Региональная геология введение

Байкало-Витимская область полностью входит в пределы мантийного диапира, обусловившего формирование Байкальской рифтовой системы. Поэтому граничные скорости продольных сейсмических волн на разделе кора-мантия пониженные и составляют 7,7-7,8 км/сек. Мощность земной коры в пределах области изменяется от 40 до 46 км. Изменения мощности коры происходит скачкообразно по глубинным разломам. Наименьшая она под рифтогенными впадинами, а наибольшая – под окружающими их хребтами. Характерна латеральная однородность верхней мантии и «базальтового» слоя.

Мощность «базальтового» слоя колеблется в пределах 20-35 км, а в Северном Прибайкалье, по мнению некоторых геофизиков (А.М. Алакшин, Б.М. Писменный и др.) он выходит на современную поверхность. В его пределах плотность пород плавно возрастает по направлению к мантии. Мощность «гранитного» слоя колеблется от 0 до 25 км. В основном он сложен гранитоидами Ангаро-Витимского батолита. Осадочно-метаморфические образования (осадочный слой) слагают на большей части области провесы кровли в нем мощностью до первых километров. В современных рифтогенных впадинах наблюдаются мощные толщи рыхлых отложений. Наибольшая их мощность устанавливается на севере Байкала, где, по геофизическим данным, составляет более 9 км, в остальных впадинах обычно не превышает 1 км.

8.5. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ

Байкало-Витимская область сформировалась на раздробленном фундаменте краевой части Сибирской платформы, сложенном раннедокембрийскими образованиями, в основном в позднем протерозое. Но в дальнейшем подверглась воздействию довольно интенсивных тектоно-магматических процессов в палеозое и кайнозое, а на юге и в мезозое. В ее пределах выходят породы с возрастом от архея до кайнозоя.

Дугообразный Байкало-Патомский прогиб расположен вдоль границы Сибирской платформы с Байкало-Витимской складчатой областью. В его пределах в строении чехла платформы принимают участие породы с возрастом от раннего рифея до кайнозоя. Рифейские отложения выходят на поверхность узкой полосой на востоке прогиба и к западу быстро выклиниваются. Вендские отложения также выходят узкой полосой на востоке прогиба, к западу от рифейских. Но они выстилают основание разреза чехла уже в пределах почти всей платформы. Возраст пород, выходящих на поверхность далее к западу в пределах прогиба изменяется последовательно вплоть до среднеордовикских. Более молодые отложения выполняют наложенные структуры и распространены фрагментарно в разных частях прогиба.

В пределах прогиба в платформенном чехле выделяются следующие структуры второго порядка (с севера на юг): Нюйско-Джербинская впадина, Пеледуйское поднятие, Киренский и Жигаловский валы, Илгинская и Ушаковская впадины.

Формирование чехла началось в раннем рифее на севере прогиба, в Патомской его части. Здесь в основании его разреза, как и в Бодайбинском прогибе, залегают с угловым и метаморфическим несогласием отложения нижнерифейской тепторгинской серии в составе двух свит. Внизу залегает пурпольская свита, сложенная продуктами перемыва кор выветривания. Это кварцевые песчаники и высокоглиноземистые (вплоть до бокситов) сланцы. Они с размывом перекрыты также нижнерифейскими грубообломочными с базальтоидами отложениями медвежевской свиты. В регионе встречаются дайки и силлы метаморфизованных пород основного состава, выделяемые часто в самостоятельный комплекс. По данным А.И. Иванова, они прорывают отложения тепторгинской серией и перекрываются с размывом отложениями баллаганахской серии. Более вероятно, что они комагматичны базальтоидам медвежевской свиты и завершают магматический процесс в раннем рифее.

В поле пород медвежевской свиты и среди вблизи выходящих раннепротерозойских образования распространены небольшие интрузивы гранит- и гранодиорит-порфиров, которые А.И. Иванов объединил в язовский комплекс. По его данным, с ним связана оловорудная минерализация. Данные об изотопном возрасте пород язовского комплекса противоречивы. Есть Цифры как позднерифейские, так и раннепалеозойские.

