Кіріспе
Гималай геологиясы – тақталық тектоника күштерінің нәтижесінде қалыптасқан және ауа райы мен эрозияның әсерінен мүсінделген алып тау жүйесінің ең тамаша және көзге көрінетін туындылары. 2400 км-ден астам қашықтыққа созылған Гималай таулары, тау жотасының шығыс ұшындағы Намча Барва синтаксисі мен батыс ұшындағы Нанга Парбат синтаксисі арасында орналасқан. Бұл таулар екі құрлықтық тақтаның – Үнді тақтасының Еуразия тақтасына қақтығысуының нәтижесінде пайда болған, үздіріліп отырған орогенез процесінің көрінісі. Гималай-Тибет аймағы әлем халқының бес бөлігінен астамын тұщы сумен қамтамасыз етеді және жаһандық шөгінді бюджетінің төрттен бірін құрайды. Топографиялық жағынан алғанда, бұл белдеуде көптеген рекордтар бар: ең жоғары көтерілу жылдамдығы (Нанга Парбатта жылына шамамен 10 мм), ең биік рельеф (Чомолангма – 8848 м), эрозияның ең жоғары деңгейі – жылына 2–12 мм, ірі өзендердің бастаулары және полярлық аймақтардан тыс мұздықтардың ең көп шоғырланған жері. Соңғы ерекшелік Гималайға санскрит тілінен аударғандағы "қардың мекені" деген атауды сыйлады. Гималай (Гималай орогені) оңтүстіктен солтүстікке қарай 4 параллель тектоностратиграфиялық аймаққа және Гималай орогенінің бойымен созылатын 5 итермелеу жарылысына бөлінеді. Әр аймақ солтүстік және оңтүстік жағындағы итермелеу жарылыстарымен шектеліп, көршілес аймақтардан өзгеше стратиграфиялық құрылымға (тас түрлері мен олардың қабаттасуына) ие. Оңтүстіктен солтүстікке қарай аймақтар мен оларды бөліп тұрған негізгі жарылыстар: Басты фронтальді итермелеу (БФИ), Субгималай аймағы (Сивалик деп те аталады), Басты шекаралық итермелеу (БШИ), Кіші Гималай (әрі қарай "Кіші Гималай шөгінді аймағы (КГША) және Кіші Гималай кристалдық қабаттары (КГҚҚ)" деп бөлінеді), Басты орталық итермелеу (БОИ), Жоғары (немесе Үлкен) Гималай кристалдықтары (ЖГК), Оңтүстік Тибет ажырату жүйесі (ОТЖЖ), Тибет Гималай (ТГ) және Индус-Цангпо тігіс аймағы (ИЦТА). Оның солтүстігінде, Гималайдан тыс, Тибеттегі Трансгималай орналасқан. Гималайдың оңтүстігінде Индо-Ганг жазығы, батысында Памир таулары, ал шығысында Қытай-Мьянма шекарасында Хенгдуан таулары жатыр. Шығыстан батысқа қарай Гималай 3 аймаққа бөлінеді: Шығыс Гималай, Орталық Гималай және Батыс Гималай, олар бірнеше елдер мен штаттарды қамтиды.
