Введение к работе
Актуальность работы определяется ее направленностью на решение проблемы связей тектонических и магматических процессов - одной из ключевых проблем геологической науки. Весьма успешно соотношения тектоники и магматизма исследуются в областях неоднократного проявления вулканической деятельности, к которым относится и регион Забайкалья. Между тем, кайнозойско-мезозойская палеовулканология Забайкалья изучена далеко недостаточно и неравномерно, в ней существует ряд пробелов. Наиболее значительный из них вызван недостатком геологического материала по- молодым вулканогенным формациям северной половины региона, без чего невозможно создание целостной картины позднефанерозойской палеовулканологии Забайкалья и прослеживание взаимосвязей тектоно-магматических процессов того времени.
Цель работы заключалась в установлении наиболее общих пространственно-временных закономерностей развития позднеФанерозойского вулканизма субрегиона Северного Забайкалья на основе палеовулканологического анализа мезозойско-кайнозойского отрезка его геологической истории.
Основные задачи работы. Поставленная цель определила и круг задач, которые предстояло решить на пути к ее достижению. Такими задачами являлись:
-
Обобщение, систематизация и критический анализ существующего геологического материала по мезозойско-кайнозойскому вулканизму Северного Забайкалья на основе оригинальных исследований.
-
Установление последовательности (эгапности) вулканических проявлений и соответствующих отдельным этапам структурно-вещественных комплексов, изучение особенностей их состава, строения и размещения.
-
Фациальный анализ вулканогенных образований и проведение на его основе па-леореконструкшй.
-
Изучение ассоциаций вулканогенных пород, их количественных соотношений, особенностей вещественного состава и закономерностей его пространственно-временных вариаций.
-
Выяснение геодинамических обстановок развития позднеФанерозойского вулканизма Северного Забайкалья на основе изучения комплексов-индикаторов таких обстановок.
Фактический материал и методика исследований. Для решения перечисленных задач использовались геологические материалы, полученные автором в течение ЗО-лет-них исследований разных частей субрегиона Северного Забайкалья. Первая половина этого времени связана с геологическим картированием среднего и, главным образом, детального масштабов, проведенным по заданиям Министерства геологии СССР коллективом Комплексной геолого-сгемочной экспедиции ПГО "Читагеология" (ранее - ЧТГУ). С 1983 г. геологические исследования проводились в Читинском институте природных ресурсов СО РАН (АН СССР) при выполнении плановых НИР, а также проекта РФФИ N 93-05-9659 "Комплексы "дайка в дайке" в структурах континентальной земной коры".
Благодаря специфике геологосъемочных работ, автор занимался вопросами стратиграфии, магматизма и тектоники практически всех распространенных в регионе Северного Забайкалья структурно-вещественных комплексов, но особенно детально и пол-
но - их вулканогенными.представителями. В этот период было детально исследовано (совместно с B.C. Беспечинским, И.А. Томбасовым, А.И. Дряевым и другими коллегами) кайнозойское Удоканское лавовое плато. Его углубленное изучение продолжалось авто--ром и в период научно-исследовательских работ, что, в конечном счете, определило плато в качестве важнейшего геологического репера при исследованиях кайнозойского вулканизма Байкальской риФтовой зоны (Ступак, 1987).
В течение второго периода автором практически заново откартирована позднеме-зозойская вулканогенная провинция Калаканского ГЪивитимья, разработана новая схема расчленения ее юрско-даловых осадочно-вулкадагенных образований, детально изучен вещественный состав пород и закономерности его пространственно-временных изменений. Особое внимание было уделено проявлениям подводного вулканизма, палеорекон-струкшям, субвулканическим магмовыводящим и магмолокализупшм структурам верхнего интеркрустального (по И.В. Лучицкому, 1985) яруса, развивавшимся в обстановках растяжения.
В это же время автором предпринято и продолжается изучение раннемезозойских вулканотектонических образований района Витимо-Каренгского междуречья, где получены новые данные по строению, составу и возрасту пород вулканогенных толщ и интрузий, проведены межструктурные корреляции и палеореконструкции. Здесь и в других местах Северного Забайкалья обнаружены и детально исследованы разновозрастные мезозойские надвиговые зоны, Фиксирующие периоды господства напряжений сжатия.
