Ученые ищут разгадку геологической структуры Срединного Тянь-Шаня

Российские ученые описали строение одного из ключевых объектов Тянь-Шаня — геодинамической триады «Нарынская впадина — поднятие Байбиче-Тоо — Атбашинская впадина». Авторы разработали двухмерную геолого-геофизическую модель, с помощью которой оценили деформации, происходящие на этой территории в условиях субмеридионального сжатия и связанные с альпийской активизацией Тянь-Шаня. Полученные данные могут помочь найти новые месторождения полезных ископаемых и объяснить историю возникновения древнейшей горной системы, а также реконструировать процессы, которые происходят в ней сейчас. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Geodynamics & Tectonophysics.

Тектонический комплекс «Нарынская впадина — поднятие Байбиче-Тоо — Атбашинская впадина» (НБА) относится к срединной части горной системы Тянь-Шаня. Его формирование проходило в течение всего кайнозоя (эры появления млекопитающих на Земле, длящейся по сей день уже 66 миллионов лет). Нарынская и Атбашинская впадины в системе Тянь-Шяня — это котловины, ограниченные высокогорными хребтами и имеющие сходные состав, возраст (от 12 до 8 млн лет) и мощность (250‒300 м) отложений. Самые глубокие их участки образованы песчано-глинистыми отложениями, а расположенные выше — красноцветными. Между впадинами находится поднятие Байбиче-Тоо в долине реки Карабук — участок, на котором мощность красноцветов минимальна (60 м).

Специфика отложений на территории всего комплекса говорит о том, что ранее на месте впадин и разделяющего их поднятия существовал единый внутриконтинентальный бассейн. Однако затем в пределах поднятия фундамент и отложения периодически подвергались размыву и нарушались при тектонических движениях, а в итоге это привело к их деформации. На сегодняшний день в строении тектонической системы можно выделить две части: глубинные древние породы с жесткими структурными связями и более молодые отложения на поверхности. До сих пор внутренняя структура и эволюция впадин этого комплекса плохо исследованы, что приводит к спорам в научном сообществе.

Ученые из Геологического института РАН (Москва), Института физики Земли имени О.Ю. Шмидта РАН (Москва) и Научной станции РАН в г. Бишкеке (Кыргызстан) провели комплексные геолого-геофизические исследования в Срединном Тянь-Шане и создали двухмерную модель глубинного строения земной коры. Все собранные и обобщенные данные позволили построить так называемый генеральный геологический разрез, то есть поперечный разрез верхних слоев земной коры в вертикальной плоскости, который нужен для определения геологического строения местности и описания залегания горных пород. Он пересекает с севера на юг тектонический комплекс НБА и отражает структуру осадочного чехла.

При помощи метода магнитотеллурического зондирования авторы рассчитали численную двухмерную геоэлектрическую модель профиля «Карабук». Она с высокой точностью отображает распределение электропроводности до глубин свыше 40 км и детально определяет структуру верхней коры до глубин 10–15 км, что позволяет описать свойства горных пород. При этом оказалось, что основные структурные элементы геологического разреза проявляются в распределении геоэлектрических неоднородностей земной коры.

Например, осадочные породы во впадинах имеют высокую электропроводность и субгоризонтальную структуру. «Геологический профиль тектонической системы "Нарынская впадина — поднятие Байбиче-Тоо — Атбашинская впадина" имеет очень хорошую корреляцию с предлагаемой геоэлектрической двухмерной моделью. Это позволяет детально охарактеризовать тектоническую структуру Срединного Тянь-Шаня и важно для понимания истории его геологического развития и для выявления рудных месторождений», — рассказывает Елена Баталева, кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Научной станции РАН в г. Бишкеке