Реконструкция полей напряжений Кокджотского блока Малого Каратау (Южный Казахстан)

УДК 551.1/.4

Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2019. Т. 64. Вып. 2

Реконструкция полей напряжений Кокджотского блока Малого Каратау (Южный Казахстан)*

А. Н. Москаленко1, М. В. Рекашова2

1 Санкт-Петербургский государственный университет,

Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9

2 ООО «Научно-производственное предприятие "Бента"», Российская Федерация, 190000, Санкт-Петербург, ул. Якубовича, 22

Для цитирования: Москаленко, А. Н., Рекашова, М. В. (2019). Реконструкция полей напряжений Кокджотского блока Малого Каратау (Южный Казахстан). Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле, 64 (2), 281-293. https://doi.org/10.21638/spbu07.2019.207

По результатам детальных структурных исследований реконструированы палеозойские поля напряжений в Кокджотском блоке Малого Каратау, представляющем собой северо-западные отроги Тянь-Шаня в южном Казахстане. Основную роль в структуре раннепалеозойского комплекса Малого Каратау играют крупные надвиговые пластины, состоящие из терригенных отложений докембрия и карбонатов кембрия и ордовика. В формировании каледонской структуры Малого Каратау выделяются четыре этапа деформации. Первый характеризуется надвиганием тектонических пластин друг на друга в юго-западном направлении с амплитудами до 15-20 км, второй — формированием продольных складок северо-восточной вергентности и продольных взбросов, третий — диагональных сдвигов и сопряженных с ними складчатых форм, и четвертый — развитием продольного кливажа северо-западного простирания и сопутствующих ему сдвиговых складок в наиболее сжатых частях структуры. Индикаторами тектонических напряжений послужили данные о пространственной ориентировке шарниров складок и кинк-зон во флишоидных толщах кокджотской серии. Изучены три участка Кокджотского блока, которые расположены на протяжении с северо-запада до юго-востока плато Кокджот и сложены терригенными породами зеле-носланцевой и филлитовой фаций метаморфизма, а также менее измененными терригенными и карбонатными отложениями. Выделенное поле напряжений на первом и втором участках работ соответствует каледонским (позднеордовикским) деформациям и характеризуется горизонтальным сжатием в северо-восточном направлении при субвертикальной ориентировке оси растяжения. Установленное сдвиговое поле напряжений на третьем участке работ соответствует предположительно герцинским деформациям в юго-восточной части исследуемой территории и характеризуется запад-северо-западной ориентировкой оси сжатия.

Ключевые слова: Кокджотский блок, Малый Каратау, реконструкция полей напряжений.

1. Введение

Реконструкция полей напряжений — важный аспект в понимании геологической и геодинамической природы исследуемого региона. На сегодня существу-

* Исследование выполнено при поддержке гранта РФФИ № 18-35-00464. © Санкт-Петербургский государственный университет, 2019

ет множество полевых методов реконструкции напряженно-деформированного состояния по структурно-геологическим данным на дневной поверхности, основанных на выделении сколовых сопряженных трещин (Anderson, 1905; Гзов-ский, 1956), систем трещин с зеркалами и бороздами скольжения (Гущенко, 1973; Парфенов, 1984; Angelier, 1984; Ребецкий, 1997), трещинах отрыва (Bankwitz and Bankwitz, 1984) или на их комбинации с привлечением данных по другим малым структурным формам (Hansen, 1971; Ramsay and Huber, 1983; Marshak and Mitra, 1988). Однако упомянутые методы можно применять только в ходе детальных структурных работ на изучаемой территории. Основной объект данного исследования — Кокджотский блок хребта Малого Карату в Южном Казахстане, где проводившиеся исследования касались различных аспектов его геологического строения (Еганов и Советов, 1979; Геология..., 1986; Алексеев, 1993; Degtyarev et al., 2017; Худолей и др., 2018), но его структурная геология изучалась лишь на региональном уровне (Паталаха и Гиоргобиани, 1975; Alexeiev et al., 2009; Алексеев и др., 2017) без детальных работ. В регионе большей частью расшифрована каледонская структура Малого Карату и проведен общий анализ процессов деформаций по-кровно-складчатого сооружения (Паталаха и Гиоргобиани, 1975; Алексеев, 1993), однако параметры напряженно-деформированного состояния региона начали изучать по структурным данным только в последнее время (Рекашова и Москаленко, 2017), и в настоящей работе приводятся новые результаты реконструкции полей напряжений.

