Алтае-саянская складчатая область

Алтае-Саянская складчатая область в современных координатах занимает юго-западное обрамление Сибирской платформы и представляет собой одну из крупнейших горно-складчатых систем Центральной Азии. Она охватывает территорию Салаира, Кузбасса, Кузнецкого Алатау, Рудного и Горного Алтая, Горную Шорию, Западный Саян, Восточный Саян, Туву и Хакасию. В геотектоническом отношении область является западной частью Алтае-Монголо-Охотского сегмента рифейско-палеозойского Центрально-Азиатского складчатого пояса. Область располагается в районе смены субмеридионального - Уральского простирания на субширотное - Монголо-Охотское. На северо-востоке она граничит по Главному Восточно-Саянскому разлому с Енисейско-Саянской складчато-покровной областью, а на юго-западе по Восточно-Чингизскому разлому с палеозойской складчатой областью Казахского нагорья. На юго-востоке складчатые структуры Алтае-Саянской области продолжаются в Монголию и Северный Китай, а на северо-западе скрываются под чехлом мезо-кайнозойских отложений Западно-Сибирской плиты. Это сложно-построенная рифейско-палеозойская аккреционно-коллизионная структура, состоящая из множества террейнов (микроконтинентов, фрагментов островных дуг, океанических островов) сформированная в результате развития Палеоазитаского океана. В силу своего аккреционно-коллизионного происхождения Алтае-Саянская складчатая область имеет мозаичное тектоническое строение с большим количеством разноориентированных разрывных нарушений. Главной отличительной чертой ее тектонического строения является разнонаправленность и торцевое сочленение отдельных региональных структурных элементов. В большей степени такое строение связано с крупноамплитудным смещением структур по разломам сдвиговой природы, разнонаправленностью и неодноактностью процессов аккреции и коллизии.

Наиболее древние образования складчатой области слагают структуры Дербинского и Тувино-Монгольского (Сангиленского) массивов. Комплекс основания массивов представлен полиметаморфическим комплексом метапелитов с региональным метаморфизмом кианитового типа. Возраст этих образований в настоящее время оценивается как средне-позднерифейский. Комплекс чехла выполнен мраморами и кристаллическими сланцами. Возраст формирования чехла соответствует второй половине позднего рифея. Его накопление происходило в режиме пассивной континентальной окраины.

Другим типичными примером пассивных окраин являются венд-кембрийские отложения Манского прогиба Восточного Саяна. Разрез прогиба представлен снизу вверх толщей красноцветных конгломератов, гравелитов и песчаников с прослоями доломитов рифея-венда. Вверх по разрезу они сменяются венд-среднекембрийским флишем и сменяющими их по латерали мелководными прибрежно-морские и рифовые образования. К комплексы, маркирующим режим пассивной континентальной окраины относят также карбонатно-терригенные породы ордовика-силура на западе Алтае-Саянской области. Здесь комплексы данного типа находится в сложных соотношениях с океаническими, островодужными и коллизионными образованиями, где латеральные и временные границы между ними не всегда четко устанавливаются.

Комплексы океанической коры представленные типичной офиолитовой ассоциацией и образованиями внутриокеанических вулканических поднятий или подводных гор (типа гайотов или симаунтов) в Алтае-Саянской области группируются в несколько разновозрастных, омолаживающихся в сторону от Сибирского кратона зон, что отражает последовательность наращивания континента за счет причленения к нему разных структур палеоокеанического бассейна. Фрагменты офиолитовых разрезов, нередко заключенные в серпентинитовом меланже, образуют пояса и ареалы во внешних аккреционных структурах островных дуг и в задуговых бассейнах. Наиболее древняя, предположительно довендская, зона реставрируется вдоль южной и юго-западной окраины Сибирского кратона (вдоль Главного разлома Восточного Саяна). Более молодая (каледонская) зона распространения океанических комплексов располагается юго-западнее докембрийской. Наиболее полный разрез этих офиолитов сохранился в Куртушибинском поясе, входящем в аккреционную призму раннепалеозойской Северосаянской осторовной дуги. Он представлен пакетом пластин вулканогенных и осадочных пород среди которых наибольшим распространением пользуются гипербазиты, габброиды, диабазы, слагающие комплекс параллельных даек и дайко-силловый комплекс, а также эффузивы. Фрагменты офиолитовой ассоциации сохранились также в Борусском поясе Западного Саяна, в Горном Алтае (Чаган-Узунский массив, Теректинский пояс), а также фрагментарно распространены в пределах Западно-Тувинской и Каахемской зон Тувы, западных склонов Кузнецкого Алатау и Салаире. Такая фрагментарность обусловлена позднекаледонской и герцинских сдвиговой тектоникой.