Выше также с размывом в основании выходят ритмичные отложения баллаганахской серии. Основание ритмов сложено конгломератами, вверх по разрезу они сменяются более тонкозернистыми отложениями вплоть до филлитов, а в последнем ритме – до глинисто-карбонатных пород. Возраст этой серии определяется как среднерифейский.

Расположенная выше дальнетайгинская серия залегает согласно, но с конгломератами в основании. Выше наблюдается трансгрессивное изменение разреза вплоть до глинисто-карбонатных отложений. Возраст серии средне-позднерифейский. Завершает рифейский разрез жуинская серия, залегающая согласно. Состав её преимущественно песчано-аргиллито-карбонатный.

На данном участке разрез рифейских образований изучен достаточно детально. В большей части охарактеризован комплексами строматолитов, онколитов и микрофоссилий, что позволило выделить здесь региональные горизонта, соответствующие вышеназванным сериям (снизу вверх): тепторгинский, баллаганахский, дальнетайгинский и жуинский.

На этом участке платформы венд залегает на рифейских образованиях без перерыва в осадконакопления. Внизу он представлен жербинской свитой. Состав ее изменяется снизу вверх от кварцевых песчаников через алевролиты и аргиллиты до доломитов. На ней залегает существенно карбонатная тинновская свита.

В Прибайкалье формирование чехла началось в среднем рифее. Рифейские отложения здесь объединены в байкальскую серию в составе трех свит. Внизу расположена среднерифейская голоустенская свита сланцево-песчано-доломитового состава, залегающая на раннедокембрийских образованиях с угловым несогласием. Мощность ее изменяется от 500 м до полного выклинивания. Ее перекрывает средне-верхнерифейская улунтуйская свита, состоящая из битуминозных карбонатных отложений и углеродистых сланцев. Карбонатные породы голоустенской и улунтуйской свит вмещают стратиформное свинцово-цинковое оруденение. Завершает разрез байкальской серии верхнерифейская песчано-алеврито-аргиллитовая качергатская свита.

На рифейских отложениях залегают с частичным размывом вендская ушаковская свита терригенно-глинистых отложений мощностью до 800 м. В Присаянье на этом уровне выделяется хужирская свита такого же состава, но мощностью 60-180 м. К центру платформы ушаковскую свиту сменяют чорская и тирская свиты. В них отсутствуют грубообломочные отложения, а большую роль играют аргиллиты, мощности их не превышают 300 м.

Выше с постепенным переходом расположена мотская серия также вендского возраста с последовательным изменением разреза снизу вверх от кварцевых песчаников до доломитов. Внизу разреза они объединены в Прибайкалье в куртунскую, а в Присаянье – в шаманскую свиты. Верхние части разреза серии сложены преимущественно доломитами аянканской свиты в Прибайкалье и иркутской - в Присаянье.

На западе прогиба на уровне мотской серии выделяется даниловская свита максимальной мощностью до 540 м. В ее составе преобладают доломиты, часто глинистые, песчанистые или с ангидритом. Нередко отмечаются прослои аргиллитов. В верхах разреза появляются пласты каменной соли, а в низах - песчаники. Мощности вендских отложений, как и более молодых, сокращаются в пределах Непско-Ботуобинского поднятия, что свидетельствует об его конседиментационном развитии.

Кембрийские отложения объединены в одни подразделения на всей территории прогиба. Они накапливались в Ангаро-Тунгусской палеогеографической области типа «лагуна-море» и в пределах прогиба преобладают на современной поверхности. На востоке прогиба это преимущественно карбонатные породы, к центру платформы они часто сменяются соленосными. В периоды трансгрессии расширялась область накопления карбонатных осадков, в периоды регрессии – соленосных. Внизу выходит усольская свита. Она имеет постепенные переходы с мотской серией. На востоке ее состав известняково-доломитовый, к западу становится доломито-ангидритовый с мощными пластами каменной соли. С ней связаны основные месторождения каменной соли на юге платформы. Выше залегает более карбонатная бельская свита. Затем булайская свита, почти повсеместно сложенная доломитами. Ангарская свита сложена ритмитами: доломиты, доломиты и ангидриты, соли. В пределах Непско-Ботуобинского поднятия в ее составе находятся пласты калийных солей мощностью до 50 м. Здесь располагается Непский калиеносный район. Все 4 свиты имеют раннекембрийский возраст. Разрез карбонатно-соленосного комплекса завершает нижне-среднекембрийская литвинцевская свита. В ее составе появляются кварцевые песчаники. Отложения нижнего кембрия и венда являются главными нефте- и газовмещающими толщами на юге платформы.