2. Геологическое строение

Хребет Малый Каратау представляет собой северо-западные отроги Тянь-Шаня в южном Казахстане (рис. 1). Основную роль в структуре раннепалеозойско-го комплекса Малого Каратау играют крупные надвиговые пластины, состоящие из терригенных отложений докембрия и карбонатов кембрия и ордовика. В формировании каледонской структуры Малого Каратау выделяются четыре этапа деформации (Алексеев, 1993). Первый характеризуется надвиганием тектонических пластин друг на друга в юго-западном направлении с амплитудами до 15-20 км, второй — формированием продольных складок северо-восточной вергентности и продольных взбросов, третий — диагональными сдвигами и образованием сопряженных с ними складчатых форм, четвертый — развитием продольного кливажа северо-западного простирания и сопутствующих ему сдвиговых складок в наиболее сжатых частях структуры. Параавтохтоном по отношению к серии пластин являются флишоидные отложения кокджотской серии и большекаройской свиты неопротерозойского возраста Кокджотского блока (Худолей и др., 2018). Область распространения кокджотской серии на юго-западе ограничена Байджансайским и Главным Каратауским разломами, а на северо-востоке граница не столь отчетливая, но для значительной части региона совпадает с Большекаройским взбросом (рис. 1). Породы кокджотской серии слабо метаморфизованы. Метаморфизм наиболее сильно проявлен в центральной части блока, и по мере удаления от Главного Каратауского разлома на северо-восток, а также на северо-запад и юго-восток он ослабевает до полного исчезновения в краевых частях кокджотского блока.

Рис. 1. Геологическая карта хребта Каратау ((А1ехе1еу е1 а1., 2009) с изменениями): на врезках: 1а — положение хр. Каратау в структуре Урало-Монгольского пояса; 1б — схема районирования Каратау; 1 — отложения мела, кайнозоя (а) и юры (б); 2 — отложения от фамена до башкирского яруса (а) и от среднего карбона до верхней перми (б); 3 — красноцветные толщи среднего и верхнего девона; 4 — песчаники среднего и верхнего ордовика; 5 — карбонаты, сланцы кембрия — среднего ордовика; 6-8 — терригенные толщи докембрия: 6 — большекаройская свита, 7 — кокджотская серия, 8 — другие; 9 — граниты; 10 — разломы крупные и второстепенные; 11 — реки (а), населенные пункты (б); 12 — расположение участков работ; ГКР — Главный Каратауский разлом, БР — Байджансайский разлом, БВ — Большекаройский взброс

В структурном отношении эта зона продолжает зеленосланцевые толщи Таласского хребта (Буртман, 2006).

3. Фактический материал

Детальные структурные исследования были проведены на трех участках в пределах Кокджотского блока (рис. 1). Первый участок на северо-западе плато Кокджот сложен терригенными породами зеленосланцевой и филлитовой фаций метаморфизма. Второй участок, находящийся в центральной части блока и южнее Большекаройской долины, также сложен терригенными породами зеленосланце-вой фации, тогда как третий участок в юго-восточной части плато Кокджот сложен значительно менее измененными терригенными и карбонатными отложениями. Поля напряжений реконструировались на основе анализа ориентировки шарниров и морфологии присдвиговых складок (Hansen, 1971; Cowan and Brandon, 1994; Соловьев, 2008) а также ориентировке кинк-зон (Ramsay and Huber, 1983; Marshak and Mitra, 1988) во флишоидных отложениях кокджотской серии.

^ Таблица 1. Направление шарниров складок и перпендикуляров к ним на первом и втором участках работ Кокджотского блока

Номер замера Долгота Широта Слоистость Направление шарнира Перпендикуляр к шарниру 1 п 1 [ структуры Направление перемещения

Азимут падения, ° Угол падения, ° Азимут погружения, ° Угол погружения, ° Азимут погружения, ° Угол погружения, °

