 мм (700 м в масштабе космического снимка). Все используемые в анализе линеаменты оцифровывались непосредственно с растровой фотоосновы, причем отрезок длиной от 700 до 1000 м принимался за один замер, при длине отрезка от 1001 до 2000 м за два замера и так далее. Все операции проводились с использованием современных геоинформационных систем, в частности MapInfo 7.0. После нанесения на схему всех линеаментов, проводился расчет их длин и простирания, с использованием пакета GeoMapVector for MapInfo. Всего на 9 исследуемой территории было выделено порядка 7000 линеаментов различного порядка. После визуального выделения линеаментов и расчета их длин и простирания, составлялась сводная таблица, в которую заносились все их численные характеристики, а также привязка к космическому снимку. Были составлены таблицы простирания и длин линеаментов, как для исследуемой территории в целом, так и для наиболее крупных морфоструктур в частности. Принимая во внимание то, что линеаменты, в общем случае, можно отнести к линиям разрывных нарушений, то есть трещинам, можно говорить о возможности применения методов структурного тектонофизического анализа для восстановления направлений тектонических деформаций, в частности метода тектоно-динамического анализа предложенного П.Н. Николаевым (1977, 1992). При применении таких методик, необходимо учитывать, что линеамент можно представить, как сколовый разрыв с азимутом равным направлению простирания линеамента и углом падения 90º. При таком допущении, методика сводится к определению положения оси сжатия или растяжения, как биссектрисы между двумя сопряженными системами трещин. В настоящей работе, для наиболее крупных элементов морфоструктуры были построены гистограммы простирания космолинеаментов, на каждой из которых были выделены одна или несколько сопряженных систем и, по описанной выше методике, найдены простирания осей сжатия, которые в дальнейшем были вынесены на схему. Для исследуемой территории, на основе данных линеаментного анализа, составлена схема положения осей сжатия. Кроме вышеперечисленных методов, для изучения неотектонической структуры юго-западного Забайкалья выполнен анализ вещественного состава неоген-четвертичных отложений. Глава 3. Морфоструктура юго-западного Забайкалья В третьей главе описана морфоструктура юго-западного Забайкалья, приведена морфоструктурная схема территории и дана характеристика наиболее крупных региональных элементов рельефа. Кроме того, в главе приведены результаты прогнозного анализа размещения россыпных месторождений полезных ископаемых. 10 Морфоструктура юго-западного Забайкалья характеризуется ансамблем линейных структур северо-восточного, субмеридионального и субширотного простирания. Наиболее приподнятые структурные элементы образуют хребты и горные постройки размером до сотен километров, опущенные - мезозойские и кайнозойские депрессии, представляют собой узкие и протяженные межгорные впадины. На карте вершинной поверхности отчетливо выявляются наиболее крупные морфоструктуры исследуемой территории. Хребет Хамар-Дабан, с максимальными высотами, превышающими местами 1500 м, имеет северо-восточное простирание и отделяет серию мезозойских впадин (самая крупная из которых – Гусиноозерская) от южного обрамления байкальского рифта. В пределах этой впадины отметки вершинной поверхности резко падают до 550 м. Юго-восточным бортом Гусиноозерской впадины является Моностойский хребет, который представляет собой узкую линейную структуру северо-восточного простирания. Восточнее расположен хребет Цаган-Дабан, в пределах которого высота вершинной поверхности увеличивается до 1400 м. Южнее простирается Тугнуйская депрессия – впадина субширотного простирания, которая в осевой части разделяется вытянутой положительной структурой – Тугнуйским горстом. Южный борт Тугнуйской депрессии выполнен Заганским хребтом, явно выделяющемся на карте вершинной поверхности положительной линейной структурой северо-восточного направления. Границы этой морфоструктуры очень четкие, а вершинная поверхность в ее пределах достигает отметок 1300 м. Юго-восточную часть территории занимает Малханский хребет, имеющий сложное асимметричное строение. Значение вершинной поверхности здесь максимально, и достигает на отдельных участках 1700 м. Юго-западная часть исследуемого района имеет более сложное