Серия согласно перекрыта также пестроцветной илгинской свитой верхнего кембрия, которая состоит из песчаников с прослоями известняков и аргиллитов. Внизу свиты преобладают мергели, в середине – алевролиты, вверху – песчаники, что свидетельствует о регрессивном характере ее разреза. Отложения верхнего кембрия содержат сингенетичное медное и полиметаллическое оруденение.

Ордовикские породы распространены на западе прогиба и залегают согласно на кембрийских. Разрез их начинается с устькутской свиты. Внизу ее разреза преобладают доломиты, вверху – карбонатные песчаники с прослоями алевролитов и аргиллитов. На ней согласно лежит ийская глинисто-терригенная, а затем бадарановская карбонатно-терригенная свиты.

Средний ордовик маломощный, в основном терригенный с прослоями аргиллитов. К нему относятся (снизу) криволуцкая, чертовская и макаровская свиты.

В пределах прогиба наблюдаются девонские отложения, которые сохранились прерывистой полосой вдоль нагорья и представлены красноцветными грубообломочными континентальными отложениями орночеканской свиты видимой мощностью в десятки метров. Они накапливались в пределах Каренго-Пеледуйской предгорной впадины.

На юге прогиба располагается Иркутская впадина юрского возраста, входящая в состав Присаянского предгорного прогиба. Выполняющие ее отложения объединены в иркутскую серию, залегающую на подстилающих породах с корой выветривания. На юге впадины она сложена песчано-конгломератовыми, в центре – угленосными песчано-алевролитовыми, на севере - песчано-аргиллитовыми отложениями. В этом направлении сокращаются мощности серии от 700 м до 80 м, а угленосность уменьшается. Пласты углей достигают по мощности 8,5 м.

В Прибайкалье известны палеогеновые отложения, выполняющие озерно-аллювиальные впадины. Главные из них: Хандинская и Туколонская. Выполнены они песчано-глинистыми отложениями. В основании разреза присутствуют бокситы и аллиты, вверху – пласты бурых углей мощностью до 30 м.

В позднем кайнозое у подножия воздымающейся горной системы заложился и продолжает развиваться до настоящего времени Предбайкальский предгорный прогиб. Его выполняют грубообломочные аллювиально-пролювиальные отложения. Значительную роль играют ледниковые отложения – результат горно-долинного оледенения, слагающие дугообразные моренные валы.

Раннедокембрийские образования широко распространены в пределах области. Они слагают дугообразную цепочку глыб (с запада и далее по дуге): Байкальскую, Чуйскую, Тонодскую, Нечерскую, Северо-Муйскую, Южно-Муйскую, Амалатскую и ряд мелких выходов, а также блоки в пределах Селенгино-Становой зоны.

На восточном берегу озера породы глыбы объединены в святоносскую серию. Состав пород и строение толщи сходное с ольхонской. Внизу располагается гранитизированные и мигматизированные разнообразные гнейсы. Выше среди них появляются прослои кристаллосланцев, мраморов, амфиболитов. Они сменяются толщей графитистых мраморов и кальцифиров, среди которых присутствуют прослои гнейсов, кристаллосланцев, редко кварцитов и амфиболитов. Вверху разреза вновь преобладают гнейсы и кристаллосланцы.

Метаморфизм пород глыбы гранулитовой и амфиболитовой фаций. Часто отмечается мигматизация. Складчатость многоплановая, неоднократная, часто изоклинальная. Преобладает субмеридиональное структурное направление, параллельное краю Сибирской платформы, осложнённые гранито-гнейсовыми купольными структурами.

Встреченные в пределах глыбы интрузивные породы представлены относительно небольшими секущими и пластовыми телами основного и ультраосновного составов. Широко распространены тела гнейсо-гранитов, окруженные оторочками мигматизированных образований. Установлены и тела гранитоидов раннепалеозойского возраста.