1 43.14401 70.21497 186 85 109 35 278 54 S TL

2 43.14401 70.21497 194 82 110 37 274 52 S TL

3 43.14299 70.21471 188 82 105 38 267 51 S TL

4 43.14116 70.21465 105 40 148 31 44 22 Z TR

5 43.13887 70.2127 228 73 143 16 275 67 S TL

6 43.12583 70.17973 215 72 246 57 305 0 S TL

7 43.37274 69.83646 176 43 156 41 255 10 S TL

8 43.37274 69.83646 179 44 146 39 249 15 S TL

9 43.35218 69.616 102 42 150 30 43 26 Z TR

10 43.35218 69.616 104 45 142 34 37 21 Z TR

11 43.35218 69.616 102 39 136 37 32 17 Z TR

12 43.35157 69.61503 190 28 150 22 247 16 S TL

13 43.14116 70.21465 — — 96 65 — — — —

14 43.14116 70.21465 — — 52 52 — — — —

15 43.14116 70.21465 — — 70 53 — — — —

16 43.14116 70.21465 — — 125 22 — — — —

17 43.14116 70.21465 — — 125 19 — — — —

18 43.14116 70.21465 — — 135 18 — — — —

19 43.13996 70.21365 — — 285 18 — — — —

20 43.13996 70.21365 — — 290 15 — — — —

21 43.13887 70.2127 — — 123 22 — — —

22 43.13887 70.2127 — — 128 19 — — —

Примечание: — соответственно лево- и правосдвиговая структура, ТЬ и ТЯ — соответственно взброс с лево- и правосдвиговой компонентой.

На первом и втором участках работ в Кокджотском блоке получены два массива данных (табл. 1):

— первый представлен результатами 12 замеров шарниров присдвиговых складок, которые деформируют кливаж в зонах, параллельных кливажным пластинам, и отчетливо фиксируют направления перемещений внутри комплекса;

— второй представлен результатами 10 замеров шарниров мелких складок, которые секут слоистость и сланцеватость, однако не указывают направления перемещения. Как следствие, данные по ним не учитывались при вычислении параметров напряженно-деформированного состояния.

Параметры напряженно-деформированного состояния реконструировались на основании анализа S- и Z-образных складок присдвиговых структур, которые фиксируют лево- и правостороннее перемещения соответственно. Перпендикуляр к шарниру складки рассматривается как аналог вектора перемещения (Hansen, 1971; Cowan and Brandon, 1994; Соловьев, 2008). Углы погружения шарниров варьируют от 16 до 57° при азимутах погружения в восточном, юго-восточном и западном направлениях. Число S-складок в 2 раза больше, чем Z-складок. Ориентировки осей главных напряжений вычислялись в программе FaultKin (Marrett and Allmendinger, 1990; Allmendinger et al., 2012), которая базируется на методе квазиглавных напряжений (Angelier and Mechler, 1977; Парфенов, 1984; Angelier, 1984).

На третьем участке работ широко развиты только кинк-зоны, которые, в отличие от присдвиговых складок, образуют вытянутые линейные области, секущие кливажные пластины под крутыми углами. В одном из естественных обнажений фиксируется сопряженная система лево- и правосторонней кинк-зон (рис. 2), что указывает на формирование структуры при сжатии, которое ориентировано субпараллельно общему простиранию структуры (Ramsay and Huber, 1983; Marshak and Mitra, 1988). Сопряженный характер пары кинк-зон определяется и противоположным направлением смещения, и их взаимным пересечением (Шерман и Днепровский, 1989). Направление осей главных сжимающих и растягивающих напряжений определяется путем вычисления биссектрис острого и тупого углов сопряженной системы кинк-зон. Отметим, что в условиях хрупкой деформации направления осей сжатия и растяжения совпадают с направлением биссектрисы острого и тупого углов соответственно. В то же время в условиях пластичной деформации (см. рис. 2) с направлением биссектрисы острого угла совпадает вектор главного растягивающего напряжения, а с направлением биссектрисы тупого угла — главного сжимающего (Гзовский, 1975). Линия пересечения кинк-зон, образующих сопряженную систему, соответствует промежуточной оси главных напряжений.

Чтобы получить наиболее достоверный результат реконструкции напряженно-деформированного состояния, на третьем участке были собраны данные о распределении лево- и правосторонних кинк-зон, всего 24 замера (табл. 2). Простирания кинк-зон ориентированы субмеридионально, а углы погружения шарниров варьируют от 39 до 82°.

