Строение и генезис Тастысайской кольцевой структуры (Южные Мугоджары)

УДК 551.243

Е. А. Слободчиков

СТРОЕНИЕ И ГЕНЕЗИС ТАСТЫСАИСКОЙ КОЛЬЦЕВОЙ СТРУКТУРЫ

Тастысайская кольцевая структура располагается в южной части Талдыкского гнейсо-мигматитового комплекса, слагающего юго-восточную часть Восточно-Мугоджарского поднятия. Центр структуры находится на левобережье среднего течения речки Ортакарасай, правого притока реки Иргнз.

Тастысайская кольцевая структура на периферии сложена преимущественно плагиогнейсами, а в центре — разгнейсованными диорито-подобными породами с гранитным ядром. Резкая (тектоническая) граница диоритогиейсов с окружающей их гнейсовой толщей, сходство внешнего облика диоритогиейсов с диоритами и габбро-диоритами, а также постепенный (через «переслаивание») переход диоритогиейсов в граниты центральной части структуры породили у ряда исследователей [1, 2, 6] представление о структуре как о сложной кольцевой интрузии габбро-гранитного состава.

Детальные структурные, петрографические и петрологические исследования показали, что Тастысайская кольцевая структура, представляя собой синформу зонального строения, является корнями глубоко эродированного гранито-гнейсового купола.

Тастысайская кольцевая структура (рис. 1) имеет вытянутую в меридиональном направлении овальную форму, достигая в широтном сечении 8 км. Южная и юго-восточная части структуры скрыты под кайнозойским чехлом рыхлых отложений. С запада кольцевая структура обрезана Берлинским разломом и контактирует по нему с вулканитами мугоджарской свиты. С севера и северо-востока она, постепенно вы-полаживаясь, переходит в линейноскладчатое основание Талдыкского гнейсо-мигматитового комплекса.

Периферическая часть кольцевой структуры, отделенная от внутренней системами диагональных разломов северо-западного и северовосточного простирания, сложена мигматизированными гнейсами и граннтогнейсами с подчиненными им прослоями мелкозернистых амфиболитов. Для этих пород характерны следующие минеральные ассоциации: кварц-|-плагиоклаз № 20—30+биотит; кварц+плагиоклаз № 25—30 + биотит+гранат; кварц +плагиоклаз № 15—20 +калиевый полевой шпат+биотит; роговая обманка + плагиоклаз № 36—46 + кварц. Плагиогнейсы и мелкозернистые (региональнометаморфические) амфиболиты этой части структуры не отличаются от аналогичных пород гнейсовой толщи остальной части Талдыкского комплекса (рис. 2).

На западе и северо-западе кольцевой структуры, на участках, наиболее удаленных от центра, фиксируется преимущественно юго-восточное падение пород, то есть к центру структуры. Однако здесь достаточно выразительно и линейно-складчатое строение толщ. Простирание развитых здесь асимметричных складок волочения ориентировано вдоль крыла структуры, а рисунок их в поперечном сечении имеет западную вергентность, что указывает на перемещение ядра структуры вверх к северо-западу. Аналогичная картина наблюдается и в северо-восточной части структуры, только здесь падение пород направлено к юго-западу, а складки волочения имеют северо-восточную вергентность, показывая перемещение ядра структуры вверх к северо-востоку.

Внутренняя часть кольцевой структуры, расположенная в клине, образованном разломами северо-восточного и северо-западного прости-

я, сложена комплексом диоритогнеисов с гранитным ядром в цент-Комплекс диоритогнейсов имеет сложное внутреннее строение, обус-~енное чередованием крупнозернистых меланократовых, мезо- и кократовых роговообманковых, биотит-роговообманковых гнейсов 1-?фиболитов. Породы состоят из плагиоклаза № 20—30 (40—60%), -зеленой роговой обманки (20—40%). бурого биотита (до 15%) и

0 12 3 4км

-1-1 I_1

Геологический разрез по линии а-б

Рис. 1. Схематическая литолого-структурная карта Тастысайской кольцевой —руктуры:

/—чехол рыхлых образований неоген-четвертичного возраста; 2 — силурийская система, I .годжарскап свита: 3 — неэасчлеиенные архсй и ранний протерозой; Метаморфнзованные 5 условиях фации альмандиновых амфиболитов осадочные и вулканогенные отложения: «— плагногнейсы. граннтогнейсы и амфиболиты: 5 — диорнтсгнейсы дегранитизированного зовании; 6 — слабо дифференцированные базальты, андезито-базальты и их туфы; 7 — натектнческие граниты кольцевой структуры; 4 — гранитоиды вулкано-плутоинческого ком-—екса; 9 — жильные образования Ортакарасайского дайкового пояса: гранит-порфиры, сие-гг-яорфиры, афириты кислого и среднего состава: 10 — кварц-полевошпатовые метасома-// — разрывные нарушения; 12 — на плане — структурные линии, от дешифрированные > аэрофотоснимкам; на разрезе — структурные линии, отражающие предполагаемое залега-"( пород на глубине: !Я - элементы залегания гнейсоватости: 14 — то же самое с указали направления погружения агрегатной линейности: 15 — складки волочения