Авторские материалы по мезозойскому и кайнозойскому вулканизму региона послужили основой при систематизации и критическом анализе материалов других исследователей, использованных при написании данной работы.
Методика работ являлась традиционной для геологических исследований и включала периоды полевых наблюдений и камеральной обработки их результатов. В полевые периоды на стадии геологических съемок наблюдения проводились в соответствии с требованиями инструкций Министерства геологии СССР, а на стадии тематических работ дополнялись детальными исследованиями узловых участков, опорных разрезов, проявлений отдельных типов пород и т.д. Полевые работы последней стадии выполнялись совместно с P.M. Ступак. Большую помощь в их проведении оказали геологи ПГО "Читагеология" В.Н. Павлык и Р. В. Базилевич, сотрудники ГМС "Калакан" И. И. Платов, С. М. Духовников, П. В. Плис, жители с. Устъ-Каренга Ю. К. Баранов, А. Т. Кузьмин; Н.А. Николаев, B.C. Рыбаков и другие.
В камеральные периоды проводилась разносторонняя обработка полевого материа-'ла, изучение вещественного состава и возраста пород методами петрографии, петрохи-мии, геохимии, палинологии и радиологии. Только по вулканогенным образованиям автором просмотрено более 3000 прозрачных шлифов. Оптико-минералогические их исследования выполнены P.M. Ступак. Ею же проведено определение содержаний железа в пробах горных пород.
Приводимые в работе сведения по химизму вулканогенных пород основаны на более чем 800 анализах, из которых более 550 являются оригинальными, остальные заимствованы из материалов предшествующих исследований. Почти целиком их объем выполнен химическим способом в различных лабораториях, что удовлетворяет условию случайной выборки. Авторские пробы анализировались химически в лабораториях ПГО "Чи-
_ 4-
тагеология" (аналитики- Е.В. Голобокова, Ю.Г. Горбунова, Л.А. Домашева, А.В. Ра-китина), ЗабНИИ Иингео СССР С Н.И. Поздняк, В.Я. Потапов), Института геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН С Л.Н. Матвеева,Г. А. Погудина, 0. И. Округина), частично -рентгено-спектральным квантометрическим способом в ЧИПР СО РАН (В.Г. Сташевский, Н.С. Балуев) и ИГ СО РАН (Т.Н. Гуничева).
Содержание в породах Rb, Sr,Y, Zr (более 150 проб) определены в ЧИПР СО РАН рентгено-спектральным методом на установке VPA-20 (Л.М. Бадьина). Здесь же проводилась и подготовка проб на различные виды анализов (Е.В.Дюбкина, Т.П.Михайлова).
В Центральной лаборатории ПГО "Чита'геология" проведены палинологический анализ проб из осадочных пород привитимской серии (А.А.Сиротенко), определения абсолютного возраста вулканогенных пород калий-аргоновым методом (А. Г.Саксин). Rb-Sr изохронные значения возраста гранитоидов куналейского комплекса из Витимо-Карен-гского междуречья получены в ИГ СО РАН (С.И. Дриль), а раннемеловых гранитоидов района Калаканского Привитимья - во ВСЕГЕИ Мингео СССР (О.П.Шергина).
На всех стадиях выполнения работы постоянную, разнообразную и большую помощь оказывала P.M.Ступак.
При проведении работ и подготовке рукописи диссертации существенное значение имели контакты с А.И. Киселевым, Н.А. Логачевым, A.M. Мазукабзовым, СВ. Рассказо-вым, Г. Ф. Уфимщвым (ИЗК СО РАН), В. С. Антипиным, Е. И. Воробьевым, М. И. Кузьмин (ИГ СО РАН), С.А. Куренковым, А.С. Перфильевым (ГИН РАН), А.И. Поляковым (ГЕОХИ РАН), И.В. Ащепковым, В.П. Костюком, Л.И. Паниной, В.В. Шарыгиным (ОИГГиМ СО РАН), К. К. Анашкиной, Ф.И. Еникеевым, Г. Л. Зуккау, А. В. Кинякиным, Г. И. Менакером, В. П. Потешным, И.Г. Рутштейном, В.Н. Семеновым, Л.П. Старухиной (ПГО "Читагеология"), Е.М. Фалькиньм (ЧПИ МВЮ, Г. С. Бордонским, Л. В. Заманой, Ф. П. Кренделевым, В. В. Мазаловым, Т.А. Стрижовой (ЧИПР СО РАН), беседы с которыми стимулировали написание работа, а их советы и замечания способствовали устранению хотя бы части ее недостатков.