Рис. 2. Сопряженная система лево- и правосторонней кинк-зон на третьем участке работ в Кокджотском блоке:

8 — слоистость, субпараллельная поверхности кливажа; КВЬ и КВй — соответственно лево-и правосторонняя кинк-зона; белый пунктир — след осевой плоскости складок, слагающих кинк-зоны, фиксирующий простирание собственно кинк-зоны; белые жирные стрелки — направление перемещения по кинк-зоне; синяя и красная стрелки — направление осей сжатия (а3) и растяжения (01) соответственно; на врезке — сетка Шмидта, проекция нижней полусферы: числа в кружках — номера замеров шарниров кинк-зон (см. табл. 2.); черная линия — ориентация поверхности сместителя (слоистость структуры в данном случае); черная стрелка — направление перемещения висячего блока (перпендикуляр к шарниру складки); синий пунктир — плоскость, в которой происходит перемещение

Таблица 2. Направление шарниров лево- и правосторонних кинк-зон на третьем участке работ

Кокджотского блока

Номер замера Долгота Широта Направление шарнира Тип структуры Направление перемещения

Азимут погружения, ° Угол погружения, °

1 42.78614 70.81216 330 64 8 Ь

2 42.78722 70.81404 354 59 8 Ь

3 42.78722 70.81404 355 72 8 Ь

4 42.78741 70.81405 2 64 8 Ь

5 42.78738 70.8142 185 76 8 Ь

6 42.78738 70.8142 180 59 8 Ь

7 42.78746 70.8142 164 86 8 Ь

Окончание табл. 2

Номер замера Долгота Широта Направление шарнира Тип структуры Направление перемещения

Азимут погружения, ° Угол погружения, °

9 42.78596 70.81463 40 76 8 Ь

10 42.78564 70.81488 171 74 8 Ь

11 42.78515 70.81423 346 39 8 Ь

12 42.78503 70.81415 45 62 8 Ь

13 42.78498 70.81389 196 70 8 Ь

14 42.78498 70.81389 185 74 8 Ь

15 42.78472 70.81319 325 82 8 Ь

16 42.78732 70.8141 45 66 Ъ Я

17 42.78741 70.81405 56 62 Ъ Я

18 42.78738 70.81429 21 60 Ъ Я

19 42.78746 70.8142 210 82 Ъ Я

20 42.78597 70.81464 226 58 Ъ Я

21 42.78596 70.81463 46 62 Ъ Я

22 42.7857 70.81482 49 72 Ъ Я

23 42.7857 70.81482 250 55 Ъ Я

24 42.78545 70.8144 242 59 Ъ Я

Примечание: 8 и Ъ — соответственно лево- и правосдвиговая структура, Ь и Я — соответственно лево- и правосдвиговая компонента перемещения.

4. Результаты

Поля напряжений на первом и втором участках работ в Кокджотском блоке реконструировались по 12 замерам шарниров присдвиговых складок, перпендикуляры к которым фиксируют направление перемещения висячего блока относительно лежачего (рис. 3, а). На основании того, что оси локального сжатия и растяжения формируют единые группы и, как следствие, образуют единые области сжатия и растяжения на проекции нижней полусферы (рис. 3, б), можно предполагать, что все присдвиговые складки деформировались в едином поле напряжений. Фиксируемое поле напряжения (рис. 3, в) характеризуется следующими параметрами: ось сжатия (а3) имеет азимут погружения 235° и угол погружения 9°; ось растяжения (а1) имеет азимут погружения 336° и угол погружения 46°; промежуточная ось (а2) имеет азимут погружения 136° и угол погружения 42°.

При анализе геометрических характеристик кинк-зон на третьем участке было выделено 15 левосторонних и 9 правосторонних кинк-зон (рис. 4, а), образующих

Рис. 3. Реконструкция поля напряжения в Кокджотском блоке по данным замеров шарниров присдвиговых складок и шарниров разно ориентированных мелких складок (см. табл. 1):

а — направление поверхности сместителя (слоистость структуры в данном случае) показана черной линией, направление перемещения висячего блока (перпендикуляр к шарниру складки) показано черной стрелкой; б — направление локальных осей сжатия (синий кружок) и растяжения (красный кружок), области сжатия и растяжения показаны синим и красным цветом соответственно; в — направление осей сжатия (синий кружок и синие стрелки), растяжения (красный кружок) и промежуточной оси (черный кружок), белое поле на стереограмме — квадрант сжатия, серое — квадрант растяжения. Сетки Шмидта, проекция нижней полусферы

б

а

в

Рис. 4. Реконструкция поля напряжения Кокджотском блоке по данным замеров сопряженной системы кинк-зон (см. табл. 2):