Палеоостроводужные комплексы, включающие образования собственно магматических дуг, аккреционных призм, преддуговых и задуговых бассейнов, занимают более 1/3 всей территории Алтае-Саянской складчатой области и составляют ее каркас. По существу, Алтае-Саянская складчатая область представляет собой коллаж островодужных террейнов. В структуре области выделяются фрагменты нескольких разновозрастных палеоостроводужных систем, омолаживающихся в юго-западном направлении.

Довендская островодужная система, которую можно связывать с ранним этапом развития Палеоазиатского океана представлена на окраине Сибирского кратона. Комплексы этой системы на юго-востоке Восточного Саяна надстраивают офиолитовый разрез и содержат породы бонинитовой серии, являющиеся индикатором примитивных островных дуг, формировавшихся на коре океанического типа. Офиолиты и бонинитсодержащие комплексы участвуют в покровно-чешуйчатой структуре вместе с туфогенно- и карбонатно-терригенными, иногда флишоидными, толщами. В центральной части Восточного Саяна островодужные комплексы присутствуют среди сложной ассоциации вулканогенных (местами с гипербазитами и серпентинитовым меланжем), обломочных и карбонатных пород, слагающих тектонические клинья и пластины в зоне Главного разлома. Основная часть островодужных комплексов принадлежит раннепалеозойскому этапу развития Палеоазиатского океана. Большинство этих комплексов сосредоточена в центральной части складчатой области. Фрагменты венд-кембрийских островных дуг слагают полосу, протягивающуюся от Таннуольско-Хамсаринской зоны Тувы через Восточный и Западный Саяны в Кузнецкий Алатау, Горный Алтай и Cалаир. Степень сохранности большинства дуг уникальна для столь древних (каледонских) образований. Они представлены либо триадой (аккреционная призма, вулканическая дуга, задуговый бассейн), либо, как минимум, диадой (аккреционная призма, вулканическая дуга или вулканическая дуга - задуговый бассейн). Венд-раннекембрийские раннеостроводужные образования этого комплекса наиболее ярко представленные в Северосаянской зоне Западного Саяна, Курайской зоне Горного Алтая и Таннуольско-Хамсаринской зоне Тувы сложены продуктами толеитового вулканизма - базальтами и андезибазальтами, и местами дифференцированной базальт-андезит-дацит-риолитовой серией с существенной ролью пород кислого состава. В ассоциации с вулканогенными породами присутствуют пестроцветные вулканогенно-терригенные формации с подчиненной ролью кремнисто-глинистых и карбонатных отложений. Отличительной особенностью является присутствие вулканических бонинитовых серий, являющихся индикаторами примитивных островных дуг. Средне-позднекебрийские островодужные комплексы, наиболее ярко представленные в Салаире, Катунской части Горного Алтая, Кузнецком Алатау и отличаются более зрелым (известково-щелочным) вулканизмом, часто с большим количеством пирокластики, а также широким развитием мощных терригенные толщ с турбидитами и олистостромами во фронтальных (преддуговых) частях структур. С венд-кембрийской островодужной стадией связано формирование субдукционных габбро-гранитных интрузий. На площади они распространены крайне неравномерно, что подчеркивает нарушенность древнего структурного рисунка островодужной системы.