Возраст пород Байкальской глыбы на основании регионального распространения гранулитовой и амфиболитовой фаций метаморфизма считался архейским или раннепротерозойским. Но в последнее время получены изотопные данные о раннепалеозойском возрасте гранулитового метаморфизма пород ольхонской серии. Это позволяет сомневаться в ее древнем возрасте. На основании изотопных данных высказывается мнение о чешуйчато-надвиговом строении западного побережья Байкала и тектоническом совмещении раннедокембрийских и раннепалеозойских образований.

Чуйская глыба расположена к северу от Байкальской. Со всех сторон она ограничена разломами. Слагающие её породы объединены в чуйскую толщу. Это в основном разнообразные плагиогнейсы с редкими горизонтами, сложенными амфиболитами, кристаллосланцами и (или) мраморами. Породы в большей своей массе интенсивно мигматизированы и гранитизированы, в результате чего образовались большие поля, сложенные гранито-гнейсами и палингенно-метасоматическими гранитоидами. Гранитизация проявлялась неоднократно. Сейчас здесь установлены, как минимум, четыре этапа гранитообразования: два этапа раннедокембрийских, один рифейский и один палеозойский.

Устанавливается преимущественная терригенно-вулканогенная первичная природа пород. Причем преобладали вулканиты кислого состава. Внутренняя структура глыбы пока не расшифрована, поэтому мощность слагающих ее образований определяется лишь предположительно в тысячи метров. Установлены следы гранулитовой фации метаморфизма, но в современном эрозионном срезе преобладают породы амфиболитовой фации. Возраст пород глыбы также достоверно не определен. Есть изотопные данные архейского возраста, но они не подтверждаются при повторных определениях.

Слагающие глыбу породы объединены в джалтукскую серию. Внизу она сложена гнейсами, кристаллосланцами и амфиболитами, в средней части – ритмично построенной толщей кристаллосланцев, карбонатно-силикатных пород и известняков, вверху – кристаллическими известняками. Породы серии смяты в линейные складки северо-восточного простирания. Вблизи разломных ограничений глыбы складчатые структуры приобрели направление, параллельное ограничениям глыбы. Метаморфизм пород эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций. Возраст пород достоверно не установлен. Его считают либо архейским, либо раннепротерозойским.

В пределах глыбы расположены грабеноподобные структуры, выполненные осадочно-вулканогенными отложениями рифейского возраста. Осадочные породы представлены широким спектром разновидностей от конгломератов до карбонатных пород. Вулканиты относятся к контрастной базальт-риолитовой серии. Они характеризуются повышенной щёлочностью с преобладанием калия. Эти образования параллелизуют либо с парамской серией, либо с келянской свитой.

В пределах глыбы встречаются мелкие тела основного состава, метаморфизованные в одинаковой степени с вмещающими образованиями. В отдельных тектонических зонах они превращены в эклогитоподобные породы. Эти породы объединены в янгудский комплекс условно раннепротерозойского возраста.

Среди пород серии широко распространены палингенные гранитоиды илеирского комплекса. Они слагают согласные или слабо секущие тела, имеющие как постепенные переходы во вмещающие породы через зоны мигматитов, так и резкие границы. Возраст этих гранитоидов также неясен. Возможно, они имеют позднепротерозойский возраст.

К разломам, ограничивающим Северо-Муйскую, а также Южно-Муйскую глыбы, приурочены протрузивные массивы ультраосновных пород парамского комплекса. Наиболее крупные массивы парамского комплекса: Парамский и Шаманский. Они имеют в плане линзовидные формы и прослеживаются по геофизическим данным на глубину до 4-5 км. Время их протрудирования неустановленно. Есть данные, что они внедрились в позднерифейские уже метаморфизованные и дислоцированные образования Байкало-Муйского вулкано-плутонического комплекса. Это противоречит отнесению их к офиолитовой ассоциации. С парамским комплексом связано крупное Молодёжнинское месторождение хризотил-асбеста. Известны также в его массивах проявления хромитовой и платиновой минерализации, а также проявления нефрита.