а—в — сетки Шмидта, проекция нижней полусферы: а — направления шарниров складок левосторонних и правосторонних кинк-зон показаны треугольниками оранжевого и зеленого цветов; б— усредненные направления трендов левосторонних и правосторонних кинк-зон показаны пунктирными линиями оранжевого и зеленого цветов; в — биссектрисы острого и тупого углов показаны сплошными линиями красного и черного цветов, синие стрелки отображают направление оси сжатия

б

а

в

сопряженную систему (рис. 4, б), аналогичную приведенной на рис. 2. Напряженно-деформированное состояние (рис. 4, в) характеризуется субгоризонтальным положением осей сжатия (а3) и растяжения (а1), при их запад-северо-западной и субмеридиональной ориентации соответственно, а также субвертикальным положением промежуточной оси (а2), что определяет обстановку сдвига (Гзовский, 1975; Бо88еп, 2016).

5. Обсуждение результатов

Возраст деформаций покровных пластин Малого Карату определяется по возрасту соскладчатых гранитоидов — 451 ± 3 млн лет (К—Аг-датирование) и 447 ± 4 млн лет (ИЬ—8г-датирование), что соответствует позднему ордовику (Алексеев, 1993; А1ехе1еу е! а1., 2009). Выделенное поле напряжений на первом и втором участках работ характеризуется горизонтальным сжатием в северо-восточном направлении при субвертикальном направлении оси растяжения. Таким образом, сжатие ориентировано перпендикулярно северо-западному простиранию региональной структуры, сформировавшейся на наиболее ранних этапах каледонских деформаций и, вероятно, фиксирует поле напряжений, существовавшее при становлении покровно-надвиговой структуры. Сдвиговое поле напряжений на третьем участке работ характеризуется запад-северо-западным направлением оси сжатия, и возраст обусловившего его появление тектонического события неочевиден. В частности, полученная ориентация оси сжатия может фиксировать изгиб Байджансайского разлома, ограничивающего кокджотский горст с юго-запада (см. рис. 1) при левосдвиговых перемещениях по разлому, и в этом случае наблюдаемое поле напряжений соответствует уже не региональному полю напряжений, а локальному. Альтернативная интерпретация тектонических событий состоит в том, что данная кинематика разрывных нарушений соответствует герцинскому этапу деформаций с общим сжатием в субширотном направлении (А1ехе1еу е! а1., 2009).

6. Заключение

На основании проведенного исследования получены новые данные о напряженно-деформированном состоянии Кокджотского блока Малого Каратау. При изучении малых структурных форм во флишоидных толщах кокджотской серии выделены два поля напряжений. Первое из них характеризуется горизонтальным сжатием в северо-восточном направлении и соответствует позднеордовикским деформациям, проявленным в северо-западной, а также в центральной частях плато Кокджот. Второе поле характеризуется запад-северо-западной ориентацией оси сжатия при субвертикальном положении промежуточной оси и может соответствовать герцинским деформациям в юго-восточной части исследуемой территории.

Литература

Алексеев, Д. В., 1993. Тектоника Малого Каратау (Южный Казахстан). иЯЬ: Ьйр^/еаЛЬрареге.пе!/

1ек1отка-та1одо-кага1аи-уи2Ьпуу-ка2аЬ81ап (дата обращения: 05.05.2019). Алексеев, Д. В., Быкадоров, В. А., Волож Ю. А., Сапожников Р. Б., 2017. Кинематический анализ юрских грабенов Южного Тургая и роль мезозойского этапа в истории Каратау-Таласо-Ферганского сдвига (Южный Казахстан и Тянь-Шань). Геотектоника 2, 3-20. Буртман, В. С., 2006. Тянь-Шань и Высокая Азия: Тектоника и геодинамика в палеозое. Геос, Москва. Гзовский, М. В., 1956. Соотношение между тектоническими разрывами и напряжениями в земной

коре. Разведка и охрана недр 11, 7-22. Гзовский, М. В., 1975. Основы тектонофизики. Наука, Москва.

Геология и металлогения Каратау. Т. 1, 1986 / Абдулин, Д. А. (под ред.). Наука, Алма-Ата. Гущенко, О. И., 1973. Анализ ориентировок сколовых тектонических смещений и их тектонических смещений и их тектонофизическая интерпретация при реконструкции палеонапряжений. Доклады АН СССР 210(2), 331-334.