Герцинские островные дуги возникли в конце девона. Они принадлежат к Обь-Зайсанской складчатой системе и распространены в Рудном Алтае и Колывань-Томской зоне. На западе Алтае-Саянской области, в Рудном Алтае и смежных районах Иртыш-Зайсанской зоны смятия реставрируется латеральный ряд островодужных структур в которых поглащалась океаническая кора Иртыш-Зайсанского палеоокеанического бассейна. Субдукционные комплексы сформировались на девонской континентальной окраине в виде энсиалической островной дуги и окраинного моря. От Иртыш-Зайсанского палеоокеанического бассейна в направлении к Сибирскому континенту морские глинисто-песчаные, а затем олистостромовые комплексы верхнего девона - раннего карбона сформированные в глубоководном желобе и на его склонах сменяются типичной островодужной ассоциацией с преобладанием андезитов и дацитов. Дальше к северо-востоку вулканогенная толща замещается флишоидной терригенной и тефрогенной серией, которая формировалась с внутренней стороны дуги. Еще восточнее флиш сменяется глинисто-кремнистыми отложениями окраинного моря. Одновозрастные осадочные отложения позднего девона — раннего карбона в Колывань-Томской зоне слагают тектонические пластины, надвинутые на структуры Салаира и Кузнецкого прогиба. Верхний девон представлен здесь прибрежно-морскими пестроцветными песчано-глинистыми и карбонатно-терригенными отложениями. Нижний карбон сложены сероцветными флишоидными толщами глинисто-песчано-алевролитового состава с редкими прослоями и линзами известняков и вулканитов. Колывань-Томская зона в геодинамическом плане отвечает задуговому бассейну. С формированием Рудно-Алтайской островной дуги, последующей коллизией и закрытием Иртыш-Зайсанского бассейна связано внедрение гранодиорит-тоналитовых интрузий змеиногорского комплекса, распространенных почти исключительно в Рудном Алтае. С задуговыми зонами растяжения связаны верхнедевонские дайки и силлы базитового состава, широко распространенные на юго-востоке Рудного Алтая.

Коллизионные комплексы в пределах Алтае-Саянской области развиты на трех возрастных уровнях: позднерифейском, позднекембрийско-среднеордовикском и средне-позднекаменноугольном. Наиболее древний позднерифейский комплекс представлен на окраине Сибирской платформы (Присаянский прогиб). На коллизионном этапе здесь формировалась пестроцветная мелководная терригенная формация (оселковой серия) с конгломератами в основании и незначительным количеством карбонатных пород. Коллизионные образования кембро-ордовика распространены значительно шире и встречаются на территории почти всей Алтае-Саянской области. На востоке, в пределах Восточного Саяна, они образуют серию приразломных прогибов, выполненных грубообломочными отложениями (нарвская, баджейская свиты). Интрузивные породы образуют серию крупных (Беллыкский, Гарганский и др.) и множество более мелких массивов. В пределах Западного Саяна и Тувы, где коллизионные образования представлены пестроцветной сложно построенной терригенной формацией (аласугская серия) преобладают песчаники, алевролиты, конгломераты, глинистые сланцы. Редко присутствуют вулканогенные породы основного и кислого состава. Примером интрузивных образований в этих районах являются силурийские диорит-гранодиоритовый большепорожский комплекс Западного Саяна и диорит-граносиенит-гранитовый бреньский комплекс Тувы. Еще одна зона развития коллизионных комплексов протягивается вдоль западного склона Кузнецкого Алатау и на юге Горного Алтая. Образования комплекса слагают здесь также серию приразломных прогибов, выполненных терригенной и вулканогенно-терригенной пестроцветными формациями. Интрузивная составляющая представлена гранит-гранодиоритовой формацией ордовика.

Коллизионный комплекс позднепалеозойского возраста развит в Обь-Зайсанской складчатой системе и представлен серией приразломных прогибов, выполненных пестроцветной терригенной грубообломочной толщей среднего —позднего карбона, местами переслаивающейся с вулканитами андезит-дацитового состава. Интрузивные породы представлены крупными массивами калбинского гранитного комплекса. С коллизионным этапом этого возраста связаны метаморфизм и внедрение серии вытянутых тел гранитоидов в Иртышской зоне. В Томь-Колыванской зоне коллизионный комплекс представлен гранитоидами обского комплекса поздней перми. Несколько тел аналогичных гранитоидов известно также на севере и западе Салаира.