строение. Выделение в ее пределах крупных региональных морфоструктур затруднительно. Морфоструктуры имеют более скромные размеры, границы не четкие и перепады высот намного меньше, чем в северной части территории. В целом, из положительных морфоструктур можно выделить – Баргойский, Харгантуйский, Обманный хребты и хребет Черная грива. Максимальные отметки высот здесь находятся в пределах 1000 м. Ориентация осей этих структур – северо-восточная, 11 хотя азимут простирания значительно колеблется. Впадины представлены УбурДзокойской и Хилок-Чикойской котловинами. Карта базисной поверхности показывает, что значения изобазит в пределах указанного района колеблются от 300 м до 1650. Минимальные значения высоты базисной поверхности расположены в северо-западной части территории в районе оз. Байкал, а также в долинах таких крупных рек, как Селенга и Хилок. Свои максимальных значений, базисная поверхность приобретает в юго-восточной и северо-западной части территории. Центральная часть района характеризуется более спокойным распределением базисных высот (500 – 800 м) и лишь в восточной части - более 1000 м. Области повышенных значений имеют преимущественно вытянутую линейную форму северо-восточного, субмеридионального и субширотного простирания. Наибольших высот базисная поверхность достигает в пределах хребтов Хамар-Дабан и Малхинского, что, вероятно, может говорить о более глубинных структурах в их основании, а также более значительных понижениях плотности вещества в верхних слоях мантии. Крупные отрицательные аномалии распределения плотности в тектоносфере контролируют и другие положительные морфоструктуры – Моностойский и Заганский хребты, хребет Цаган-Дабан и другие. Все они имеют северо-восточное простирание, что дает возможность судить о генетической общности контролирующих их глубинных структур. Значения вертикального расчленения рельефа находится в пределе от 0 до 100 м. В целом, рисунок изолиний поверхности абсолютных значений не нарушает общей морфоструктурной картины территории – наибольшие значения приурочены к горным хребтам, наименьшие к долинам и межгорным впадинам. Тем не менее, для региональных морфоструктур можно выделить свои отличительные особенности. В частности, наибольшие значения вертикального расчленения (80 - 100 м) свойственны Хамар-Дабанской и Малхинской структурам, в пределах остальных хребтов аномалии не столь велики. Повышенные значения вертикального расчленения говорят о больших запасах потенциальной энергии рельефа, что может свидетельствовать о более значительных положительных вертикальных перемещениях этих блоков земной коры. 12 Карта асимметрии распределения высот показывает, что современное состояние рельефа наиболее динамически уравновешено в пределах крупных региональных структур. Литоморфный (структурно-денудационный) рельеф территории чрезвычайно разнообразен, что обусловлено сложностью геологического строения и широким спектром структурно-вещественных комплексов (СВК). Кроме того, изучение литоморфной составляющей затруднительно, в связи с тем, что исследуемая территория на неотектоническом этапе развития испытывала значительную тектоническую активность. Анализ закономерностей проявления различных СВК в рельефе изучаемого района, показал, что морфоструктуры регионального порядка не зависят, по крайней мере, линейно, от состава геологического субстрата выходящего на дневную поверхность. Совпадение определенных СВК с морфоструктурными элементами территории объясняется тем, что образование региональных форм рельефа обусловлено развитием крупных тектонических структур, а они, в свою очередь, и определяют распространение соответствующих ассоциаций горных пород. Анализ простирания линеаментов выявил, что на территории центральной части республики Бурятия выделяются две основные, близкие по простиранию системы – в интервале 355º-360º и в интервале 15º-20º. В целом, такое распределение линейных структур совпадает с заложением большинства участков русел наиболее крупных рек. В рамках проведенного анализа, для наиболее крупных структурных элементов рельефа были построены гистограммы простирания линеаментов. На каждой из них выделены сопряженные системы трещин и вычислено положение оси сжатия или растяжения. На основе полученных данных построена схема осей сжатия. На схеме четко картируются две крупные