Еганов, Э. А., Советов Ю. К., 1979. Каратау — модель региона фосфоритонакопления. Наука, Новосибирск.

Парфенов В. Д., 1984. К методике тектонофизического анализа геологических структур. Геотектоника 1, 60-72.

Паталаха, Е. И., Гиоргобиани, Т. В., 1975. Структурный анализ линейной складчатости на примере хребта Каратау (каледонский цикл). Наука, Алма-Ата.

Ребецкий, Ю. Л., 1997. Реконструкция тектонических напряжений и сейсмотектонических деформаций: методические основы, поле современных напряжений Юго-Восточной Азии Океании. Доклады Академии наук 354(1), 101-104.

Рекашова, М. В., Москаленко, А. Н., 2017. Реконструкция поля палеонапряжений в зоне Главного Каратаусского разлома, в: Материалы V Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А. П. Карпинского. ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург, 112-115.

Соловьев, А. В., 2008. Изучение тектонических процессов в областях конвергенции литосферных плит, в: Методы трекового и структурного анализа. Наука, Москва.

Худолей, A. К., Алексеев, Д. В., Дюфрейн, С. Э., Дегтярев, К. Е., Летникова, Е. Ф., 2018. Новые данные о возрастах обломочных цирконов из кокджотской серии и большекаройской свиты Малого Каратау (Южный Казахстан). Доклады Академии наук 479(2), 179-182.

Шерман, С. И., Днепровский, Ю. И., 1989. Поля напряжений земной коры и геолого-структурные методы их изучения. Наука, Новосибирск.

Anderson, E. M., 1905. The dynamic of faulting. Transactions of the Edinburgh Geological Society 8(3), 387-402.

Angelier, J., 1984. Tectonic analysis of fault slip data sets. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 89, 5835-5848.

Alexeiev, D. V., Cook, H. E., Buvtyshkin, V. M., Golub, L. Ya., 2009. Structural Evolution of the Ural — Tian Shan Junction: a View from Karatau Ridge, South Kazakhstan. Comptes Rendus Geoscience 341(2-3), 287-297.

Allmendinger, R. W., Cardozo, N., Fisher, D., 2012. Structural geology algorithms: Vectors and tensors in structural geology. Cambridge University Press, Cambridge.

Angelier, J., 1984. Tectonic analysis of fault slip data sets. J. Geophys. Res.: Solid Earth 89, 5835-5848.

Angelier, J., Mechler, P., 1977. Sur une methode graphique de recherche des contraintes principals egalement utilizable en tectonique et en seismologie: la methode des diedres droits. Bulletin de la Société Géologique de France 19(6), 1309-1318.

Bankwitz, P., Bankwitz, E., 1984. Die Symmetrie von Klftoberflaechen und ihre Nutzung fëreine Palaeos-pannunganalyse. Zeitschrift fuir Geologische Wissenschaften 12, 305-334.

Cowan, D., Brandon, M., 1994. A symmetry-based method for kinematic analysis of large-slip brittle fault zones. American Journal of Science 294, 257-306.

Degtyarev, K. E., Yakubchuk, A. S., Tretyakov, A. A., Kotov, A. B., Kovach, V. P., 2017. Precambrian Geology of the Kazakh Uplands and the Tien Shan: an Overview. Gondwana Research 47, 44-75.

Fossen, H., 2016. Structural Geology. Cambridge University Press, Cambridge.

Hansen, E., 1971. Methods of Deducing Slip-Line Orientations from the Geometry of Folds. In: Strain Facies. Minerals, Rocks and Inorganic Materials (Monograph Series of Theoretical and Experimental Studies). Springer, Berlin, Heidelberg.

Marrett, R. A., Allmendinger, R. W., 1990. Kinematic analysis of fault-slip data. Journal of Structural Geology 12, 973-986.

Marshak, S., Mitra, G., 1988. Basic Methods of Structural Geology. Englewood Cliffs, Prentice Hall.

Ramsay, J. G., Huber, M. I., 1983. The techniques of modem structural geology: Strain analysis. Academic press.

Статья поступила в редакцию 13 ноября 2018 г.

Статья рекомендована в печать 18 марта 2019 г.

