Введение к работе
Актуальность исследований. Любое импактное событие на кос
мических телах, где присутствует жидкая и/или твердая фаза Нг0,
создавая термальную аномалию в приповерхностной части планетных
кор, вызывает формирование систем конвекционного водообмена.
Используя для совокупности процессов, происходящих при удар
но-взрывных взаимодействиях космических тел, термин копяюгенез
(Масайтис, 1984). гидротермальные процессы, инициированные им-
пактными событиями, могут быть названы коттогеннит. К настояще
му времени на Земле достоверно установлены около 150 импактных
структур (в том числе 20 на территории России). Хотя их геологи
ческое строение и происходящие при кратерообразовании специфич
ные процессы преобразования вещества - ударный метаморфизм,
ударное плавление и т. д. - сравн„тельно детально изучены (Геоло
гия астроблем, 1980; Геология и петрология.... 1982; Ударные кра
теры 1983;' Мелош, 1993; Impact & explosion cratering, 1977;
и др.), коптогенная гидротермальная деятельность исследована лишь в ее частных аспектах; выдвинутые концептуальные положения (Newsom, 1980; Allen et al., 1982) сформулированы в самом общем виде и не имеют адекватного петрографо-минералогического и геохимического обоснования. Между тем проявления такой деятельности известны в большинстве импактных структур на Земле, а в ряде астроблем с ней связаны рудные месторождения и рудопроявления.
Цели и задачи исследования состояли в установлении основных геологических и минералого-геохимических закономерностей постим-пактных гидротермальных процессов и оценке их физико-химических параметров, т.е. в создании основы, необходимой для построения эволюционной модели коптогенной гидротермальной деятельности.
Фактический материал. В основу диссертации положеньГрезультаты комплексного геологического и минералого-геохимического исследования гидротермально-измененных пород Пучеж-Катункской импактной структуры, проведенного автором в 1988-1995 гг., а также специализированного изучения обдирного каменного материала, геологических и аналитических данных по многим импактным кратерам России и других стран (кратеры Карский, Попигайский, Болтышский, Янисъярви, Терновский, Мизарайский, Жаманшин, а также ряд аналогичных объектов Канады), накопленных в секторе петрографии и минералогии импактитов отдела петрологии ВСЕГЕИ за время ранее проведенных исследований (коллекции В. Л. Масайтаса, М.С.Мащака, А. И. Райхлина, Т. В. Селивановской, В. А. Езерского, А.Н.Данилина). При подготовке работы задокументировано около 1000 образцов керна скважин, изучено более 2000 штуфов и шлифов,
использовано более 200 оригинальных химических анализов пород, 250 микрохимических и микрозондовых анализов минералов, 135 приближенно-количественных (на 45 элементов) и 17 количественных (на 6 элементов) рентгеноспектральных определений состава минералов, 380 рентгеноструктурных, 45 термических анализов минералов, а также 16 определений изотопного состава ряда элементов в гидротермальных фазах. Аналитические работы выполнены преимущественно в.лабораториях ВСЕГЕИ.
Научная новизна работы. Впервые установлены основные зако
номерности процесса гидротермального преобразования пород в им-
пактных структурах и предложена его принципиальная модель: выяв
лены типоморфные характеристики г.остимпактных гидротермальных
минерадоз и'Проведена оценка физико-химических условий их обра
зования.. При этом, проведено детальное исследование гидротер
мальной минерализации в породах 5-км разреза уникальной Вороти-
ловской глубокой скважины, пробуренной в центре Пучеж-Катункской
астроблема. .
Основные защищаемые положения.
-
Гидротермальное преобразование пород представляет собой один из характерных для импактных структур минералогенических процессов; оно вызвано конвекционным водообменом в градиентной по термогидродинамическим параметрам зоне, возникающей при им-пактном событии. Потенциальные параметры коптогенной гидротермальной деятельности определяются энергетикой кратерообраэующего процесса, масштабы ее реализации в конкретных импактных структурах - резервом флюидных транспортирующих систем.
-
Совокупность продуктов коптогенных гидротермальных процессов выделяется в качестве коптогенной гидротермально-нстасо-.жгпической $орлюции, состав которой определяется сочетанием трех тенденций, отражающих воздействие различных факторов минералооб-разования: а) однотипностью минеральных ассоциаций, ряда типо-морфньи'. свойств минералов и особенностей перераспределения ве--щества во всем ее объеме, что обусловлено, главным образом, спе-. цификой субстрата, представленного ударно-аморфизованными в той или иной степени образованиями и импактными стеклами; 2) пространственной дифференциацией минеральных ассоциаций, а наиболее общем виде заключающейся в смене смектит-цеолитовой зоны хлорит-ангидритовой вниз по разрезу; эти зоны отвечают соответственно среднетемпературной (180-300С) и низкотемпературной (50-200С) фациям коптогенной формации; 3): определенной зависимостью состава новообразованных минералов от состава мишени.
-
Основным фактором эволюции условий минералообразования является температурный градиент в области гидротермальной цирку-
ляции при незначительных вариациях химических параметров системы, отвечающих близнейтральным и слабощелочным условиям.
4. Все известные летрографо-минералогические, геохимические, изотопно-геохимические и термобарометрические характеристики гидротермальных образований в импактных кратерах находят объяснение в предложенной модели коптогенной приповерхностной гидротермальной системы. Источником растворов являются поверхностные и подземные воды, а также флюиды, высвобожденные из минералов под воздействием ударных нагрузок; источником растворенных в них минеральных компонентов - ударно-ашрфизованные породы миве-ни и продукты импактного плавления.
Практическое значение работы заключается в установлении закономерностей коптогенного гидротермального процесса и выводе на этой основе следствий, которые могут быть использованы при решении сраэнительмо-геологических, минерагенических, петрологических и планетологических проблем, в том числе при геологической съемке, поисковых и прогнозно-металлогенических работах.
Внедрение и реализация. Результаты работы использовались в трех тематических отчетах ВСЕГЕИ, ряде отчетов ГНПП "Недра", а также в подготовленной к печати монографии по результатам глубокого бурения в Пучеж-Катункской импактной структуре.
Апробация работы. Основные положения работы представлялись в виде докладов на XXIII и XXVII конференциях по Луне и планетам (Хьюстон, США, 1992, 1998), на 57-й ежегодной конференции Метеоритного общества (Копенгаген, 1993), на 27-й годичной сессии ВСЕГЕИ (С.-Петербург, 1994), на 20-м Планетологическом микросимпозиуме Вернадский-Браун (Москва..1994).
Публикации по теме диссертации включают 13 работ.
Структура и объем работы. Диссертация общим объемом—248 -стр. состоит из четырех глав, введения и заключения, и содержит 140 страниц текста, 61 рисунок, 33 таблицы, список литературы из 178 наименований.