Введение к работе
Актуальность темц. В последнее время пристальное внимание уделяется верхяемеловым вулкаяогенно-ооадочнш образованиям Юго-Восточной Грузии как потенциально-промышленным объектам, так как в них локализованы крупные тела барит-полиметаллических и медно-кол-чеданяых руд. В связи с этим изучение древнего вулканиэма и.исследование его корневых зон приобретает первостепенное значение как для проведения научнообоонованных целенаправленных поисков разного типа оруденений, так и для палеовулканологических реконструкций.
Актуальность проблеин для данного региона Грузии объясняется и тем, что, во^ервых., до настоящего времени корневые зоны верхнемелового вулканизма (яерловнны, экструзивы и суйвулканические тела) геологически и петрологически остаются слабоизученными; во^в^орщ, корневае зоны являются надежными критериями для поисков и прогнозной оценки отдельных площадей полезных ископаемых (благородные металлы, свинец, медь, цинк, барит и др.); в-^ретьих, эти исследования имеют первостепенное значение для расшифровки ряда узловых геологических вопросов меловой истории развития этой части Малого Кавказа.
Пель, и задачи исследования. Основной целью диссертационной работы являлось геологическое, палеовулканологическое и петрологическое исследование верхнемеловой вулканической формации и корневых зон вулканов этого времени в Юго-Восточной Грузии, установление закономерностей, эволюции позднемелового вулканизма и его связи с тектоническим развитием региона с привлечением существующих материалов по отдельным' территориям Малого Кавказа.
Для достижения поставленной цели было необходимо решение ряда задач: I) проведение крупномасштабного (1:10 000) специализированного палеовулканологического картирования участков развития секущих тал и вмещающих их верхнемеловых толщ с привлечением детальных структурных исследований; 2) исследование вещественного состава
_ 4 -
пород корневых зон и вмещающих толщ, выявление их петро- и геохимических особенностей; 3) типизация этих образований и установление их формационной принадлежности; 4).изучение фациального и ли-тологического оостава пород корневых зон и вмещающих толщ с проведением фациального анализа и палеовулканологических реконструкций; 5) установление возрастных взаимоотношений пород корневых зої и вмещающих толщ геологическими и изотопно-геохронологическими методами; 6) определение морфогенетических типов пород корневых зон и установление их генетической связи с вмещающими толщами; 7) выявление роли разломных структур в локализации корневых зон; 8) установление закономерностей развития позднемелового вулканизма Юго-Восточной Грузии и определение его места в истории мелового вулканизма Кавказа.
Фактический материал и методика исследования. В основу диссертации положены материалы, собранные автором в Юго-Восточной Грузии в течение десяти лет (1980-1990). Использованы также материалы Г.Ш Надарейшвили и др., касающиеся исследования верхнемеловой вулкано-генно-осадочной формации, в сборе которых автор принимал непосредственное участие. Вследствие этого составлены разномасштабные профили (1:50 000 и 1:10 000) и палеовулканологические карты (1:10000] отдельных участков (работа находится в печати). В полевой период автором составлены и описаны свыше 20 опорных разрезов.
При камеральной обработке полевого материала было изучено до 3000 прозрачных шлифа. Проведено 35 определений оптических констант породообразующих минералов на Федоровском столике и в иммерсионных жидкостях. Использованы данные 300 химических (полных силикатных) анализов пород и 20 мономинеральных фракций, а также 250 спектральных анализов. Методом пламенной атомно-адоорбцйонной спект рофотометрии выполнено 250 определений. На микрозондовом анализаторе "САМЕВАХ" выполнено 80 измерений породообразующих минералов и вулканических стекол. В лаборатории изотопной геохронологии определен абсолютный возраст пород К/Аг методом (22 определения). Полученные петрохимические данные состава пород обработаны с применением методов математической статистики (ранжированных совокупностей), определены возможные варианты корреляционных взаимоотношений отдельных петрохимических окислов.
Анализы проводились в лабораториях Геологического института АН Грузии, Кавказского института минерального сырья и в Научном цент-
! ре Грузинского, технического университета.