The geology of the Himalayas is a record of the most dramatic and visible creations of the immense mountain range formed by plate tectonic forces and sculpted by weathering and erosion. The Himalayas, which stretch over 2400 km between the Namcha Barwa syntaxis at the eastern end of the mountain range and the Nanga Parbat syntaxis at the western end, are the result of an ongoing orogeny — the collision of the continental crust of two tectonic plates, namely, the Indian Plate thrusting into the Eurasian Plate. The Himalaya Tibet region supplies fresh water for more than one fifth of the world population, and accounts for a quarter of the global sedimentary budget. Topographically, the belt has many superlatives: the highest rate of uplift (nearly 10 mm/year at Nanga Parbat), the highest relief (8848 m at Mt. Everest Chomolangma), among the highest erosion rates at 2–12 mm/yr, the source of some of the greatest rivers and the highest concentration of glaciers outside of the polar regions. This last feature earned the Himalaya its name, originating from the Sanskrit for "the abode of the snow". From south to north the Himalaya (Himalaya orogen) is divided into 4 parallel tectonostratigraphic zones and 5 thrust faults which extend across the length of Himalaya orogen. Each zone, flanked by the thrust faults on its north and south, has stratigraphy (type of rocks and their layering) different from the adjacent zones. From south to north, the zones and the major faults separating them are the Main Frontal Thrust (MFT), Subhimalaya Zone (also called Sivalik), Main Boundary Thrust (MBT), Lesser Himalaya (further subdivided into the "Lesser Himalayan Sedimentary Zone (LHSZ) and the Lesser Himalayan Crystalline Nappes (LHCN)), Main Central thrust (MCT), Higher (or Greater) Himalayan crystallines (HHC), South Tibetan detachment system (STD), Tethys Himalaya (TH), and the Indus‐Tsangpo Suture Zone (ISZ). North of this lies the transhimalaya in Tibet which is outside the Himalayas. Himalaya has Indo Gangetic Plain in south, Pamir Mountains in west in Central Asia, and Hengduan Mountains in east on China–Myanmar border. From east to west the Himalayas are divided into 3 regions, Eastern Himalaya, Central Himalaya, and Western Himalaya, which collectively house several nations and states.
Гималайдың пайда болуы
Кейінгі кембрийге дейінгі және палеозой кезеңінде Үндістан субконтиненті солтүстікке қарай Киммериялық супертеррандармен шектелген Гондвананың бір бөлігі болды және Еуразиядан Палео-Тетис мұхитымен бөлінді (сурет 1). Осы кезеңде Үндістанның солтүстік бөлігі Пан-Африкалық орогенезінің соңғы фазасына ұшырады, ол ордовик континенттік конгломераттары мен жатқан кембрий теңіз шөгінділері арасындағы сәйкессіздікпен сипатталады. Шамамен 500 млн жыл бұрын дабылған көптеген граниттік интрузиялар да осы оқиғамен байланысты. Ерте карбон кезеңінде Үндістан субконтиненті мен Киммериялық супертеррандар арасында рифтің бастапқы кезеңі қалыптасты. Ерте перм кезеңінде бұл рифт Неотетис мұхитына айналды (сурет 2). Осы уақыттан бастап Киммериялық супертеррандар Гондванадан солтүстікке қарай жылжыды. Қазіргі таңда Иран, Ауғанстан және Тибеттің бір бөлігі осы террандардан тұрады. Нориан (210 млн жыл бұрын) кезінде Гондвана екіге бөлінген ірі рифтің эпизоды болды. Үнді материгі Австралия және Антарктидамен бірге Шығыс Гондвананың бөлігіне айналды. Дегенмен, Шығыс және Батыс Гондвананың бөлінуі, сондай-ақ мұхиттық қабықтың қалыптасуы Калловианда (160-155 млн жыл бұрын) жүрді. Кейіннен Үнді тақтасы Австралиядан және Антарктидадан ерте креда кезеңінде (130-125 млн жыл бұрын) "Оңтүстік