Контактная информация:

Москаленко Артем Николаевич — artemmn@gmail.com Рекашова Мария Владимировна — oct2894@gmail.com

Reconstruction of the paleostress field of the Kokdjot Block,

Malyi Karatau ridge

A. N. Moskalenko1, M. V. Rekashova2

1 St. Petersburg State University,

7-9, Universitetskaya nab., 199034, St. Petersburg, Russian Federation

2 Benta LLC, 22, ul. Yakubovicha, St. Petersburg, 190000, Russian Federation

For citation: Moskalenko A. N., Rekashova M. V. (2019). Reconstruction of the paleostress field of the

Kokdjot Block, Malyi Karatau ridge (South Kazakhstan). Vestnik of Saint Petersburg University. Earth

Sciences, 64

Paleozoic fields of the Kokdjot Block, Malyi Karatau ridge (South Kazakhstan) were reconstructed as a result of a detailed structural study. The main role in the structure of the Early Paleozoic complex of Malyi Karatau is played by large thrust plates composed of terrigenous Precambrian deposits and Cambrian and Ordovik carbonates. In the formation of the Caledonian structure of Malyi Karatau, four stages of deformation were distinguished. The first stage is characterized by the thrust of tectonic plates on each other in the southwest direction with amplitudes up to 15-20 km; the second is characterized by the formation of longitudinal folds of the northeastern vergence and longitudinal uplifts; the third is characterized by diagonal shifts and the folded forms associated with them; and the fourth is characterized by the development of longitudinal cleavage of the northwestern strike and accompanying shear folds in the most compressed parts of the structure. Kink-bands and fold-axes were used to indicate stress field reconstruction. Study areas of the Kokdjot Block are located from the northwest to the southeast of the Kokdjot plateau and are characterized as both clastic sedimentary rocks of greenschist and phyllite facies of metamorphism, and clastic and carbonate sedimentary rocks. Two stress fields have been identified as corresponding to Caledonian (Late Ordovician) and Hercynian deformations. The earlier tectonic event is characterized by horizontal compression of the northeastern trend, and the later tectonic event is characterized by the shear stress field at the west-north-west trend of the compression axis.

Keywords: Kokdjot Block, Malyi Karatau ridge, stress field.

References

Alexeiev, D. V., 1993. Tektonika Malogo Karatau

Alexeiev, D. V., Bykadorov, V. A., Volozh, Yu. A., Sapozhnikov, R. B., 2017. Kinematicheskii analiz iurskikh grabenov Iuzhnogo Turgaia i rol' mezozoiskogo etapa v istorii Karatau-Talaso-Ferganskogo sdviga (Iuzhnyi Kazakhstan i Tian'-Shan') [Kinematic Analysis of Jurassic Grabens of Southern Turgai and the Role of the Mesozoic Stage in the Evolution of the Karatau-Talas-Ferghana Strike-Slip Fault, Southern Kazakhstan and Tian Shan]. Geotektonika [Geotectonics] 2, 3-20.

Alexeiev, D. V., Cook, H. E., Buvtyshkin, V. M., Golub, L. Ya., 2009. Structural Evolution of the Ural — Tian Shan Junction: a View from Karatau Ridge, South Kazakhstan. Comptes Rendus Geoscience 341(2-3), 287-297.

Allmendinger, R. W., Cardozo, N., Fisher, D., 2012. Structural geology algorithms: Vectors and tensors in structural geology. Cambridge University Press, Cambridge.

Anderson, E. M., 1905. The dynamic of faulting. Transactions of the Edinburgh Geological Society 8(3), 387-402.

Angelier, J., 1984. Tectonic analysis of fault slip data sets. J. Geophys. Res.: Solid Earth 89, 5835-5848.

Angelier, J., Mechler, P., 1977. Sur une methode graphique de recherche des contraintes principals également utilizable en tectonique et en seismologie: la methode des diedres droits. Bulletin de la Société Géologique de France 19(6), 1309-1318. Bankwitz, P., Bankwitz, E., 1984. Die Symmetrie von Klüftoberflaechen und ihre Nutzung füreine Palaeos-

pannunganalyse. Zeitschrift für Geologische Wissenschaften 12, 305-334. Burtman, V. S., 2006. Tian'-Shan' i Vysokaia Aziia: Tektonika i geodinamika v paleozoe [Tien Shan and High

Asia: Tectonics and Geodynamics in the Paleozoic]. Geos Publ., Moscow. (In Russian) Cowan, D., Brandon, M., 1994. A symmetry-based method for kinematic analysis of large-slip brittle fault

zones. American Journal of Science 294, 257-306. Degtyarev, K. E., Yakubchuk, A. S., Tretyakov, A. A., Kotov, A. B., Kovach, V. P., 2017. Precambrian Geology of

the Kazakh Uplands and the Tien Shan: an Overview. Gondwana Research 47, 44-75. Eganov, E. A., Sovetov, Yu. K., 1979. Karatau — model' regiona fosforitonakopleniia [Karatau — Model of

Phosphorite Accumulation Region]. Nauka Publ., Novosibirsk. (In Russian) Fossen, H., 2016. Structural Geology. Cambridge University Press, Cambridge.