В пределах глыбы расположены дайки основного состава палеозойского возраста, а также штокообразные и вытянутые в северо-восточном направлении массивы палеозойских гранитоидов – сателлитов Ангаро-Витимского батолита. Наиболее крупный массив Верхнепарамский.

Южно-Муйская глыба расположена к югу от Муйско-Куандинской кайнозойской впадины. На севере она перекрыта рыхлыми отложениями, южнее ограничена сходящимися к югу разломами, в связи с чем имеет треугольную форму.

Слагающие её породы объединяются в киндиканскую серию, в общем, имеющую сходные состав и строение с джалтукской серией. Внизу разреза преобладают гнейсы и кристаллосланцы с прослоями амфиболитов. Вверху – наблюдается ритмично построенная толща кристаллосланцев, карбонатно-силикатных пород и мраморов. Складчатость также линейная северо-восточного простирания. Метаморфизм пород более глубокий, чем в породах Северо-Муйской впадины. Здесь распространена амфиболитовая фация метаморфизма со следами гранулитовой, в связи с чем возраст этой толщи предполагается архейским, но достоверных данных об этом нет. Она неравномерно, но интенсивно гранитизирована и мигматизирована. Возраст этих процессов также неясен. В зона разломов отмечаются линзы серпентинитов, возникших предположительно по породам ультраосновного состава. Имеются массивы палеозойских гранитоидов – сателлитов Ангаро-Витимского батолита.

В Амалатскую глыбу объединяются глубокометаморфизованные породы на северо-востоке Витимского плоскогорья, слагающие разрозненные провесы кровли в Ангаро-Витимском батолите. Поэтому чётких ограничений она не имеет. Размеры отдельных выходов глыбы составляют от 25 до 3000 км².

Породы глыбы представлены разнообразными преимущественно лейкократовые плагиогнейсами и кристаллосланцами. Преобладают разности с диопсидом. Среди них отмечаются линзовидные тела мраморов и кальцифиров. Метаморфизм пород гранулитовой фации с наложенным диафторезом амфиболитовой фации. Породы в значительной степени гранитизированы, мигматизированы и пронизаны пластовыми телами гранитоидов. Возраст пород достоверно не установлен, но считается архейским.

Строение Селенгино-Становой зоны будет рассмотрено далее в специальном разделе.

8.5.3. СЕВЕРО-БАЙКАЛЬСКИЙ ВУЛКАНО-ПЛУТОНИЧЕСКИЙ ПОЯС

Северо-Байкальский вулкано-плутонический пояс расположен вдоль западной окраины Байкало-Патомской дуги, на границе Чуйской глыбы с чехлом Сибирской платформы и имеет s-образную форму. Пояс прослеживается на 600 км от середины озера Байкал до бассейна р. Витим при ширине до 60 км. На юге и севере его простирание северо-восточное, в центральной части – меридиональное. С востока Даванской зоной разломов он отделён от Чуйской глыбы и Олокитского прогиба. На западе его образования перекрыты отложениями Байкало-Патомского перикратонного прогиба Сибирской платформы. В его формировании выделяется несколько этапов, разделенных периодами прекращения магматических процессов и осадконакопления, поднятия и метаморфизма.

Завершает этап внедрение разнообразных по составу интрузивных образований. На юге распространены массивы плагиогранитов кочериковского комплекса и чарнокитоидов татарниковского комплекса, на севере – кутимского многофазного комплекса с гомодромной последовательностью изменения состава от габбрового до гранитового. Изотопные возраста этих интрузивных образований колеблется в пределах 2100-2000 млн. лет.

В конце этапа внедрились рапакивиподобные граниты приморского комплекса на юге пояса и яральского на севере. Завершился этап зональным метаморфизмом от почти полного отсутствия его проявления на западе пояса до амфиболитовой фации с образованием палингенных гранитов на востоке в Даванской зоне разломов. С процессами метаморфизма и палингенеза связано интенсивный кремнисто-калиевый метасоматоз и метасоматическое редкометальное оруденение. Изотопные возраста пород этапа колеблется в пределах 1900-1800 млн. лет.