Автор считает своим приятным долгом выразить всем упомянутым коллегам и специалистам чувства признательности и благодарности.
Защищаемые положения. Основные результаты проведенного исследования, являющиеся одновременно и главными защищаемыми положениями, сводятся к следующему:
-
Проявления мезозойско-кайнозойского вулканизма Северного Забайкалья сосредоточены в пределах пространственно обособленных ареалов, маркирующих длительно развивающиеся магматические центры и свидетельствующих об унаследованном (телеско-пированном) характере магмовыводящих структур.
-
Позднефанерозойский вулканизм региона развивался циклично. Установлено восемь этапов вулканической деятельности, продолжительность которых с течением времени последовательно снижалась. Первые пять этапов образуют мезозойский, остальные - кайнозойский макроциклы вулканизма, геологическое подобие и различие которых определены условиями генерации и эволюции магм.
-
Парагенетические ассоциации вулканогенных пород проявились в поверхностной, субвулканической и гипабиссальной фациях, представлены основными, средними и кислыми их разностями с бимодальным типом распределения объемов и составов. Бимо-
дальность вызвана различиями генезиса пород: мантийного - основных (парциальное плавление) и корового - кислых (палингенез-анатексис).
4. Начальные базитовые расплавы развивались в объеме отдельных этапов по боуэ-
новскому тренду, продуцируя дифференцированные базальт-трахитовые серии, а в объе
ме макроциклов - в направлении увеличения основности и щелочности, достигая на
заключительных этапах щелочно-базальтоидных составов.
Поэтапная эволюция базитовых магм протекала в промежуточных резервуарах на коровых уровнях: макроцикловые вариации составов начальных выплавок вызваны увеличением во времени их глубинности.
5. Мезозойско-кайнозойский вулканизм Северного Забайкалья развивался в усло
виях чередования во времени геодинамических обстановок растяжения и сжатия.
Обстановки растяжения зафиксированы комплексами пакетированных даек и силлов, > последовательно наслоенными вулканогенными толщами. J4x сушествование и проявление связано с двукратным С в мезозое и кайнозое) подъемом мантийного диапира.
Обстановки сжатия, проявленные только в мезозое, запечатлены комплексами разновозрастных динамометаморфических образований надвиговых зон. Их возникновение обусловлено субмеридионально ориентированным давлением, связанным с развитием Монголо-Охотского палеоокеана.
Научная значимость и новизна проведенного исследования определяется, прежде всего, тем, что оно представляет собой первую систематическую сводку и критический анализ геологического материала по позднефанерозойскому вулканизму субрегиона Северного Забайкалья. Некоторые из проблем региональной палеовулканологии мезозоя-кайнозоя в предлагаемой работе обозначены впервые (подводный вулканизм континентальных структур, системы магмовыведения спредингового типа, крупномасштабная расслоенность иритмичность магматитов земной коры ), для других предложены новые направления их решения (пространственно-временные связи вулканических процессов мезозоя и кайнозоя, механизм Формирования вулканогенных толщ, эволюция магматических расплавов и т.д.).
Научной новизной обладают и конкретные результаты проведенных работ. Установленная локализация разновозрастных магматических расплавов в пределах отдельных вулканических ареалов свидетельствует, что пути миграции мантийных базальтовых магм на поверхность оставались одинаковыми на протяжении всей мезозойско-кайнозой-ской истории региона.