региональные зоны – ХамарДабанская, в северо-западной части территории, и Хилок-Чикойская, в юговосточной. Для Хамар-Дабанской зоны характерно северо-западное простирание оси сжатия, для Хилок-Чикойского – северо-восточное. В устьевой части рек Джида, Хилок и Чикой наблюдается зона, в которой выделено несколько положений осей напряжения земной коры. По всей вероятности, это участки 13 наибольшего тектонического взаимодействия двух указанных выше региональных зон. В рамках третьей главы выполнен прогноз размещения россыпных месторождений золота на основе данных морфометрического анализа. В настоящее время, при прогнозировании закономерностей размещения месторождений полезных ископаемых, анализ современного рельефа приобретает все большее значение. С одной стороны, это объясняется возможностью применения дистанционных методов исследования, а с другой – достаточно высокой точностью результатов. Выделяется несколько направлений применения морфометрического ископаемых. анализа Первое при прогнозировании направление предполагает размещения анализ полезных морфоструктуры территории с целью выделения неотектонических структур, при развитии которых, могли формироваться коренные месторождения эндогенных полезных ископаемых. Второе направление заключается в изучении рельефа территории для выделения участков, наиболее благоприятных для формирования россыпных месторождений. На рассматриваемой территории, эндогенные породы неоген-четвертичного возраста имеют достаточно ограниченное распространение, и в них не обнаружена концентрация полезных ископаемых. Таким образом, наиболее перспективным направлением прогнозирования, для исследуемой территории, является выделение участков благоприятных для формирования россыпных месторождений. На формирование россыпей влияет множество факторов, основные из которых – наличие эродированных коренных источников, а также форм рельефа, благоприятных для переотложения россыпеобразующих минералов. В морфоструктуре рассматриваемого района, коренные источники золота располагаются в основном в пределах Хамар-Дабанского, Харгантуйского и Черносопкинского блоков. Так как, на неотектоническом этапе развития эти блоки испытывали интенсивное поднятие и эндогенные тела были подвержены эрозионным процессам, то на склонах этих структур могли формироваться делювиальные россыпи, которые в свою очередь служили источником вещества для аллювиальных россыпей. При этом, формирование значительных аллювиальных россыпей могло проходить только на участках находящихся в состоянии близком к динамическому равновесию или испытывающих 14 незначительное погружение. Это объясняется тем, что при интенсивном поднятии происходит вынос рудных минералов, а при значительном погружении – разубоживание, за счет недостаточного выноса легкой фракции. Стохастические модели рельефа позволяют выделить участки наиболее благоприятные для накопления рудных минералов, то есть области динамического равновесия рельефа или медленного погружения. В частности на карте дисперсии распределения высот рельефа, таким участкам будут соответствовать границы областей с резко различным градиентом данной величины. На карте асимметрии распределения высот россыпеобразования современного участки рельефа соответствуют благоприятные областям с нулевыми для и отрицательными значениями. В целом, анализ территории юго-западного Забайкалья, основанный на данных морфометрического анализа, показал, что в пределах рассматриваемого района есть области благоприятные для формирования россыпных месторождений золота. Кроме того, на территории присутствуют коренные источники рудной минерализации, значительно эродированные на неотектоническом этапе развития. Комплексный анализ полученных результатов позволяет судить о том, что наиболее перспективными районами на поиски россыпей золота являются северная граница Хамар-Дабанского блока, а также территория Харгантуйского и Черносопкинского блоков. Глава 4. Неотектоническая структура юго-западного Забайкалья В четвертой главе приведено краткое описание неоген-четвертичных СВК юго-западного Забайкалья, приведены данные по поверхностям выравнивания и неотектонике исследованной территории. Кайнозойской активизации на территории Забайкалья предшествовал период длительной тектонической паузы, в течение которой образовалась денудационная поверхность выравнивания. На ее существование указывают реликты мощной и зрелой коры выветривания. Как указывалось выше, до настоящего времени нет единого мнения о возрасте выделяемых поверхностей выравнивания. И.