Үнді мұхитының" ашылуымен бөлінді (сурет 3). Кейінгі креда кезеңінде (84 млн жыл бұрын) Үнді тақтасы шамамен 6000 км қашықтыққа дейін өте жылдам солтүстікке қарай қозғалды, мұхиттық қабықтың субдукциясы мұхиттық бассейннің толық жабылуына дейін жалғасты, содан кейін Үндістанға мұхиттық офиолиттің орналасуы және шамамен 65 млн жыл бұрын Орталық Гималайда континент-континенттік тектоникалық өзара әрекеттесудің басталуы болды. Үнді және Азия тақталары арасындағы салыстырмалы жылдамдықтың өте жылдамнан (18-19,5 см/жыл) жылдамға (4,5 см/жыл) шамамен 55 млн жыл бұрын өзгеруі соқтығысуды куәландырады. Осы уақыттан бері жер қыртысының шамамен 2500 км қысқаруы және Үндістанның солтүстік-батыс Гималайда 45° кері сағат тіліне қарсы, ал Солтүстік-Орталық Непалда 10°-15° кері сағат тіліне қарсы Азияға қатысты айналуы болды (сурет 4). Мұхиттық қабықтың көп бөлігі Үндістанның солтүстікке қарай жылжуы кезінде Тибет блогының астына "жай ғана" батты, бірақ соқтығысудан кейін 2500 км "жоғалған континенттік қабыққа" не болғанын түсіндіру үшін кем дегенде үш негізгі механизм ұсынылды, олар жеке немесе бірлесіп жұмыс істейді. Бірінші механизм Үндістанның континенттік қабығының Тибеттің астына батуын да қарастырады. Екіншісі - экструзия немесе қашқындау тектоникасы механизмі, ол Үнді тақтасын Индокитай блогын өз жолынан ығыстырған иіндейтін күш ретінде қарастырады. Үшінші ұсынылған механизм - 2500 км жер қыртысының қысқаруының үлкен бөлігі (~1000 км немесе ~800-~1200 км) пассивті Үндістан шетінің шөгінділерін итеру және бүктеу арқылы, сондай-ақ Тибет қабығының деформациясы арқылы жүзеге асты. Осы үш механизмнің үйлесімінен жер қыртысының осы үлкен қысқаруының туындағанын айтудың барлық негіздері бар болғанымен, Гималайдың биік топографиялық бедерін жасаған соңғы механизм осы механизм болып табылады. Гималай тектоникасы ұзақ мерзімді деформацияға әкеледі. Бұған Гималай арқылы 900-1500 км аралығында қысқару кіреді. Бұл қысқару қазіргі сейсмикалық белсенділіктің өнімі. Үнді тақтасының Еуразия тақтасымен жалғасып жатқан конвергенциясы мега-жер сілкіністеріне әкеледі. Бұл сейсмикалық оқиғалар 8Mw-тан асады және инфрақұрылымға ауыр зиян келтіреді. Гималайдағы ортаңғы қабық пандусы деформациямен және қысқарумен байланысты ұзақ және қысқа мерзімді сейсмикалық процестердің тарихындағы маңызды геологиялық ерекшелік болып табылады. Соңғы 15 млн жыл ішінде пандус дуплекстеу, аккреция және тектоникалық астыңғы кесудің нәтижесінде біртіндеп оңтүстікке қарай жылжыды. Үнді және Еуразия континенттік тақталарының жалғасып жатқан белсенді соқтығысуы субдукцияға негізделген тақта қозғалысы туралы бір гипотезаны жоққа шығарады.
Гималайдың негізгі тектоникалық бөліністері
Гималай орогенінің ең көзге түсетін ерекшеліктерінің бірі – оның негізгі тектоникалық элементтерінің бүйір бойындағы үзділігі. Гималай классикалық түрде 2400 км-ден астам қашықтыққа созылатын төрт тектоникалық бөлікке бөлінеді (сурет 5 және сурет 7).
Гималайдың төменгі (Чурия таулары немесе Сиваликс) тектоникалық тақтасы
Гималайдың субтектоникалық плитасы ескі әдебиеттерде кейде Гималай цис тектоникалық плитасы деп аталады. Ол Гималай тауларының оңтүстік алдындағы төбелерін құрайды және негізінен Гималайдың эрозиясынан пайда болған миоценнен плейстоценге дейінгі молассалық шөгінділерден тұрады. "Мурри және Сивалик формациялары" деп белгілі бұл молассалық шөгінділер іштен бүктеліп, бір-бірімен араласып жатыр. Гималайдың төменгі қатары Гималайдан (Ганг, Инд, Брахмапутра және басқалары) келген өзендердің төртіншілік аллювийі арқылы негізгі фронтальді жарылым бойымен жылғады, бұл Гималайдың әлі де өте активті ороген екенін көрсетеді.