Научная новизна и практическая.ценность работы заключаются в следующем: I) составлены крупномасштабные (1:10 000) палеовулканологические карты с профилями и проведены палеовулканологические реконструкции в пределах основных рудных полей; 2) выявлены вулканические постройки позднемелового времени и их корневые зоны; 3) установлено, что жерловые, экструзивные и суСвулканические фации являются корневыми зонами меловых вулканов; 4) с помощью определения абсолютного возраста пород и с привлечением геологических данных выявлены возрастные взаимоотношения пород корневых зон и вмещающих толщ; 5) установлена последовательность их формирования во времени и пространстве на отдельных этапах развития позднемелового вулканизма; 6) установлены магмо- и рудоконтролирующие тектонические и вулкано-тектонические структуры и выявлена последовательность их развития; 7) произведена типизация пород корневых зон и эффузивной фации, установлена их формационная принадлежность и ко-магматачяость; 8) выделены две формации: 'базалът-андезит-риолито-вая и трахибазальт-трахиандезйт-трахириолитовая, принадлежащие, соответственно, к известково-щелочной и толеитовой (островодуяной) и субщелочной калиевой сериям; 9) установлены отдельные этапы становления и палеогеографические и лалеотектонические условия сторнирования верхнемеловой вулканогенно-осадочной формации, установлено место позднемелового вулканизма исследованного района в геодина\ж-ческом развитии Кавказа.
Основные защищаемые положения:
-
Жерловые, экструзивные и субвулканические тела, широко развитые в верхнемеловой вулканогенно-осадочной формации Юго-Востсчной Грузии, являются корневыми зонами вулканизма этого времени. Они представляют собой минералого-петрографические и петро- и геохимические аналоги пород, эффузивной и эксплозивной фаций вмещагащ: толщ и являются их комагматами.
-
Образования кррневых зон, являясь реликтами магмоподводя-щих каналов питавших меловые вулканы, а порой представляющие собой реликты вулканических построек локализованы в крутопадающих разломах северо-восточного, северо-западного, субмеридионального и суб-пиротного простирания.
-
Среди пород корневых зон, также как и в породах эффузивной
и эксплозивной фаций вмещающих толщ, выделяются две группы - нормальной щелочности и субщелочные. Каждая из них дает дифференцированные серии базалът-андезит-риолит и трахибазальт-трахиандезит-трахириолит. В обеих сериях основные члены по объему не уступают средним и кислым разновидностям, а порой и превалируют над ними. Исключение составляют лишь экструзивные тела, представленные исключительно кислыми породами.
-
В группе пород нормальной щелочности по петрохимическим особенностям выделяются известково-щелочная и толеитовая (острово-дужная) серии. Первая из них "подвергается "шошонитизации" вследствие повышения содержания КгО в средних и ореднекислых членах. Породы обеих серий, формирование которых происходило в условиях горизонтального сжатия на зрелой Закавказской островной дуге, сопоставимы с аналогичными образованиями зрелых островных дуг и активных континентальных окраин современных геодинамических обстановок.
-
Породы повышенной щелочности четко обособлены от нормально-щелочных образований высоким содержанием ТіОг.КгО, Р2О5 . Они являются типичными представителями пород континентальных рифтов; формировались в условиях, схожих с рифтогенным процессом, т.е. в условиях растяжения коры и активизации сквозькоровых глубинных разломов.
Апробация и публикация работы. Основные результаты исследования неоднократно докладывались на научных семинарах и выездных сессиях молодых ученых Геологического института (1985-1989 гг.), на ГУ Региональном петрографическом совещании в г. Нахичеване (1983 г.), Республиканской конференции молодых ученых и специалистов в г. Тбилиси (1986 г.), II Национальной школе по геологии в г. Софии (ГЭ87 г.), УШ Всесоюзном палеовулканологическом симпозиуме в г. Хабаровске (1989 г.).
Основные положения диссертации изложены в шести опубликованных и шести рукописных работах.
Объем работы. Диссертация объемом 125 страниц машинописного текста состоит из введения, 5 глав и заключения, 20 таблиц, иллюстрирована 59 рисунками и фотоснимками. Список литературы содержит 250 наименований.
Диссертация выполнена в отделе литологии, седиментологии и палеовулканологии Геологического института им.А.И.Джанелидзе АН Грузии
под руководством доктора геолого-!яшералогичеоких.наук,..профеосо —
~ра~ Д.М.Шенгёлия" и "кандидата геолого-минералогических наук Г.Ш.На-дарейшвили, которым автор выражает глубокую благодарность за повседневную помощь и ценные ооветы.