Н. Резанов, предполагает, что исходную поверхность выравнивания необходимо относить к меловому времени. В пределах Восточного Прибайкалья им выделено не менее трех поверхностей 15 выравнивания, которые сохранились на разных гипсометрических уровнях. Остатки самой высокой и древнейшей – 1300 м; вторая, отделяемая от первой уступами – 1000 м, третья – 750 – 800 м (Резанов, 1988). Неотектонический период развития исследуемого района Забайкалья характеризуется зарождением мантийных плюмов на территории Северной Монголии (Ярмолюк, 1995) и в Байкальской рифтовой зоне, влияние которых проявилось в сводообразовании и щелочном базальтоидном магматизме. Г.Ф. Уфимцев (1999) относит Забайкалье к возрожденным неотектоническим поясам Азии, составляющим северную часть полосы Индоевроазиатской коллизии литосферных плит. Структура пояса представляет собой упорядоченное чередование хребтов-сводов и межгорных впадин, образовавшихся в результате линейного коробления верхней части литосферы в условиях поперечного горизонтального сжатия. Тектоническое скучивание литосферы в регионе компенсируется её растяжением в Байкальской рифтовой зоне. По-видимому, сочетанием этих глобальных и региональных факторов объясняется современная структура территории - с асимметрией впадин и поддвигом их под северные склоны прилегающих хребтов. На вершинах горных хребтов, окружающих рифтовые впадины, сохранились участки деформированной поверхности выравнивания (Флоренсов, 1965). В этих местах третичные отложения вообще не накапливались. Границы зон интенсивного прогибания в олигоцене — раннем плиоцене, по-видимому, никогда не достигали осевых частей современных хребтов, примыкающих к впадинам с юга и юговостока, т. е. тектонические депрессии этого возраста не очень резко отличались по размерам от впадин, существующих в настоящее время. Неотектонический этап развития этой территории Усть-Селенгинской и Селенгино-Итанцинской впадин обусловлен развитием Байкальской рифтовой впадины. В период становления современного рельефа, на всей территории этих впадин преобладали отрицательные вертикальные неотектонические движения, сопровождающиеся аккумуляцией вещества сносимого с прилегающих хребтовых структур. В пределах Усть-Селенгинской впадины обширно развиты палеогеннеогеновые отложения танхойской свиты, сложенные, преимущественно, аргиллитами и алевролитами озерного генезиса. В прибортовых частях впадины 16 имеет место довольно резкое фациальное замещение их на отдельных участках псаммитами, указывающими на иной характер осадконакопления – в обстановке проточного озера или палеоводотока. В кайнозое, территория этих впадин испытывала местное погружение на фоне общего регионального поднятия. Существовавшие замещаются в палеген-неогене озерно-болотными и обширные озерно-речными бассейны условиями седиментации аккумуляции вещества. Отсутствие эффузивных образований кайнозойского возраста говорит о достаточно спокойной тектонической обстановке в период рельефообразования и о том, что основной тренд тектоники развивался унаследованно. Хамар-Дабанская структура является одной из самых древних в рассматриваемом регионе. На протяжении мезозоя и кайнозоя этот блок всегда занимал гипсометрически более высокое положение, хотя и имел меньшие размеры. Это подтверждается фациальным анализом СВК палеогенового возраста в юго-восточных приграничных частях структуры. В течение всего кайнозойского периода, блок испытывал интенсивное поднятие, что подтверждает отсутствие неоген-четвертичных СВК в пределах этой структуры. В пределах неотектонической структуры Хамар-Дабанского блока доминируют разрывные нарушения северо-восточного и северо-западного направлений. Причем система северо-восточных неотектонических разломов значительно преобладает. Разрывными нарушениями этого направления блок органичен с северо-запада и юго-востока прилегающими отрицательными структурами. Гусионоозерская впадина является частью Гусино-Удинской депрессии, которая, в свою очередь, состоит из нескольких структурных элементов: Танхарской, Верне- и Нижнееоронгойской впадины, Загустайской и Тамчинской низменности, и, собственно, Гусиноозерской впадины. Вещественный состав палеогеновых и неогеновых СВК позволяет сделать вывод о том что, после окончания этапа активного формирования Гусиноозерской впадины, в конце мезозоя наступает этап относительного тектонического равновесия этой территории. Гусионоозерская депрессия ведет себя в это время, как единый консолидированный массив. Незначительное погружение дна впадины, компенсируемся региональным поднятием территории в целом. 