Большим распространением в Алтае-Саянской области пользуются герцинские комплексы активной континентальной окраины андийского типа представленные в пределах Рудного Алтая, на юго-западе Кузнецкого Алатау и востоке Горного Алтая. Формированию их предшествовал нижнедевонский период развития вулканических впадин рифтового типа: Минусинской, Тувинской, Кузнецкой, Агульской и более мелких. Они закладывались на каледонских и более древних структурах. Вулканические толщи представлены наземными, преимущественно бимодальными сериями. Для всех районов свойственна повышенная щелочность вулканитов. Ассоциирующие с ними интрузивные породы принадлежат щелочно-габброидным и щелочно-гранитоидным комплексам.

Таким образом, описанный выше набор геологических комплексов, сформированных в самых различных геодинамических обстановках, указывает на то, что Алтае-Саянская складчатая область представляет собой аккреционно-коллизионную структуру образованную на месте океана, просуществовавшего с начала рифея до середины палеозоя. Каледонские структуры Алтае-Саянской складчатой области - это продукт аккреции древних сиалических блоков (микроконтинентов) и островных дуг, которые в разное время причленились к окраине Сибирского кратона. Более молодые герцинские складчатые сооружения вероятно являются следствием столкновения Казахстанского и Сибирского континентов, между которыми оказались зажаты среднепалеозойские островодужные системы. В тектоно-геодинамической истории развития Алтае-Саянской области можно выделить несколько наиболее важных этапов:

1. Ранняя стадия развития Палеоазитского океана (PR₃) связанная с рифтогенезом. Индикаторами этого события являются рифейские авлакогены древних платформ, а также периферические прогибы кратонов. В пределах новообразованного океана шел процесс наращивания океанической коры. На ней формировались внутриплитовые вулканические поднятия с кремнисто-карбонатным чехлом. Первые зоны субдукции по периферии малых океанических бассейнов, расположенных между кратоном и континентальными блоками типа Сангиленского, Дербинского и др., появились уже в рифее. В пределах области рифейские океанические и островодужные комплексы известны в зоне Главного разлома Восточного Саяна.

2. Стадия активной океанической окраины западнотихоокеанского типа (V-Є). Это стадия характеризуется заложением протяженных зон субдукции и связанных с ними систем островных дуг. Характерными представителями этого этапа развития области являются вулканогенно-осадочные комплексы сохранившиеся в Западном Саяне, Кунецком Алатау, Гоном Алтае, Салаирском кряже.

3. Стадия коллизии и пассивной окраины (O-S) Характеризуется практически повсеместным прекращением островодужного вулканизма, орогеническими событиями, которые сопровождались интенсивной деформацией каледонской континентальной окраины, формированием моласс, олистостром, широким внедрением гранитных интрузий. Начиная с середины ордовика и до силура включительно на окраине Сибирского континента наступил режим пассивной окраины и связанное с ним преимущественно терригенное и терригенно-карбонатное осадконакопление. Комплексы этого типа наиболее ярко представлены в пределах Алтая, Западного Саяна и в Туве.

4. Cтадия континентального рифтогенеза (D₁). Первопричиной рифтогенза могли являться либо поднятие мантийных плюмов над горячими точками, либо глубокий раскол литосферы в результате активизации крупноамплитудных сдвиговых перемещений вдоль континента. В раннем девоне в результате континентального рифтогенеза начали формирование вулканические впадины наиболее крупными из которых являются Северо- и Южно-Минусинская, Тувинский и Кузнецкий прогибы.

5. Стадия формирования активной континентальной окраины и вулканических островных дуг (PZ₂), связана заложением новых зон субдукции по периферии каледонской структуры области. В тылу активной континентальной окраины, на месте крупных рифтогенных впадин в это время накапливались сначала морские отложения, а затем толщи континентальных моласс.

6. Позднепалеозойская коллизионная стадия. В это время были сформированы основные черты современной структуры области. Коллизионных комплексы этого возраста развиты по западной периферии Алате-Саянской обалсти. После закрытия океана накапливались осадочные и вулканогенно-осадочные в различной степени угленосные молассы.

7. Мезо-кайнозойская стадия развития характеризуется континентальным режимом. В это время область испытывала сложные деформации обусловленные крупными сдвиговыми перемещениями по разломам, в значительной степени унаследованным от палеозойских движений. Периоды МZ-KZ тектонической активизации можно рассматривать как отражение двух основных событий - развитие и закрытия Тетиса и Монголо-Охотского океанических бассейнов и коллизии Индостана с Азией (Индо-Австралийской плиты с Евразийской).