Обнаружение продуктов подводного вулканизма (гиалокластитов, пиллоу-лав, хемогенних осадков), их широкого распространения и значительных объемов существенным образом изменяет сложившиеся представления о палеообстановках позднеФанерозой-ского вулканизма и их реконструкциях.
Впервые на представительном геологическом материале показан двойственный характер эволюции начальных базитовых расплавов, протекающей на видовом (этапном) уровне в направлении повышения их щелочности и насыщенности кремнекислотой, а на родовом Смакроиикловом) - с увеличением щелочности и основности. При этом происходит смена во времени трахибазальтовых (мезозой) и щелочно-базальтовых (кайнозой) магм более поздними и более глубинными щелочно-базальтоидными.
Впервые в регионе Забайкалья обнаружены комплексы пакетированных даек и сил-
лов. Их детальное изучение показало значительное сходство с подобными комплексами оФиолитовых зон и спрединговый характер Формирования.
Обнаружена ритмическая крупномасштабная стратификация магматических образований земной коры северной части Забайкалья, выраженная чередованием прерывистых слоев ультрабазит-базитовых пород со слоями разнообразных гранитоидных образований. Для ее объяснения предложено представление о внутрикоровых уровнях локализации резервуаров мантийных магм, вызывающих палингенно-анатектическое гранитообра-зование и определяющих глубинность, рассеяние и другие особенности континентального спрединга.
Помимо перечисленных, в работе изложены и другие, преимущественно более частные результаты исследования, удовлетворящие понятию научной новизны.
Практическое значение выполненного исследования заключается, прежде всего, в разработке схем расчленения мезозойских и кайнозойских магматических образований как основы регионального и локального металлогенического прогноза и поисковых работ. Подобные 'схемы разрабатывались при участии автора в подразделениях ПГО "Чита-геология", а позднее - передавались автором в такие подразделения для практического использования.
Не менее важное значение для целей прогноза и практики поисковых работ име.от и некоторые установленные закономерности развития вулканогенных процессов позднего1 фанерозоя. В первую очередь это относится к приуроченности проявлений іделоч-но-базальтоидных магм, перспективных на редкоиеталльное оруденение, к заключительным этапам мезозойского и кайнозойского макроциклов вулканизма.
Установление гидрокластической природы пород, традиционно принимавшихся за пирокластические образования, повлечет за собой пересмотр существующих прогнозов и методик поисков связанных с их толпами полезных ископаемых. Обнаружение гиалоклас-титов и установление широкого их распространения в разновозрастных вулканогенных толщах имеет важное значение для палеорзконструкиий мезо-кайнозоя Забайкалья и смежных с юга территорий.
Апробация работы. Результаты исследований по мере их проведения докладывались на более чем 20 всесоюзных и региональных совещаниях, конференциях и симпозиумах; на 20-й Генеральной Ассамблее 1UGG (Вена, 19915: на заседаниях Научно-технического совета ПГО "Читагеология", Научного совета ЧИПР СО РАН, на семинарах в ГИН РАН. ИГ СО РАН.
Полученные автором материалы вошли в региональную легенду Кодаро-Удоканской серии листов геологической карты Читинской области масштаба 1:50 000 (Чита, 1972); в рабочую региональную стратиграфическую схему неогеновых отложений Забайкалья (Хабаровск, 1990); использованы МСК при составлении унифицированной стратиграфической схемы четвертичных отложений Забайкалья (Ленинград, 1981): использованы при составлении геологических карт Читинской области масштаба 1:500 000 (1973, 1993) и объяснительных записок к ним (1973, 1989): использованы при написании и изложены в 10 (с авторскими разделами - в 6) производственных отчетах по геологической съемке маоетабов 1:200 000 и 1:50 000 и тематическим работам. Наше соавторство отражено также на более чем 20 листах геологических карт, составленных для разных районов Северного Забайкалья.
По теме диссертации опубликовано более 50 работ, в том числе 2 монографии (одна в соавторстве).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, совместно занимающих 224 страницы текста. Текст сопровождается 78 рисун-, ками и 16 таблицами. В приложении к работе приведено 530 химических анализов мезозойских вулканогенных пород. Список литературы включает 348 наименований. Обшй объем работы составляет 395 страниц.