17 Судя по всему, в течение всего четвертичного этапа развития дно Гусиноозерской структуры погружалось относительно соседних – Хамар- Дабанского и Моностойского блоков. По все длине Гусиноозерской впадины ее борта осложнены неотектоническими разломами, залегающими вкрест простирания впадины. В современном рельефе эти разрывные нарушения выражены небольшими долинами и тектоническими уступами. Формирование этих тектонических нарушений, по всей видимости, связано с различной скоростью вертикальных движений блоковых структур. Цаган-Дабанская структура первого порядка обладает явно выраженным блоковым характером. Блоки имеют главным образом вытянутую прямоугольную форму северо-восточного простирания. В целом, неотектоническая структура Цаган-Дабанского блока осложнена новейшими разломами преимущественно северо-восточного и юго-восточного простирания. Наиболее приподнятой является его восточная часть. В пределах этой области, значения отметок поверхности средних высот превышают 1000 м. В отличие от Хамар-Дабанского блока, в пределах которого, неогенчетвертичные СВК практически отсутствуют, на территории этой структуры повсеместно происходит накопление в приграничных впадинах неоплейстоценовых и более молодых отложений. Это позволяет судить о том, что на этом периоде развития тектоническое поднятие Цаган-Дабанского блока было незначительным. Неотектоническая структура Тугнуйского блока предопределяется тектоническим развитием этой области в мезозойское время. Она представляет собой типичную рифтовую структуру. В формировании Тугнуйской структуры большую роль сыграли бортовые рифтогенные разломы - листрические сбросы, сбросо-сдвиги. В результате северный борт структуры приобрел облик ступенчатого грабена, а южный, осложненный выступом Тугнуйского хребта, ступенчатого рампа. В центральной части горста, среди палеозойских гранитов, обнажаются эрозионные останцы юрских конгломератов и вулканитов ичетуйской свиты, свидетельствующие о том, что этот блок ранее являлся ложем депрессии. Амплитуда вертикального перемещения оценивается в 1,5-2 км. Начиная с позднего неоплейстоцена, на данной территории формируется речная сеть близкая 18 по рисунку к современной, происходит врезание речных долин, обусловленное общим поднятие территории юго-западного Забайкалья. Неотектоническая структура Моностойского блока продиктована развитием мезозойской депрессии на смежной территории. Формирование этой структуры начинается в домезозойское время. В течение мезозоя и кайнозоя блок развивается унаследовано и испытывает положительные неотектонические движения. В неоплейстоцене в пределах Моностойского блока происходит накопление аллювиальных отложений в речных долинах, врезанных в борта этой положительной структуры, и пролювиально-делювиальных СВК – у подножия. В структуре данного блока преобладают неотектонические разломы северовосточного структуру, и юго-восточного сформированную простирания, при образовании наследующие тектоническую гранитогнейсового вала и прилегающей мезозойской впадины. В современном рельефе Заганский блок представлен одноименным хребтом, северо-восточного простирания. Превышение мел-палеогеновой поверхности выравнивания над местами находок красноцветов тологойской свиты составляет порядка 450-500 м. Учитывая то, что этот СВК формировался у подножия склонов положительных структур можно говорить о том, что в неогене Заганский блок возвышался над окружающими его территориями на высоту около 450-500 м. В неоплейстоцен-голоценовый этап развития территории, наблюдается почти повсеместное отложение осадков аллювиального и делювиального генезиса в пределах русел рек и на склонах. Происходит врез речной сети в склоны блока, что говорит о понижении базиса эрозии. Такая обстановка сохраняется в пределах Заганского блока и до настоящего времени. Как и большинство структур юго-западного Забайкалья, неотектоническая