^эца. Среди диоритогнейсов конформно их гнейсоватости часто разеваются скиалиты биотитовых и роговообманково-биотитовых пла-.гнейсов и мелкозернистых амфиболитов. Переходы между всеми взновидностями пород обычно постепенные.

Местами в диорнтогнейсах просматриваются теневые сложнопере-~ые полосчатые текстуры (рис. 3), отражающие интенсивную дис-

лоцированность пород субстрата, по которым были образованы диори-тогнейсы.

Крупнозернистые структуры и часто такснтовые текстуры диорито-гнейсов резко отличают их от региональнометаморфических мелкозернистых амфиболитов. По внешнему облику они напоминают базифика-

ты гнейсо-амфиболитовой толщи северной части Тал-дыкского комплекса, сформировавшиеся комплементарно и в связи с процессами гранитизации, проявившимися в пределах нескольких купольных структур. Однако природа образования их различна: если базификаты формируются за счет прив-носа в региональнометамор-фические амфиболиты или плагиогнейсы фемических компонентов, то диорито-гнейсы образуются при выносе кремнезема, натрия и калия при инертном поведении глинозема. Это отражается на диаграмме нормативных составов (см. рис. 2), где проекции составов диоритогнейсов располагаются в стороне от тренда амфиболитов (регионально-метаморфических и базифи-катов) и плагиогнейсов, отклонившись в сторону вершины Ь диаграммы, что указывает на повышенное содержание в них глинозема и щелочно-земельных элементов.

Гнейсоватость пород комплекса диоритогнейсов в плане располагается концентрически и погружается под крутыми углами (45—70°) в направлении центра структуры.

В толще диоритогнейсов развито большое количество дайкообраз-ных и линзообразных тел двуполевошпатовых гранитоподобных пород мощностью от десятков сантиметров до нескольких десятков метров и протяженностью до нескольких сотен метров.

Эти гранитоподобные породы состоят из кварца (30—40 %), альбит-олигоклаза № 10—15 (40—50 %), нерешетчатого калиевого полевого шпата (10—30%) и биотита (до 3%)- Взаимоотношения калиевого полевого шпата с олигоклазом реакционные: калишпат более поздний.

Гранитоподобные породы залегают конформно гнейсоватости диоритогнейсов и имеют с ними постепенные переходы через биотит-рогово-обманково-олигоклазовые образования. Количество и размеры тел гранитоподобных пород закономерно увеличиваются к центру кольцевой структуры. Согласное с гнейсоватостью залегание тел гранитоподобных пород и постепенные переходы от них к диоритогнейсам (без эндо- и экзоконтактовых изменений) позволяют предположить метасоматиче-кую природу этих пород.

В самом центре Тастысайской кольцевой структуры располагается овальный массив гранитов размером 1x1,5 км, вытянутый в меридиональном направлении. По данным дешифрирования аэрофотоснимков в нем, так же, как и во вмещающих его диоритогнейсах, проявляется

Рис. 2. Диаграмма состава гнейсов и амфиболитов Талдыкского гнейсо-мнгматитового комплекса

/ — проекции состава региональнометаморфических амфиболитов; 2 — проекции состава амфиболитов базификатов; 3 — проекции состава днорнтогнейсов дегранитизированного основания Тастысайской кольцевой структуры; 4 — проекции состава плагиогнейсов; 5 — проекции состава амфиболовых гнейсов

к -центрическая неоднородность, а во время полевых исследований в » .точном контакте наблюдался постепенный переход диоритогнейсов I граниты через «переслаивание».