Geologiia i metallogeniia Karatau [Geology and metallogeny of the Karatau] / Abdulin, A. A. (ed.), 1986.

Science of the Kazakhstan's USR. (In Russian) Gushenko, O. I., 1973. Analiz orientirovok skolovykh tektonicheskikh smeshchenii i ikh tektonicheskikh smeshchenii i ikh tektonofizicheskaia interpretatsiia pri rekonstruktsii paleonapriazhenii [Analysis of the orientations of faults and joints and their tectonic displacements during the reconstruction of the paleostress field]. Doklady Akademii nauk SSSR [Doklady of the Academy of Sciences of the USSR. Earth Science Sections] 210(2), 331-334. (In Russian) Gzovskii, M. V., 1956. Sootnoshenie mezhdu tektonicheskimi razryvami i napriazheniiami v zemnoi kore [Relationship between faults and stress]. Razvedka i okhrana nedr [Prospect and protection of mineral resources] 11, 7-22. (In Russian) Gzovskii, M. V., 1975. Osnovy tektonofiziki [Tectonophysics]. Science Publ., Moscow. (In Russian) Hansen, E., 1971. Methods of Deducing Slip-Line Orientations from the Geometry of Folds. In: Strain Facies. Minerals, Rocks and Inorganic Materials (Monograph Series of Theoretical and Experimental Studies). Springer, Berlin, Heidelberg. Khudoley, A. K., Alexeiev, D. V., DuFrane, S.A., Degtyarev, K. E., Letnikova, E. F., 2018. Novye dannye o voz-rastakh oblomochnykh tsirkonov iz kokdzhotskoi serii i bol'shekaroiskoi svity Malogo Karatau (Iuzh-nyi Kazakhstan) [New Data on the Age of Detrital Zircons from the Kokdjot Group and Bolshekaroi Formation, Malyi Karatau (Southern Kazakhstan)]. Doklady Akademii nauk [Doklady Earth Sciences] 479(2), 179-182. (In Russian) Marrett, R. A., Allmendinger, R. W., 1990. Kinematic analysis of fault-slip data. Journal of Structural Geology 12, 973-986.

Marshak, S., Mitra, G., 1988. Basic Methods of Structural Geology. Englewood Cliffs, Prentice Hall. Parfenov, V. D., 1984. K metodike tektonofizicheskogo analiza geologicheskikh struktur [To the method of tectonophysical analysis of geological structures]. Geotektonika [Geotectonics] 1, 60-72.

Ptalaha, E. I., Georgobiany, T. V., 1975. Strukturnyi analiz lineinoi skladchatosti na primere khrebta Karatau (kaledonskii tsikl) [Structural analysis of linear folding on the example of the Karatau Range (Caledonian cycle)]. Science Publ., Alma-Ata. (In Russian) Ramsay, J. G., Huber, M. I., 1983. The techniques of modem structural geology: Strain analysis. Academic press.

Rebetsky, Yu. L., 1997. Rekonstruktsiia tektonicheskikh napriazhenii i seismotektonicheskikh deformatsii: metodicheskie osnovy, pole sovremennykh napriazhenii Iugo-Vostochnoi Azii Okeanii [Reconstruction of the tectonic stresses and seismotectonic deformations: methodological foundations, the field of modern stresses of Southeast Asia, Oceania]. Doklady Akademii nauk [Doklady Earth Sciences] 354

Sherman, S. I., Dneprovsky, Yu. I., 1989. Polia napriazhenii zemnoi kory i geologo-strukturnye metody ikh izucheniia [Stress fields of the earth's crust and geological and structural methods for studying them]. Science Publ., Novosibirsk.

Received: November 13, 2018 Accepted: March 18, 2019

Author's information:

Artem N. Moskalenko — artemmn@gmail.com Mariya V. Rekashov — oct2894@gmail.com