структура Хилок-Чикойской впадины унаследовала докайнозойский структурный план. В верхнем плиоцене здесь происходило формирование озерных и аллювиальных отложений тологойской свиты. В конце плиоцена, начале эоплейстоцена территория испытывает некоторое погружение, что приводит к расширению областей аккумуляции вещества. В эоплейстоцене и неоплейстоцене происходит накопление аллювиально-озерных отложений сибильдуйской, Хилокчикойской и кривоярской толщ. В этот период происходит постепенное поднятие 19 южного борта Хилок-Чикойской структуры. В конце неоплейстоцена скорость поднятия смежного Малханского блока значительно увеличивается. В южной части впадины происходит формирование структурных террас, вызванное разноамплитудным перемещением блоков. Структура Малханского блока представлена ансамблем блоков сложной формы. На этой территории преобладают неотектонические разломы северовосточного и юго-западного простирания. По характеру неотектонической структуры Малханский блок близок к Хамар-Дабанскому. В плиоцене, данная территория представляла собой невысокое горное сооружение, ограничивающее с юга область активного осадконакопления. В миоцене, тектоническая активность территории значительно увеличивается. В пределах Малханской структуры происходит формирование горячих восходящих потоков вещества в мантии, что объясняет образование пород снежинского вулканического комплекса. Под воздействием мантийных плюмов, в пределах Малханской структуры господствуют значительные вертикальные перемещения блоков. Накопление базальтовых лав снежинского комплекса происходило у подножия положительной морфоструктуры того времени, о чем свидетельствуют подстилающие их аллювиально-озерные отложения. В неоплейстоцене неотектоническое поднятие территории продолжается, на что указывает глубокое врезание долин того времени в склоны Малханского хребта. Харгантуйская, Черногривенская и Черносопкинская положительные морфоструктуры располагаются в юго-западной части исследуемой территории. Отмечается сходство их строения и поведения на новейшем этапе развития территории, поэтому их неотектоническая структура рассматривается совместно. В целом, в неотектонической структуре исследуемой территории преобладают преимущественно разломы северо-восточного и юго-западного простирания. Морфоструктура территории представлена чередованием приподнятых блоков северо-восточного простирания, пересекаемых долинами рек Селенга и Чикой. В неогене в пределах Харгантуйского, Черногривенского и Черносопкинского блоков преобладал структурно-денудационный рельеф. Положительные структуры совпадали с выходом на дневную поверхность вулканоплутонических палеозойских СВК. На смежной площади, в пределах Хилок-Чикойской впадины, 20 происходило накопление красноцветов тологойской свиты, как продуктов разрушения поверхностей выравнивания расположенных в пределах Малханского и Заганского блоков. На данной территории значительное осадконакопление отсутствовало, что может объясняться относительно спокойным тектоническим режимом. В эоплейстоцене, картина существенно не меняется. В пределах долин крупных рек происходит накопление аллювиальных отложений сибильдуйской толщи, общее поднятие территории продолжается. В начале неоплейстоцена, в речных долинах Селенги, Чикоя и Джиды формируются аллювиальные пески кривоярской свиты. В последующее время неотектоническая активность усиливается, начинается общее интенсивное поднятие территории. По разрывным нарушениям докайнозойского заложения формируются неотектонические разломы и активизируются вертикальные блоковые движения. На склонах положительных структур формируются элювиально-делювиальные отложения, происходит врезание долин рек и временных потоков в пределах хребтов. Такая динамическая обстановка сохраняется до голоценового времени. Глава 5. Модель формирования рельефа юго-западного Забайкалья В пятой главе рассмотрены основные этапы формирования рельефа югозападного Забайкалья. Приведена модель развития территории в кайнозое. Основными факторами неотектонических движений в данной области являлось зарождение Байкальского рифта в северо-западной части и развитие мантийных плюмов на юго-востоке (на территории Северной Монголии). В пределах юго-западного Забайкалья в рамках зарождения и развития байкальского рифта происходило значительное погружение в