Породы массива представлены кали-натровыми гранитами и со-воят из плагиоклаза № 15—20 (30—40 %), кварца (30—35 %). кали-

3 л В

/\ /\ л л л /\ л /Ч

л /\ /ч л Л .л ........./Ч Л /ч Л /\

0 1 2м

1 I »

^ш&шшшть

Рис. 3. Реликтовая плойчатая текстура в диоритогней-

сах

I — мсэократовый лиоритогнейс: 2 — меланократовый диорито-гнсйс; 3 — плагногранитогнейс; 4 — крупнозернистый лейкократовый диоритогнсйс

~~.ата (25—30 %) и небольшого количества бурого биотита, иногда мусковита. В периферической части интрузивного тела в гранитах наблюдается замещение среднезернистого агрегата первичной породы крупнолейстовым олигоклазом и свежим непелитизированным кали-шпатом. Калишпат развивается в ассоциации с новообразованным кварцем. Эти изменения первичной породы логично увязываются с минеральным составом и реакционными взаимоотношениями олигоклаза и калиевого полевого шпата в дайкообразных гранитоподобных породах. залегающих среди диоритогнейсов конформно описываемому граннтно-му телу. Наложенную олигоклазизацию первичного двуполевошпато-вого гранита можно сопоставить с процессом образования кварц-олиго-клазовых метасоматитов, залегающих среди диоритогнейсов, а последующую калишпатизацию гранитов с калишпатизацией, накладывающейся и на кварц-олигоклазовые метасоматиты. Кстати, местами среди диоритогнейсов наблюдаются случаи, когда олигоклазизация и кали-шпатизация несколько разобщены пространственно. В таких случаях на кварц-олигоклазовые метасоматиты натрового этапа, залегающие согласно с гнейсоватостью диоритогнейсов и имеющие с ними постепенные переходы, с резкими границами накладываются кварц-калишпа-товые метасоматиты калиевого этапа.

Необходимо отметить, что в западной части кольцевой структуры кварц-олигоклаз-калишпатовые метасоматиты локализованы в секущих линейных структурах, наследующих зоны бластокатаклазитов сев.-вос-точного простирания. Приуроченность их к зонам дислокационного метаморфизма наложила отпечаток на структуры и текстуры порол. Присутствующий в породах в небольшом количестве биотит сгруппирован в сильно вытянутые мелкие петробласты, имеющие строгую линейную ориентировку. Структуры пород обычно мелкозернистые деформа-

ционные. Зерна кварца преимущественно вытянуты в одном направлении, характеризуются взаимным прорастанием и обладают волнистым погасанием. Ближе к периферическим частям зоны в породах встречаются реликты бластомилонитовых структур. На периферии зоны кварц-альбит-калишпатовые метасоматиты через бластомилониты и бласто-катаклазиты переходят в регионально метаморфнзованные породы. Состав метасоматических пород: кварц (40—50 %), нерешетчатый кали-шпат (20—40 %), олигоклаз (10—15 %). биотит (1—3%).

Южная часть Тастысайской кольцевой структуры в направлении с юго-востока на северо-запад пересечена дайковым поясом шириной около 4 км. Пояс сложен дайками фельзит-порфиров, гранит-порфиров, мелко- и среднезернистых гранитов, реже сиенитов, сиенит-порфиров, мелкозернистых биотитовых и роговообманковых лампрофиров. Наиболее древними из перечисленных являются дайки фельзит-порфиров, гранит-порфиров и гранитов. В ряде случаев наблюдались пересечения их дайками сиенит-порфиров и сиенитов. Самыми поздними являются дайки лампрофиров. Наблюдается примечательная закономерность в пространственном расположении даек разного состава. Дайки фельзит-порфиров слагают дайковый пояс в крайней его северо-западной части, выходя из гнейсовой толщи в силурийский вулканогенный комплекс. К юго-востоку, около границы гнейсовой толщи с диоритогнейсовой, дайки порфиров постепенно замещаются гранит-порфирами, испытывая более полную раскристаллизацию. Внутри диоритогнейсовой толщи, но еще на некотором расстоянии от массива гранитов, встречаются дайки биотитовых гранитов, сиенит-порфиров и сиенитов. Вблизи гранитного массива (ближе 1 км) дайки гранитов и сиенитов не встречаются. В противовес им дайки лампрофиров пересекают насквозь центральную часть кольцевой структуры, не проникая только в гранитный массив. Изменения структуры пород в зависимости от расположения их относительно центра кольцевой структуры не наблюдается. Необходимо добавить, что дайки всех видов пересекают тела кварц-олигоклаз-кали-шпатовых метасоматитов, как концентрические, так и из линейной зоны северо-восточного простирания.

Приведенные особенности строения Тастысайской кольцевой структуры, характер взаимоотношений слагающих пород позволяют восстановить условия ее формирования.

