Paleozoic Geography and Paleomagnetism of Kazakhstan

Der Norden Eurasiens besteht aus einer Vielzahl kontinentaler
Blöcke (Baltika, Europa, Sibirien, Kasachstan, Turan und Tarim),
die während des Karbons und Perms kollidierten. Der paläozoische
Kontinent Kasachstan befindet sich im Zentrum dieses Agglomerats.
Erkenntnisse zur tektonischen Entwicklung dieses Gebiets sind von
großer Bedeutung für die Interpretation der geologischen Geschichte
Eurasiens. Bei der Interpretation der paläozoischen Geschichte
Kasachstans treten jedoch Komplikationen auf und regionale
geodynamische Modelle stehen oft schon bei grundlegenden Annahmen
im Widerspruch zueinander [Zaitsev, 1984; Zonenshain, et al., 1990;
Mossakovskiy et al. 1993; Sengör et al. 1993]. Prinzipielle
Streitpunkte treten vor allem bei folgenden Punkten auf: (a) Der
Eingrenzung und Identifikation eigenständiger Terranes, die heute
in Kasachstan integriert sind; (b) Der Rekonstruktion von
Driftbewegungen der einzelnen Terranes, bzw. des gesamten
kasachischen Kontinents; (c) der nach der primären Geometrie des
paläozoischen gefalteten Gürtels, der heute als riesige gebogene
Struktur (Orokline) die Tektonik Kasachstans dominiert. Eine
Klärung existierender Ungereimtheiten ist hauptsächlich durch die
geringe Anzahl qualitativ hochwertiger paläomagnetischer Daten aus
Kasachstan erschwert. Entsprechend wurden paläomagnetische
Untersuchungen, basierend auf oben genannten offenen Fragen, in
Südkasachstan durchgeführt. Gesteine des Unteren Ordoviziums bis
Karbons mit ausgezeichneten Faltenstrukturen und guter
biostratigraphischer Alterskontrolle wurden beprobt. Insgesamt 16
Lokalitäten (187 Aufschlüsse. 1100 Proben) unterschiedlichen Alters
und Lithologie wurden untersucht. Magnetische Komponenten, die vor
der Faltung erworben wurden, wurden im unteren Ordovizium (unteres
Arenigian), Silur, unteren bis mittleren Devon und im unteren
Karbon nachgewiesen. Die paläomagnetische Daten für Redbeds des
unteren Arenigian (D= 9.2°, I=-16.9°, k=26.9, a95=15.0°) sind erste
und bisher einzige Richtungen, die überhaupt für die Zeit, als die
allochthonen Terranes noch getrennt voneinander existierten,
ermittelt wurden. Richtungen des „South-Chu-Yili“ Gebirges (Silur
bis unteres Devon, D = 346.9°, I=23.8°) zeigen nördliche
Deklinationen und positive Inklinationen. Daraus resultiert bei
angenommener normaler Polarität eine nördliche Paläobreite von etwa
12.4° ± 7.7°. Das erstaunlichste Ergebnis dieser Studie liefert die
Koktas Formation (unteres Devon, D= 357.3°, I=+75.8°), bei welcher
die paläomagnetischen Richtungen signifikant von den
Referenzrichtungen für Baltika und Sibirien abweichen. Die
ermittelte nördliche Paläobreite von 64° übersteigt alle für das
Paläozoikum erwarteten Werte. Die Remanenzkomponente aus Redbeds
des Kendyktas Rückens (oberes Devon – unteres Karbon, D=069.5°,
I=+43.7°, k=26.7, a95=9.5°) resultiert in einer Paläobreite von
etwa 21.8° ± 5.9° N. Die Daten dieser Studie sowie
Veröffentlichungen vergangener Jahre lassen keine Rückschlüsse auf
bedeutende Unterschiede bei den Paläobreiten Nord- und
Südkasachstans seit dem mittleren Ordovizium zu. Allerdings weisen
die Mehrzahl der paläomagnetischen Daten darauf hin, dass sowohl
Süd- als auch Nordkasachstan während des Paläozoikums
wahrscheinlich etwas weiter im Norden, bzw. etwas weiter im Süden
positioniert waren als erwartungsgemäß als Teil Baltikas, bzw.
Sibiriens. Während des Ordoviziums bis Perms driftete Kasachstan
mit einer zur Bewegung Baltikas und Sibiriens vergleichbaren
Geschwindigkeit Richtung Norden. Die Verteilung kasachischer
Richtungen deutet mehrere Phasen magnetischer Überprägung mit
signifikanter regionaler Ausbreitung an. Eine in Baltika sehr
verbreitet auftretende permische Überprägung spielt dabei nur eine
untergeordnete Rolle. Die in Südkasachstan nachgewiesenen
Rotationen können nicht mit dem tektonischen Modell zur Entwicklung
des Kipchak Bogens von Sengör et al. [1993] und Sengör and Natal'in
[1996] in Übereinstimmung gebracht werden, nach dem Rotationen von
rund 90° im Uhrzeigersinn relativ zu Baltika, bzw. rund 30° relativ
zu Sibirien seit dem unteren Devon zu erwarten wären. Die
paläomagnetischen Ergebnisse [diese Studie, Bazhenov, et al, 2003]
zeigen im Gegensatz Rotationen gegen den Uhrzeigersinn. Es wird
eine modifizierte Polwanderkurve für Kasachstan vorgestellt, die
auf jüngeren, qualitativ hochwertigeren paläomagnetischen Daten
basiert. Die Hypothese von Sengör and Natal'in [1996] (oroclinal
bending) wird abgelehnt, stattdessen wird ein Modell entwickelt,
mit dem die gekrümmten Strukturen Kasachstans mit Plattentektonik
im klassischen Sinne erklärt werden können.