осевой части рифтовой структуры и раздвиг ее бортов. Под воздействием изостазии, предрифтовые области испытывали значительное поднятие. Это позволяет говорить о том, что в северной части территории, в горизонтальной составляющей неотектонических напряжений, преобладает юго-восточное направление. Иная картина в юго-восточной части, здесь значительное влияние на распределение неотектонических сил оказывает зарождение мантийных плюмов на территории Северной Монголии, поэтому направление горизонтальной преимущественно северное. составляющей Описанное неотектонических распределение сил направлений неотектонических движений, получено на основе анализа положений осей сжатия. 21 Анализируя картину современной геодинамики территории можно, сделать вывод, что на распределение поля напряжения влияют, как описанные выше региональные тектонические процессы, так и движения меньшего масштаба. Исходя из того, что общий тренд тектонических процессов не менялся в течении постмезозойского времени, можно говорить, что указанные горизонтальные неотектонические силы господствовали в течение всего неоген-четвертичного периода, но с различной интенсивностью. Так же необходимо отметить, что наиболее крупные геологические структуры территории в период кайнозойской активизации не вовлекались в значительные латеральные перемещения. Для территории Прибайкалья и Забайкалья выделяется два этапа кайнозойского развития, соотносимых с эпохами активизации тектонических движений. Ранний этап кайнозойской активизации охватывает олигоцен и ранний плиоцен, поздний – средний плиоцен и квартер. Для них так же отмечается преемственность тектонических процессов и общность развития наиболее крупных региональных структур (Зорин, 1971). Кроме того, большое влияние на формирование рельефа Забайкалья оказали процессы Байкальского рифтогенеза. Структурный план территории в неогеновом периоде диктуется процессом рифтогенеза, результатом которого стало образование Байкальской впадины. Моделирование процессов рельельфообразования этого времени, следовательно, сводится к реконструкции региональных полей тектонических напряжений, которые, в свою очередь, предопределили рельеф исследуемого района Результаты экспериментальной реконструкции полей напряжений (Chemenda, 2002), положение современных осей сжатия, а также направление основных структур рельефа территории позволяют построить модель распределения региональных напряжений в период зарождения и развития Байкальской рифтовой зоны. При этом учитывается, что положение осей тектонических напряжений не менялось, либо менялось незначительно, с начала активного процесса рифтинга до настоящего времени. Полученные результаты позволяют оценить степень и характер влияния процессов развития Байкальской рифтовой зоны на морфоструктуру юго-западного Забайкалья. Моделирование полей тектонических напряжений в Байкальской рифтовой зоне позволяет объяснить направление региональных морфоструктур исследуемой 22 территории. Хребты Хамар-Дабан, Улан-Бургасы и Хамбинский образуются за счет изостатического поднятия предрифтовой зоны Байкальской впадины. Направление этих структур продиктовано направление самой рифтовой впадины. Направление Цаган-Дабанского хребта, Заганского и Малханского в большей степени унаследовано от положения мезозойских тектонических структур, на которые наложено влияние обширного поднятия на севере Монголии, вызванное процессами мантийного диапиризма. Морфоструктура центральной и югозападной части исследуемого района определяется развитием здесь, на этапе активного рифтинга, пластических деформаций субмеридионального и северовосточного направления, наложенных на структуру мезозойских впадин северовосточного простирания. По всей видимости, на этом этапе и происходит заложение субмеридиональных участков долин крупных рек, таких как Селенга, Хилок и Чикой, несогласно залегающих относительно докайнозойский структуры. Образование таких речных систем приурочено к зонам крупных неотектонических разломов. Основные результаты работы Основные результаты проведенных исследований сводятся к следующему. 1. Разработаны и усовершенствованы методические вопросы комплексного изучения морфоструктуры и неотектоники в условиях складчатых поясов. При этом наибольшее внимание уделено построению и изучению стохастических моделей рельефа, линеаментному и геодинамическому анализу территории. 