Метаморфические и структурные преобразования пород в пределах рассматриваемой структуры были вызваны проявлениями флюидного сиалического плутонометаморфизма, наложившегося на продукты ранее проявившегося блокового сиалического плутонометаморфизма *. Вопросы геологии и условий проявления блокового сиалического плутонометаморфизма рассмотрены в [1, 2, 4, 5, 7] и здесь не приводятся. В результате проявления метаморфических процессов, вызванных притоком глубинных флюидов в зону пересечения крупных разломов северо-восточного (отражением которого возможно является зона метасоматитов по бластокатаклазитам) и северо-западного простирания (отражением которого является дайковый пояс), была сформирована Тасты-сайская диаппроидная структура диаметром около 8 км. Формирование структуры происходило в 2 этапа.

На прогрессивном этапе флюидного плутонометаморфизма осуществлялись минеральные преобразования на уровне фации альмандн-новых амфиболитов, о чем говорят ассоциации минералов: кварц+пла-

* Сиалическии плутономета.морфизм может быть разделен на блоковый —вызванный перемещением в верхние структурные этажи ремобилизованных блоков кристаллического фундамента, флюидный — вызванный переносом тепла мощными флюидными потоками, и п л у т о н и ч с с к и й —обусловленный внедрением крупных интрузивных масс.

иоклаз № 15—20 + калиевый полевой шпат + бнотит; роговая обман-•:а +плагиоклаз № 36—46 +кварц. В связи с изофациалыюстыо преобразований обоих типов метаморфизма (блокового и флюидного) прове-:ти границу между их образованиями не представляется возможным.

Сопровождающие плутонометаморфизм процессы анатексиса и гранитизации, а также связанное с ними разуплотнение пород вызвали эормирование купольной структуры с гранитным расплавом в центре. Перемещение гранитного расплава было, видимо, значительным, поскольку массив приобрел каплевидную форму. Выплавка анатектиче-:кого расплава и гранитизация окружающих (в основном эродированных) пород привели к дегранитизации пород основания купола и формирования по плагиогнейсам диоритогнейсов с пониженными содержаниями кремнезема, калия и натрия и повышенными содержаниями инертного глинозема и щелочноземельных элементов.

На регрессивном этапе флюидного плутопометаморфизма в породах ;иапира проявились процессы кислотного выщелачивания на уровне ми--роклин-альбит-кварцевой субфации полевошпат-кварцевой фации. В диоритогнейсах эти процессы привели к формированию согласных с гнейсоватостыо мнкроклин-альбит-кварцевых линзообразных тел, конформно огибающих гранитное ядро структуры, а на периферии структуры— линейной зоны таких же метасоматитов.

После прекращения действия процессов кислотного выщелачивания купольная структура была пересечена поясом даек фельзит-порфиров и сиенит-порфиров. Поскольку центральная часть диапира была еще «горячей», то высокая пластичность пород препятствовала разрывооб-разованию и дайки здесь не формировались. На некотором удалении от центра структуры, где породы были еще достаточно прогреты, но уже могли подвергаться разрывообразованию, расплавы гранитного и сиенитового состава остывали медленней, могли полностью раскристалли-зоваться и сформировали дайки гранитов и сиенитов. В более позднее рремя, после полного остывания купола, он еще раз был пересечен уже насквозь поясом даек лампрофиров. пространственно наследующих более ранний пояс даек гранитоидов и сиенитов.

Время проявления флюидного сиалического плутонометаморфизма принимается средне-верхнепалеозойским на основании взаимоотношений его с комплексом даек, возраст которого оценивается М. А. Гаррис в 270—250 млн. лет [3].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК

1. Бирюков В. М. Петрологические особенности дискордантных интрузий Южных Мугоджар // Вопросы .петрологии и геохимии гранитоидов Урала: Тр. Йн-та геол. и геох. УНЦ АН СССР. вып. 122,—Свердловск, 1975,—С. 113—125.

2. Бирюков В. М. Петрология гнейсово-магматитовых комплексов Восточно-Мугод-жарского поднятия: Автореф. дис. ...канд. геол.-мин. наук.— Л., 1979.—26 с.

3 Гаррис М. А. Этапы магматизма и метаморфизма в доюрской истории Урала и Прнуралья.— М.: Наука, 1977,—295 с.

4. Кенльман Г. А. Магматитовые комплексы подвижных поясов.— М.: Недра, 1974.—183 с.

5 Миловский А. В. и др. Докембрий и нижний палеозой Западного Казахстана.— М.: Изд-во Моск. ун-та, 1977,—268 с.

6. Старков В. Д., Знаменский Н. Д. Граннтоидный магматизм Восточно-Мугоджар-ского поднятия.— М.: Наука, 1977.—129 с.

7. Хайбуллин Р. Р. Региональный метаморфизм и гранитизация пород докембрий-ского фундамента Восточно-Мугоджарского антнклинория: Автореф. дис.... канд. геол-мин. наук,—Алма-Ата, 1981.—22 с.