Кіші Гималай (LH) тектоникалық плитасы
Кіші Гималай (LH) тектоникалық плитасы негізінен Жоғарғы Протерозойдан төменгі Кембрийге дейінгі пассивті Үндістан шегінен келген аралас детриттік шөгінділермен, сондай-ақ кейбір граниттермен және қышқыл жанартаулықтармен (1840 ± 70 млн жыл бұрын) қалыптасқан. Бұл шөгінділер Басты Шекаралық Жаралым (MBT) бойымен Субгималай қатарына итерілген. Кіші Гималай көбінесе Жоғарғы Гималайдың кристалдық тізбегі ішіндегі тектоникалық терезелерде (Киштвар немесе Ларджи Кулу Рампур терезелері) кездеседі.
Орталық Гималай аймағы (CHD) немесе Жоғары Гималай тектоникалық тақтасы
Орталық Гималай аймағы Гималай оргогенінің негізгі бөлігін құрайды және ең биік топографиялық айырмашылықтары бар (ең биік шыңдары) аймақтарды қамтиды. Ол көбінесе төрт аймаққа бөлінеді.
Жоғары Гималай кристалдық тізбектері (HHCS)
Әдебиетте осы бірліктерді сипаттау үшін шамамен 30 түрлі атау кездеседі; ең көп таралған эквиваленттері – "Жоғары Гималай тізбегі", "Тибеттік плита" және "Жоғары Гималай кристалдық тақтасы". Бұл 30 км қалыңдығындағы, орташа және жоғары дәрежелі метаморфтық шөгінді жыныстардың тізбегі, көптеген жерлерде Ордовик (шамамен 500 млн жыл бұрын) және ерте Миоцен (шамамен 22 млн жыл бұрын) дәуіріне жататын граниттермен кесіліп жатыр. HHCS құрайтын меташөгінділердің көп бөлігі кейінгі Протерозойдан ерте Камбрийге дейінгі кезеңге жатса да, бірнеше аймақтарда одан да жас меташөгінділер табылады, мысалы, Непалдағы Танди синклині мен Кашмирдегі Киствар аймағындағы Варван аңғарындағы мезозой, "Тсхульдо тіліміндегі" перм, Лэх-Манали тас жолындағы "Сарчу аймағында" ордовик пен карбонға дейінгі шөгінділер кездеседі. Қазіргі кезде HHCS меташөгінділері – үстіңгі "Тетис Гималайының" негізін құрайтын шөгінді қатарлардың метаморфтық эквиваленттері деп қабылданды. HHCS "Басты Орталық Жығалау" (MCT) бойымен Кіші Гималайдың үстінен жылжыған ірі жапсырманы құрайды.
Тетис Гималайы (TH)
Тетис Гималайы – шамамен 100 км ені бар, күшті бүктеліп, қабаттасқан, нашар метаморфозға ұшыраған шөгінді қатарлардан тұратын синклинорий. Бұл бірлік ішінде "Солтүстік Гималай қабаттары" деп аталатын бірнеше қабаттар сипатталған. Тетис Гималайының (ТГ) шөгінділерінде Жоғарғы протерозойден Эоценге дейінгі толық стратиграфиялық тізілім сақталған. Бұл шөгінділердің стратиграфиялық талдауы Үнді субконтинентінің солтүстік континенттік шетінің геологиялық тарихы туралы, оның Гондванадан дамуынан бастап Еуразиямен континенттік соқтығысуға дейінгі маңызды мәліметтерді береді. "Тетис Гималайының" көбінесе төмен дәрежелі шөгінділері мен "Жоғары Гималайдың кристалдық тізбегінің" төменнен жоғары дәрежелі тау жыныстары арасындағы ауысу көбінесе прогрессивті болады. Бірақ Гималай белдеуінің көптеген жерлерінде бұл өтпелі аймақ "Орталық Гималай айырылыс жүйесі", сондай-ақ "Оңтүстік Тибет айырылыс жүйесі" немесе "Солтүстік Гималай нормальдық жарылысы" деп те аталатын маңызды құрылыммен белгіленеді, ол кеңею мен қысылу белгілерін көрсетеді. Қазіргі геологиялық зерттеулер бөлімін қараңыз.
Нималинг-Цо Морари метаморфтық күмбезі (НТМК)
Ладакх аймағындағы "Нымалинг Цо Морари метаморфтық күмбезі" "Тетис Гималай синклинориум" солтүстікке қарай кеңіне жасыл шістік пен эклогиттік метаморфтық тау жыныстарынан тұратын үлкен күмбезбен біртіндеп өтеді. HHCS сияқты, бұл метаморфтық тау жыныстары Тетис Гималайының негізін құрайтын шөгінділердің метаморфтық эквивалентін көрсетеді. "Прекамбрийлік Фе формациясы" ордовик кезеңінің (шамамен 480 млн жыл бұрын) бірнеше гранитімен кесіліп өтеді.
Ламайру және Марка бірліктері (LMU)
Ламайуру және Марка бірліктері тұманды ортада шөгінділер түзілген флишкалар мен олистолиттерден құралған. Бұл шөгінділер Үнді континенттік беткейінің солтүстік бөлігінде және оған іргелес жатқан Неотетис алабында қалыптасқан. Осы шөгінділердің жасы Кейінгі Перм кезеңінен Эоценге дейін созылады.
Метаморфтық тау жыныстарын қазу
Гималайдың метаморфтық тау жыныстары тектоникалық қатынастарды түсіндіру және модельдер құру үшін өте пайдалы болуы мүмкін. Кохнның (2014) сөзінше, метаморфтық тау жыныстарының экскьюмациясы Негізгі Гималайлық итерумен түсіндірілуі мүмкін. Жоғары дәрежелі метаморфтық тау жыныстарының төмен дәрежелі метаморфтық тау жыныстарының үстіне қалай орналасқанының механизмі әлі де күрт пікірталас тудырса да, Кохн бұл жоғары дәрежелі метаморфтық тау жыныстарының Негізгі Гималайлық итеру бойымен ұзақ мерзімге тасымалдануының нәтижесі деп санайды. Қысқасы, жоғары дәрежелі тау жыныстары итерумен кеңістіктегі байланыста болған мерзіміне пропорционалды, олар соғұрлым алысқа тасымалданды. Эклогит және гранулит тау жыныстарының экгумациясын бірнеше түрлі модельдермен түсіндіруге болады. Бірінші модельде төменгі тақта мантияға жыртылып, үлкен мөлшерде көтерілуге әкеледі. Екінші модельде тау жыныстары белгілі бір тереңдікке дейін субдукцияланып, содан кейін кеңістік мәселесіне байланысты, олар түскен арна арқылы қайта жоғары итеріледі. Үшінші модельде Үндістанның қалың континенттік қабығы кеңістік мәселесін одан әрі ушықтырып, осы тау жыныстарының бұрыштық ағынын арнаға кері бағыттайды. Төртінші модельде тау жыныстары Негізгі Гималайлық итеру бойымен тасымалданады.
Сейсмикалық белсенділік
Қазіргі кезде Үнді және Еуразиялық плиталардың жуықтасу жылдамдығы шамамен 17 мм/жыл құрайды. Бұл жуықтасу белсенді жарықтардағы сейсмикалық қызмет арқылы жүзеге асырылады. Осының салдарынан Гималай таулары әлемдегі ең сейсмикалық белсенді аймақтардың бірі болып табылады. Соңғы 100 жылда бұл аймақта көптеген жоғары магнитудалы жер сілкіністері болды, оның ішінде 1905 жылғы Кангра жер сілкінісі, 1975 жылғы Киннаур жер сілкінісі, 1991 жылғы Уттаркаши жер сілкінісі және 1999 жылғы Чамоли жер сілкінісі – барлығының магнитудасы 6,6 Mw-тан жоғары болды. Жақында жүргізілген зерттеу (Parija және тағы басқалар, 2021) Батыс Гималайдағы Кулондық кернеудің берілуін анықтауға бағытталған. Кулондық кернеудің берілуі жер сілкінісінің кернеуді қалай босататынын өлшеу үшін қолданылады, соның арқасында кернеудің артуына ұшыраған және кернеуден босатылған аймақтар анықталады. Бұл және осы сияқты зерттеулер аймақтағы жарықтардың қазіргі күйін түсіну үшін, сондай-ақ олардың болашақта жарылу мүмкіндігін бағалау үшін маңызды.