2. Установлено, что морфоструктура юго-западного Забайкалья имеет блоковый характер строения. В рамках анализа стохастических моделей рельефа, для исследуемого района проведено морфоструктурное районирование и описаны особенности строения выделенных элементов. По результатам тектоно- динамического анализа выделено две наиболее крупные региональных зоны – Хамар-Дабанской, в северо-западной части территории, и Хилок-Чикойской, в юговосточной. Для Хамар-Дабанской зоны характерно северо-западное направление оси сжатия, для Хилок-Чикойского – северо-восточное. В устьевой части рек Джида, Хилок и Чикой наблюдается область, в которой выделено несколько положений оси сжатия земной коры. 23 3. Неотектоническая структура юго-западного Забайкалья формируется в течение всего неоген-четвертичного периода и развивается унаследовано позднемезозойскому тектоническому плану. На формирование структурного плана территории ключевое влияние оказали процессы рифтогенеза в пределах Байкальской впадины и мантийного диапиризма на смежных территориях. Составлена неотектоническая схема исследуемого района и описаны особенности развития выделенных неотектонических структур в неоген-четвертичный период. 4. Анализ территории юго-западного Забайкалья, основанный на данных морфометрического анализа, показал, что в пределах рассматриваемого района есть области благоприятные для формирования россыпных месторождений золота. Кроме того, на территории присутствуют коренные источники рудной минерализации, значительно эродированные на неотектоническом этапе развития. Комплексный анализ полученных результатов позволяет судить о том, что наиболее перспективными районами на поиски россыпей золота являются северная граница Хамар-Дабанского блока, а также территории Харгантуйского и Черносопкинского блоков. Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях: 1. Трегуб А.И. Морфометрия современной поверхности и неотектоническая структура территории ВКМ / А.И. Трегуб, О.В. Жаворонкин // Вестн. Воронеж. унта. Сер. геологическая. - 2000. - №3. - С. 19-26. 2. Жаворонкин О.В. Автоматизация статистических методов обработки геоморфологических данных / О.В. Жаворонкин // Тезисы региональной научной конференции "Геологи XXI века". - Саратов: Изд-во СГУ, 2001. - С. 85. 3. Жаворонкин О.В. Применение статистических методов в морфометрическом анализе / О.В. Жаворонкин // Тезисы XIX Всероссийской молодежной конференции "Строение литосферы и геодинамика". - Иркутск: Изд-во ИГУ, 2001. С. 100. 4. Жаворонкин О.В. Программа для статистической обработки геоморфологических данных / О.В. Жаворонкин // Пятый международный научный симпозиум студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А. Усова. Томск: Изд-во ТПУ, 2001. - С. 24. 24 5. Жаворонкин О.В. Неотектоническая структура Джидинского синклинория по данным морфометрического анализа / О.В. Жаворонкин // Вестн. Воронеж. ун-та. Сер. геологическая. -2002. -№2. - С. 130-135. 6. Жаворонкин О.В. Стохастические модели рельефа при изучении неотектонической структуры Джидинского района (Республика Бурятия) / О.В. Жаворонкин // Тезисы региональной научной конференции "Геологи XXI века". Саратов: Изд-во СГУ, 2002. - С. 179. 7. Жаворонкин О.В. Неотектоническая структура Джидинского синклинория по данным морфометрического анализа / О.В. Жаворонкин // Вестн. Воронеж. ун-та. Сер. геологическая. -2002. -№2. - С. 130-135. 8. Жаворонкин О.В. Морфоструктура Мало-Ботуобинского алмазоносного района, республика Саха-Якутия / О.В. Жаворонкин // Тезисы региональной научной конференции "Геологи XXI века". - Саратов: Изд-во СГУ, 2004. - С. 38-40. 9. Жаворонкин О.В. Морфоструктура Мало-Ботуобинского алмазоносного района (Республика Саха-Якутия) / О.В. Жаворонкин // Тезисы региональной научной конференции «Ломоносов - 2005». Секция «Геология». Т. 1. -М.: Изд-во МГУ, 2005. - С. 29. 10. Жаворонкин О.В. Морфоструктура Мало-Ботуобинского района (СахаЯкутия) по данным стохастического анализа рельефа / О.В. Жаворонкин // Вестн. Воронеж. ун-та. Сер. геологическая. -2005. -№1. - С. 276-282. 11. Жаворонкин О.В. Морфоструктура Юго-западного Забайкалья / О.В. Жаворонкин // Труды молодых ученых ВГУ. - Вып. №1-2. - 2006. - С. 118–123. В том числе 3 работы [1, 5, 10] опубликованы в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК.