Глава 1
История развития траппового магматизма
Средней Сибири
Сибирская платформа (, 1923) – это крупная древняя платформа в пределах территории России, обладающая допалеозойским фундаментом. Исследовалась территория платформы широко и планомерно во второй половине 20 века: организовывались площадные государственные геологические съемки, наземные и воздушные магнитные съемки.
В результате многочисленных исследований характерной чертой Сибирской платформы был отмечен мощнейший вулканизм, охвативший значительную часть платформы в P2 – T1 (млн. лет назад), сформировавший крупнейшую в мире трапповую формацию Сибирской платформы.
Начало систематическому изучению траппов в пределах Сибирской платформы, положено в гг. работами A. Ю. Левинсона-Лессинга, , В. С. Соболева, и др. Большое значение имели работы по изучению полезных ископаемых, связанных с траппами , ского, , и др.
В 1946 году были начаты планомерные работы по геологическому картированию и поискам полезных ископаемых на территории северо-западной и западной частей Сибирской платформы. В связи с этим изучение траппового магматизма приобрело важное значение.
Широко распространена в наши дни, теория плюма - теория об образовании траппов в результате поднятия из глубин Земли (возможно, от границы мантии с ядром) так называемого плюма — крупного потока горячего мантийного вещества. Плюм достигает низов литосферы, начинается её плавление и образуются насыщенные летучими компонентами расплавы, которые прорываются на поверхность в виде кимберлитов. Затем голова плюма продолжает движение вверх и вовлекает в плавление всё большие объёмы литосферной мантии, в результате чего формируется основной объём базальтовых расплавов. Ударившись о континентальную кору, плюм растекается под ней и вызывает магматизм на периферии области, захваченной трапповым магматизмом. Согласно плюмовой теории, в пределах Тунгусской синеклизы и окружающих её территорий зародился мантийный поток. В связи с тем, что синеклиза испытывала погружения, именно в пределах её возникла так называемая «горячая точка», посредством которой базальтовая лава вырывалась на поверхность и застывала.
Трапповый магматизм — особый тип континентального магматизма, для которого характерен огромный объём излияния базальта за геологически короткое время (1-1,5 млн. лет) на больших территориях. Название произошло от шведского слова trappa — лестница, так как в районах траппового магматизма возникает характерный рельеф: базальтовый слой эродируется плохо, а осадочные породы разрушаются легко. В результате местность траппового магматизма приобретает вид обширных плоских равнин, расположенных на кровле базальтового покрова или пластовых интрузий, разделённых уступами. Такая местность напоминает парадную лестницу.
Специфические особенности траппового магматизма обусловлены своеобразием тектонической обстановки в пределах Сибирской платформы. Основными тектоническими структурами, в пределах которых проявился трапповый магматизм являются Тунгусская синеклиза, западный склон Анабарской антеклизы и Приенисейская зона краевых поднятий и впадин.
Западный склон Анабарской антеклизы включает в себя бассейны средних и нижних течений рек Котуя и Майчечи и выделяется обычно в качестве Майчеча-Котуйской моноклинали. Моноклиналь занимает площадь в 70 тыс. кв. км (Золотухин, 1975), на западе она смыкается с Тунгусской синеклизой. Её геологическое строение отличается падением слоев к западу и югу, в сторону Тунгусской синеклизы. В северном, западном и южном направлениях увеличивается число и площади интрузивных тел – долеритов и ультраосновных пород. Их спутником являются металлические полезные ископаемые и слюды.
Приенисейская зона краевых поднятий и впадин, охватывает правобережье р. Енисея. Тунгусская синеклиза представляет собой огромную дифференцированную отрицательную структуру, значительная часть которой вовлечена в современное сводовое поднятие, образующее плато Путорана, с высотами 1м. В её пределах выделяются Сыверминская (северо-запад), Центрально-Тунгусская (центр) и Ванаварская (юг) крупные впадины и Учаминское поднятие (Милановский, 1996).
В C2 на большей части Сибирской платформы произошли климатические изменения и резкий перелом в осадконакоплении. Климат из гумидного постепенно аридизировался. В это же время стали намечаться контуры Тунгусской синеклизы в процессе накопления позднепалеозойской угленосной толщи и в основном чётко определились в период раннетриасового траппового комплекса. Наиболее энергичные тектонические прогибания имели место в северо-западной и западной половине платформы, где формировалась Тунгусская синеклиза, в связи с активным опусканием сопредельных с Сибирской платформой территорий. Её формирование связано c растяжением и утончением континентальной коры над обширной горячей точкой мантии. Образованием траппового комплекса завершилось длительное погружение Тунгусской синеклизы, происходившее с венда – раннего кембрия.
C2 – T1 время на Сибирской платформе ознаменовалось довольно резкими дифференцированными тектоническими движениями. К концу этого этапа, окончательно сформировалась огромная Тунгусская синеклиза, ограниченная системами разломов и флексур, явившаяся ареной мощной вулканической деятельности в раннем триасе, которая вышла далеко за пределы синеклизы.
Отложения C2 - T1 (см. рис.1) подразделяются на две толщи: продуктивную (нижнюю – C2 - P1) и вулканогенную (P2 – T1).
Продуктивная толща (C2 - P1) построена весьма сложно и характеризуется фациальной изменчивостью, непостоянной мощностью, различной степенью угленосности (см. рис.2). Мощность толщи достигает максимальных значений в северных районах Тунгусской синеклизы, где она составляет около 1 км, а в южном направлении уменьшается до первых сотен метров (Хаин, Сеславинский, 1991).
Вулканогенная толща P2 – T1, (см. рис.1) объединяемая в путоранскую серию, (Пейне, 1980) занимает почти всю северо-западную и центральную часть Тунгусской синеклизы (см. рис. 3). Толща естественно стратифицирована, что позволяет рассматривать изменение продуктов магматизма во времени. Общая площадь, покрытая пирокластическими образованиями P2 – T1, составляет около 675 тыс. кв. км, лавами – 337 тыс. кв. км (Рябов, 2003). Мощность P2 – T1 отложений изменяется от 0 м на юге до 3500 м на северо-западе (Золотухин, 1986).
Вулканогенная толща подразделяется на две части: нижнюю – туфогенную и верхнюю - преимущественно лавовую (Воскресенский, 1954).
Вулканическая деятельность началась в P2 с излияниями толеит-базальтовых и долеритовых лав с низким содержанием щелочей. Излияния происходили из многочисленных аппаратов трещинного типа на относительно ровную поверхность огромной Тунгусской впадины, испытывавшей общее вулканическое проседание. Относительно лёгкие слои осадочного покрова платформы как бы «всплывали», наподобие льдин, на магме основного состава, магма заполняла возникавшие при этом трещины растяжения. В дальнейшем происходило сжатие земной коры, вдавливание внедрившейся магмы между слоями осадочных пород, излияние лав на поверхность и мощные извержения, сопровождавшиеся взрывами. Следы этих взрывов ныне точно установлены в виде «трубок взрыва», выполненных брекчиевой породой – кимберлитом, состоящим из крупнообломочного материала и своеобразных желтых и синеватых глин. Мощность толеитовых базальтов составляет от десятков до первых сотен метров. Нижние горизонты залегают с размывом и чередуются разными типами базальтов с прослоями мелкообломочных туфов, туфоаргиллитов, туфопесчаников и пеплов (см. рис. 3). Все их разнообразие описано в большом количестве работ (Золотухин, 1986, 1989; Альмухамедов,1991; Рябов, 2001).
Рис. 1. Позднепалеозойские и мезозойские структуры Сибирской платформы (по «Атласу палеогеографических карт СССР» под редакцией акад. Виноградова, Верещагина, Наливкина, Ронова, Хабакова, Хаина; 1968)
1 – области поднятий в послетриасовое время; 2 – прогибы юрского периода;
3 – краевой прогиб мезозоид; 4 – область развития тунгусской серии (C2 – T1);
Цифрами в кружочках обозначены структуры:
1 – Вилюйская синеклиза; 4 – Предверхоянский прогиб; 7 – Ангаро-Вилюйский прогиб
2 – Лено-Анабарский прогиб; 5 – Чульманская впадина; 8 – Канско-Рыбинская впадина;
3 – Хатангско-Пясинский прогиб; 6 – Токовская впадина; 9 – Иркутская впадина.
Рис. 2. Геологический профиль через среднюю часть Тунгусской синеклизы
(по и , 1982 г.)
По своим петрографическим признакам все вулканиты Тунгусской синеклизы, независимо от их химического состава, относятся к ряду долеритобазальтов от стекловатых до полнокристаллических. Эти базальты отличаются от срединно-океанских несколько повышенным содержанием щелочей, особенно К2О, связанным с ассимиляцией континентальной коры (Урванцев, 1999).
Излияния базальтов происходили из многочисленных трещин. Слои потоков накладывались на слой. Некоторые потоки протягиваются на сотни километров и являются маркирующими (Старосельцев, 1982). Как правило, потоки и покровы имеют трехчленное строение: массивные - слабо раскристаллизованные (вплоть до стекловатых разностей) - в нижней, раскристаллизованные - в центральной и миндалекаменные - в верхней части. В потоках и покровах значительной мощности центральная часть представлена породами с типичной долеритовой структурой. Базальтовые лавы изливались в основном через трещинные каналы, что подтверждается наличием протяженных потоков до 250 км (Межвилк, Васильев, 1967).
Одновременно с базальтовыми излияниями начались и несколько позднее завершились, тесно связанные с ними многофазные проявления интрузивного магматизма.
Также в состав путоранского комплекса входят интрузии основного состава (см. рис.4): пластовые (силлы), секущие (штоки и дайки), некки (столбообразные тела, выполняющее лаво - или магмоподводящий канал вулканическим материалом) и взрывные вулканические трубки (см. рис. 5). Интрузий ультраосновных-щелочных пород насчитывается порядка 20, наиболее крупные из которых достигают 500 тыс. кв. км (Виленский, 1991).
Силлы (см. рис. 4, III), располагаются в верхних горизонтах палеозойских и триасовых отложений, образуя характерный ступенчатый рельеф. Их мощность – от нескольких десятков метров до 0,5 км (в Норильском районе), а площадь – до нескольких 7 тыс. кв. км (Рябов, 2001). По составу интрузивные траппы отвечают долеритам и габбро-долеритам. Более кислые траппы находятся обычно в крупных дифференцированных силлах (, 1950). Мощность силлов составляет 200-500 м (иногда более 1000 м) и они вмещают в себя основной объем интрузивных траппов Сибири. Протяженность силлов там, где их много, обычно установить трудно из-за сложности корреляции отдельных тел при их крайне однообразном составе.
Взрывные вулканические трубки развиты в основном по периферии Тунгусской синеклизы, в пределах Меймеча-Котуйской моноклинали. Это говорит о приуроченности магмовыводящих разломов к бортам этой вулканоактивной впадины. (1937) первым высказал предположение о вероятности обнаружения алмазоносных кимберлитов. По форме среди кимберлитовых тел различают вертикальные и крутонаклонённые эксплозивные трубки.
|
|
|
Составил , 1962
В плане трубки имеют округлую, овальную или неправильную форму, с диаметром до 0,6 км, а книзу уплощаются. Некоторые трубки пересекают интрузивные тела траппов (см. рис. 5).
![[image]](/text/79/155/images/image005_10.jpg)
Рис. 5. Кимберлитовая трубка взрыва и её глубинные проводники
Штоки (см. рис. 4, II) имеют размеры в поперечнике до 1-10 км (Урванцев, 1999). Часть даек представляет собой подводящие каналы для силлов и лавовых излияний. Мощность даек достигает 100 м, протяженность - до сотен км (Старосельцев, 1982). Среди интрузивов поздних фаз присутствуют мощные пластообразные дифференцированные тела долеритов, феррогаббро, гранофиров, заключающие магматические месторождения титаномагнетита и скарновые – магнетита. Некоторые пластовые интрузии (Норильская) испытывают глубокую дифференциацию: их нижние части сложены плагиоклазовыми перидотитами и оливинитами, верхние – габбро и диоритами.
По наблюдениям (1976), в Тунгусской синеклизе дайки одного простирания часто под прямым углом пересекаются дайками другого простирания, что свидетельствует об общем, всестороннем растяжении этой впадины.
Наиболее мощные магматические тела имеют форму лакколитов (см. рис 4, IV). Они часто вытянуты вдоль подводящего канала. Благодаря малой вязкости базальтовой магмы лакколиты значительной частью «сплющены». Их краевые части переходят в пластовые интрузии, которые по мере удаления от подводящего канала постепенно уменьшаются в мощности. В рельефе лакколитообразные тела выступают в виде куполообразных гор и крупных гряд.
Триасовое время ознаменовалось тремя типами мощнейшей магматической деятельности:
1) преимущественно эксплозивной – накопление туфовой толщи;
2) существенно эффузивной – формирование лавовой толщи;
3) интрузивной – образование силлов, даек, штоков, взрывных трубок и т. д.
И в центральных районах, и в краевых частях соотношение эксплозивных, эффузивных и интрузивных отложений может меняться.
Общая площадь этих толщ составляет более 1,5 млн. кв. км. Общий объём продуктов трапповой формации оценивается (1966) более чем в 1 млн. куб. км., без учёта траппов предтаймырского прогиба и Таймыра (см. рис.6).
Магматический процесс, приведший к формированию в западной части Сибирской платформы и некоторых смежных районах грандиозного тунгусского траппового комплекса, открыл длительную эпоху трапповых излияний, в результате возникновения в верхней мантии обширных и мощных линз аномально разогретого ультраосновного вещества. Его частичное плавление продуцировало происходивший в условиях общего горизонтального растяжения подъем толеит-базальтовых, а местами – базит-ультрабазитовых и щелочно-ультрабазитовых расплавов, достигших земной поверхности или внедрявшихся в приповерхностные зоны земной коры. Тепловой поток в коре под зоной магмаобразования был аномально повышен в несколько раз. Это обусловило высокую степень метаморфизма углей в тунгусской угленосной серии, т. е. воздействием трапповых интрузий часть углей превратилась в графит высокого качества (с содержанием углерода до 80-95%). С внедрением долеритов связаны полиметаллические оруденения, магнетит, титано-магнетит, некоторые слюды.
Базальтовые потоки уничтожали все живые организмы на своём пути. Из застывавших потоков улетучивались трлн. тонн углекислого газа, и его концентрация в атмосферном воздухе увеличивалась. Таким образом, существуют предположения, что именно трапповый магматизм и его последствия оказали катастрофическое воздействие не только на животный и растительный мир Средней Сибири, но и на планету в целом, т. е. трапповый магматизм может являться одной из причин грандиозного пермо-триасового вымирания. Отмечено, что в разных областях планеты мгновенно исчезли порядка 70% различных видов животных и растений. И только спустя 8-10 млн. лет это разнообразие было восстановлено.
После окончания вулканического цикла геологическая структура Средней Сибири существенно изменилась, так как траппы, пронизывающие породы платформы, создали ее своеобразный «жесткий» каркас. К середине мезозойской эры формирование Тунгусской синеклизы закончилось. Начиная с нижнеюрской эпохи (около 150 млн. лет назад) западная часть Сибирской платформы начала медленно подниматься. Начался размыв платформенных, почти горизонтально залегающих отложений.
В кайнозое территория Средней Сибири, большая часть которой представляла обширное плоскогорье, испытывала поднятия в результате колебательных движений. В частности, поднятиям подверглись и территории трапповой форма
Рис. 6. Схема размещения магматических платформенных образований на Сибирской платформе (по , 1966)
Поздний мезозой:
1 – интрузии гранитоидов и сиенитов (а); эффузивы кислого и среднего состава (б);
2 – интрузии щелочных габброидов и щелочных сиенитов.
Поздний палеозой – ранний триас:
3 – кимберлиты (а); интрузии ультраосновных щелочных пород (б);
4 – трапповая формация: интрузии (а); покровы лав (б); туфы (в);
Средний палеозой:
5 – трапповая формация: интрузии (а), эффузивы (б); 6 – кимберлиты
Поздний протерозой – ранний кембрий: 7 – интрузии нефелиновых сиенитов и ультраосновных – щелочных пород; 8 – границы Сибирской платформы.
В северо-западной части достоверно установлены два оледенения (, 1975): средне - и верхнеплейстоценовое. Максимальное самаровское покровное оледенение достигло устья Подкаменной Тунгуски, а далее его граница проходила в северо-восточном направлении по Хатангскому заливу. Ледниковые образования представлены донными моренами, флювиогляциальными отложениями и т. д. Соответственно, четвертичные отложения северо-западной части платформы представлены ледниковые отложениями, немного южнее сменяющиеся перигляциальными осадками и озерно-аллювиальными.
Мощные туфогенные лавовые толщи и лавовые покровы сохранились до настоящего времени. Извержения имели грандиозные размеры, если через десятки миллионов лет после того, как они закончились, наблюдаются туфовые и лавовые толщи в сотни метров, а местами и в километры (, 1955).
