Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географический очерк 8
Глава 2 Трапповые провинции в истории Земли 11
2.1. Понятие трапповой формации, некоторые определения 11
2.2. Пространственное распределение и возраст трапповых провинций 14
Глава 3. Геологическая изученность района 21
Глава 4. Геология района 25
4.1. Стратиграфия 25
4.2. Интрузивные образования 43
4.3. Тектоника 52
4.4. Полезные ископаемые 58
Глава 5. Материал и методика исследования 64
5.1. Полевые работы 65
5.2. Камеральные работы 66
Подготовка каменного материала для изучения минерального состава пород 66
Петрографические исследования 66
Минералогические исследования 67
Подготовка каменного материала для изучения валового состава пород 68
5.3. Аналитические методы 70
Методы валового анализа 70
Рентгено-флуоресцентный анализ (РФА или XRF) 70
Масс-спектральный и атомно-эмиссионный анализы (ICP-MS и ICP-AES) 70
Изучение валового состава с помощью микрозонда 71
Методы локального анализа 71
Глава 6. Трапповая формация обрамления Хантайско-Рыбнинского вала 73
6.1. Стратиграфия 73
Норильская мульда 73
Хараелахская мульда 79
Микчангдинская площадь 81
Тунгусская синеклиза 84
Озеро Глубокое 84
Методика построения геологической карты 89
Озеро Лама 95
6.2. Петрография базальтоидов 100
Вулканические породы 101
Интрузивные и субвулканические породы 110
Вулканогенно-обломочные породы 110
Петрографические закономерности вулканической толщи Норильского района 114
Изменение во времени 114
Изменение в пространстве 118
6.3. Геохимические особенности 120
Петрогенные элементы 120
Элементы-примеси 124
6.4. Минералогия базальтов Норильского района 128
Плагиоклаз 128
Пироксен 130
6.5. Расслоенные покровы 135
6.6. Габброиды Норильского района 145
6.7. Закономерности строения трапповой формации 150
Заключение 161
Список литературы 163
- Пространственное распределение и возраст трапповых провинций
- Тектоника
- Озеро Лама
- Закономерности строения трапповой формации
Введение к работе
Актуальность работы. Связь большинства Cu-Ni-Pt месторождений с крупными трапповыми провинциями, а также совпадение возраста этих провинций со временем массового вымирания многих видов живых организмов, вызывает неугасающий интерес к трапповым формациям. Сибирские платобазальты (251 млн. лет) представляют самую крупную континентальную трапповую провинцию на Земле. При этом Норильский район наиболее важен для понимания истории развития территории в силу особенностей его геологического строения: большой мощности вулканитов (3,5 км), присутствия в разрезе наряду с широко распространенными толеитовыми базальтами субщелочных и пикритовых разновидностей пород, а также наличием уникальных Cu-Ni-Pt месторождений.
Несмотря на многолетние исследования территории до сих пор нет устоявшихся представлений о происхождении главных типов магматических пород Норильского района и связанных с ними сульфидных месторождений. В частности, резко различаются представления о комагматичности интрузивных и вулканических пород. Одни исследователи отстаивают точку зрения о формировании плутонических и эффузивных пород в рамках единой магматической системы (Налдретт, 2003; Naldrett, 2005; Keayes et al, 2007), другие рассматривают массивы норильского комплекса в качестве производных самостоятельной магмы (Лихачев, 2006; Криволуцкая и др., 2008; Криволуцкая, Рудакова, 2009). Такое расхождение обусловлено тем, что в настоящее время район крупнейших Норильских медно-никелевых месторождений изучен в основном в отношении интрузивов, содержащих оруденение, а вмещающая их трапповая формация изучена в значительной мере хуже и крайне неравномерно. Именно поэтому ограничены данные о геологических взаимоотношениях как между эффузивами и интрузивами, так и между интрузивными образованиями разного типа. Дополнительные трудности в интерпретации эволюции магматизма в пределах провинции обусловлены чрезвычайно быстрым образованием всей трапповой толщи (Wooden et al., 1993), вследствие чего определения изотопного возраста пород не могут дать последовательности образования магматических тел. В такой ситуации особое значение приобретают геохимические, минералогические и др. методы.
Особое внимание привлекает крупнейшая структура района - Хантайско-Рыбнинский вал, простирание которого совпадает с простиранием большинства разрывных и складчатых структур (север-северо-восточное), а также с главным рудоконтролирующим Норильско-Хараелахским разломом. Уточнение истории развития вала и его влияния на особенности формирование трапповой формации дает ценнейший материал для понимания общей эволюции Сибирских траппов.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является определение общей эволюции трапповой формации Норильского района и выяснение истории развития Хантайско-Рыбнинского вала. Основными задачами стали:
1. Изучение геологического строения трапповой формации по глубоким
скважинам в различных структурах с детальным выяснением вариаций геологических, петрографических и геохимических характеристик отдельных покровов, свит и всей толщи в целом.
-
Изучение геологического строения туфо-лавовой толщи по геологическим обнажениям с выяснением условий залегания, изменения мощностей свит, а также особенностей строения расслоенных покровов и интрузивных тел.
-
Выявление соотношения лав и туфов и изменения этих соотношений по разрезу и по латерали.
-
Сопоставление геологического строения изученных разрезов для выяснения эволюции вулканизма этого региона.
-
Изучение петрографических и минералогических особенностей пород.
-
Изучение геохимических особенностей вулканических пород каждой свиты во всех разрезах, а также интрузивных тел для определения направленности эволюции расплавов, участвующих в формировании вулканогенной толщи.
7. Выяснение возможных способов формирования расслоенных покровов.
Фактический материал и методика исследований. В основу работы
положены данные, полученные автором в ходе полевых исследований в Норильском районе в 2008-2010 гг. в составе геологического отряда ГЕОХИ РАН под руководством Н.А. Криволуцкой. При полевых исследованиях проведена документация 4 скважин " ООО "НорильскГеология" (общая длина документированного керна 4205 м), а также маршрутные описания 6 разрезов естественных обнажений вдоль русел ручьев. Помимо объектов, изученных автором, для получения более полной картины использованы данные, любезно предоставленные Н.А. Криволуцкой (разрез г. Сундук, южный берег оз. Глубокое; верхняя часть разреза L, северо-восточный берег оз. Лама). Все изученные объекты расположены по обрамлению Хантайско-Рыбнинского вала (далее ХРВ) и охватывают большую часть структурных элементов Норильского района: Норильская, Ха-раелахская мульды, Микчангдинский блок (площадь) и западный борт Тунгусской синеклизы. Каменный материал отбирался из центральной части каждого потока, а также из приподошвенной и прикровельной частей нескольких потоков. В интрузивных телах материал отбирался равномерно по мощности, включая эндо- и экзоконтактовые области. Всего было отобрано 695 образцов.
Из наиболее свежих разностей были изготовлено и описано 272 шлифа для выявления петрографо-минералогических особенностей, из которых 52 шлифа было исследовано на микрозондах ГЕОХИ РАН (аналитик Н.Н. Коненкова) и геологического факультета МГУ (аналитики Е.В. Гусева и Н.Н. Коротае-ва) с определением состава 168 зерен плагиоклаза и 237 зерен пироксена.
Для геохимических исследований автором было подготовлено 200 проб, прошедших дробление, истирание и спекания в стёкла для 47 проб. Геохимические исследования проводились различными методами. Концентрации главных элементов определялись для 133 проб рентгено-флюоресцентным методом в лабораториях ГЕОХИ РАН (г. Москва) и Института им. М. Планка (г. Майнц, Гер-
мания). Концентрации рассеянных элементов определялись для 194 проб масс-спектральным методом с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS), а также атомно-эмиссионным методом с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES) в лабораториях ИМГРЭ, ГЕОХИ РАН (г. Москва), институте ИПТМ РАН (г. Черноголовка) и Институте им. М. Планка (г. Майнц). Научная новизна
-
Впервые проведено системное исследование разреза трапповой формации по новым скважинам и разрезам каждого структурного элемента с определением типа контакта с подстилающими породами тунгусской серии и выяснением характер изменения мощностей свит в пределах каждой из мульд.
-
Впервые для изученных районов выполнены детальные "послойные" петрографические, геохимические и минералогические исследования.
-
Впервые обосновано геологическими данными синвулканический характер развития Хантайско-Рыбнинского вала.
-
Впервые обоснована геологическая позиция (установлена "нижняя" граница) интрузивов, синхронных вулканитам трапповой формации, в том числе содержащих медно-никелевое оруденение.
Защищаемые положения
-
Хантайско-Рыбнинский вал Норильского рудного района является дол-гоживущей, периодически проявлявшей активность структурой, заложенной до начала излияния траппов. Структурные элементы, разделенные валом, характеризуется индивидуальными особенностями геологического строения; в них различаются полнота разрезов и мощности отдельных свит, соотношение в них лав и туфов, геохимические характеристики базальтоидов.
-
В формировании туфо-лавовой толщи Норильского района выделяются три тектономагматических этапа. Первый этап связан с глубинным обогащенным источником. В это время формировались покровы трахибазальтов и трахи-андезибазальтов. На втором этапе из глубинного истощенного источника, претерпевшего фракционную дифференциацию, изливались коматиитоподобные лавы пониженной основности. Третий этап (собственно трапповый) связан с малоглубинными источниками, поставлявшими толеитовые базальты.
-
Рудоносные массивы норильского комплекса были сформированы в результате самостоятельного магматического этапа в посленадеждинское время. Их геохимические характеристики, полученные в результате проведенных работ, существенно отличаются от геохимических характеристик базальтоидов нижележащих свит, рассматривавшихся ранее в качестве комагматов рудоносных массивов в Норильском районе. Преимущественная локализация массивов среди терригенно-осадочных пород объясняется и литологическими особенностями вмещающих пород, и экранирующим действием мощного покрова базальтов.
Теоретическая и практическая значимость работы. 1. Полученные результаты позволяют с новых, современных позиций интерпретировать закономерности развития траппового вулканизма Норильского
района, провести его корреляцию с другими трапповыми провинциями мира.
-
Новая интерпретация геологической позиции рудоносных интрузивов и геохимических особенностей их состава позволяют существенно приблизиться к пониманию природы уникальных рудоносных тел, что в свою очередь помогает улучшить качество прогнозных исследований в пределах Норильского рудного района, а также в аналогичных по геологическому строению регионах.
-
Результаты работ должны учитываться при проведении региональных геологических исследований, составлении новых стратиграфических схем и схем интрузивного магматизма.
Публикации и апробация работы. По теме диссертации автором лично и в соавторстве опубликовано 17 печатных работ, из них 4 статьи в реферируемых журналах и 13 тезисов докладов. Результаты исследований докладывались на конференциях и совещаниях различного уровня: Международной конференции, посвященной памяти академика В.Е.Хаина (Москва, 2011); Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2007-2010 гг.); Ill и V Сибирской конференции молодых учёных по наукам о Земле (Новосибирск, 2006 г, 2010 г); XVII молодежной научной конференции, посвященной памяти К.О. Кратца (Петрозаводск, 2006); конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые - наукам о Земле» (МГРИ, Москва 2007); научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения проф. Ф.И. Вольфсона (Москва, 2007); I Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А.П. Карпинского (С-Петербург, 2009); конференции, посвященной 125-летию со дня рождения академика А.Н. Заварицкого (Москва, 2009); XXI Международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика В.И. Смирнова (Москва, 2010).
Структура и объём работы. Работа изложена на 165 страницах текста, состоит из введения, шести глав и заключения, сопровождается 7 таблицами, 146 рисунком, списком литературы из 70 наименований и 8 приложениями. Благодарности. Диссертация подготовлена на кафедре региональной геологии и истории Земли, всему коллективу которой и заведующему кафедрой профессору A.M. Никишину автор выражает искреннюю благодарность за возможность учиться 8 лет на великолепной кафедре среди необыкновенных людей. Особая глубокая благодарность моему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук Александру Вениаминовичу Тевелеву за многолетнее грамотное руководство, постоянную внимательную опеку и мудрые советы. Также моя особая благодарность Надежде Александровне Криволуцкой за возможность заниматься интереснейшей научной темой и за совместные первые и основные шаги над её разработкой. Отдельно хочу поблагодарить А.Н. Белову, Д.Ю. Балыкова, Н.В. Правикову, Е.А. Лыгину, Ю.Г. Маринову за организационную помощь и моральную поддержку во время работы над диссертацией. Искренняя признательность П.Л. Тихомирову за ценнейшие советы и готовность в
любой момент уделить время для консультаций, Б.Я. Журавлёву за постоянное внимание к моей научной деятельности в течение всего периода обучения в аспирантуре, P.P. Габдуллину, впервые открывшему во мне любовь к науке. Искренняя благодарность моим друзьям: И.В. Храмову, М.А. Фуриной, О.И. Кабановой, Г.Т. Джеджея, О.В. Гаврилюк, братьям В. и М. Таракановским за бесконечную поддержку и помощь, а также научным и полевым коллегам из институтов ГИН РАН, ГЕОХИ РАН и им. М.Планка за плодотворное сотрудничество в полевых исследованиях и консультации при обработке материалов. Отдельная благодарность зав. лабораторией магматических и метаморфических пород А.В. Соболеву за предоставленную возможность работать в коллективе института ГЕОХИ РАН, а также за поездку в г. Майнц для научных исследований.
Пространственное распределение и возраст трапповых провинций
Трапповая провинция Колумбия Ривер находится на Западе СІЛ А в области ларамийского орогенеза, произошедшего между концом мела и эоценом. Платобазальтовый магматизм имел место 17,2-14,5 мли. лет назад, главный объем базальтов был извержен 16 млн. лет назад (рис, 2,4), После дополнительной фазы центр слабого магматизма плавно мипэировал к востоку - к современной горячей точке Йеллоустоун (поэтому в настоящее время там активизировалась деятельность гейзеров). Данные сейсмотомографии свидетельствуют о том, что плюм под Йеллоустоном уходит глубоко в нижнюю мантию со сложной геометрией к границе с ядром (рис. 2.5).
Эфиопско-Йеменские траппы располагаются в районе Красноморского Эфиопского рифтов. В этой области платовулканизм (в основном базальговый) протекал сначала катастрофически: примерно 29 30 млн. лет назад (вероятно, за время менее 1 млн. лет) образовалось Эфиопско-Йеменское базальтовое плато (Никишин, 2001).
Североатішнтическо-Гренландские траппы. В настоящее время эти трапповые поля разобщены в ходе формирования Северной Атлантики. В их состав входят: Британская третичная магматическая провинция, траппы восточной континентальной окраины Гренландии, траппы континентальных окраин Лабрадорского моря, базальты вулканической континентальной окраины Норвегии, базальты подводного тато Роколл, Трога Рокот, Фарерских островов и др. Мощности базальтовых комплексов достигают 7 км, а средняя мощность - 1-3 км. Согласно изотопным данным, во всех этих областях трапповый вулканизм проявился одновременно 59-60 млн. лет назад над единым мантийным шпомом. Первой была рифтовая фаза, затем имел место трапповый магматизм в нескольких провинциях, и позже началось раскалывание континентальной литосферы и спрединг океанической коры Северной Атлантики (Никишин, 2001).
Декканские траппы. Декканские траппы мощностью до 3 км распространены на западе Индии (рис. 2.6), а их бывшее продолжение - траппы Сейшельских островов сейчас отделены от Индии океаническим бассейном со срединно-океаническим хребтом.
Декканские траппы излились за интервал времени не более 1 млн. лет на границе мела и палеогена 65 млн. лет назад; одновременно шло излияние траппов Сейшельских островов. Ма основе геохимических данных предполагается, что Декканско-Сейшельские траппы образовались над мантийным пліомом. Современное проявление угасающего вулканизма, связанного с этим шпомом - активный вулкан Реюньон восточнее Мадагаскара (http://news.siona.ru...). Траппы Раджмахал располагаются на
На реконструкциях раннемеловой Гондваны траппы Раджмахал и Натуралист, возможно, образуют единую трамповую провинцию. Можно предполагать, что вскоре после данного траннового вулканизма начался спрединг океанической коры и дрейф Индийского континента на север от Австрало-Антарктического континента (Никишин 2001). Траппы Парана-Этендека. Сейчас эти трапповыс области располагаются на разных берегах Южной Атлантики (Парана - в Бразилии, а Этендека - в Намибии), а ранее слагали единую провинцию (рис. 2.7). Формирование трапповой провинции происходило на фоне раскрытия Южной Атлантики. 150-130 млн. лет назад рифинг распространялся с юга, а около 130 млн. лет назад он быстро продвинулся на север. Это событие совпало по времени с формированием платобазальтовой (транповой) провинция Парана-Этендека, которая рассекалась рифтовой зоной. Вулканизм имел место около 135-130 млн. лет назад. Данные по шельфу Намибии показывают, что сначала была слабая средне-позднсюрская фаза рифтинга, а затем имела место раипемеловая фаза рифтинга, синхронная с образованием траппов Этендека (131,7-132,3 млн. лет назад).
Траппы Марапхао располагаются на северо-востоке Бразильского щита. Они образуют несколько базальтовых покровов и множество силлов. Суммарная мощность траппового комплекса превосходит 0,5-0,7 км. Возраст магматизма около 129-124 млн. лет (ранний мел). Имеются данные и о наличии базальтов с возрастом 200-190 млн лет. Раскрытие Атлантики несколько восточнее траиповой провинции происходило не ранее 126 млн. лет назад (Никищин, 2001).
Траппы Земли Франца Иосифа пока слабо изучены, но возможно они образуют большую провинцию. Скважины вскрыли докембрийский фундамент (зеленые сланцы и кварциты). Вероятный возраст базальтов но стратиграфическим данным от готерива до альба. Карбон-ран немеловые осадки интрудированы многочисленными силлами и дайками долсритов и габбро-долсритов. Минимальные размеры области магматизма составляют 500 км х 400 км. Суммарная мощность лав и силлов превышает 1 км. Палеогеографические реконструкции показывают, что регион Земли Франца Иосифа испытал подъем в позднем готериве-барреме. Раскрытие Арктического океанического бассейна в этом районе происходило, вероятно, одновременно с Северной Атлантикой, начиная с конца палеоцена-начала эоцена. Значит, между окончанием траппового махматизма и началом спрединга океанической коры прошло порядка 70-80 млп. лет (http://plateectonic...).
Траппы Де Лонга расположены севернее Новосибирских островов на шельфе близко к хребту Ломоносова и бассейну Макарова. Недеформированные базальтовые покровы обнажаются на острове Бенетты среди аптско-альбеких угленосных осадков на деформированных палеозойских толщах. Базальты по составу близки к толеитам, а их К-Аг возраста составляют ±112-119 млн. лет. По грави-магнитным данным вероятная площадь траппового магматизма превышает 300 км х 300 км (Никишин, 2001).
Магматическая провинция Элсмир-Альфа расположена в пределах хребта Альфа и севера острова Элсмир в Арктике. Предполагаетея, что это раннемеловая магматическая провинция. Возраста магматизма пока плохо обоснованы, вероятно, это ранний мел. По видимому, магматические провинции Земли Франца Иосифа, Де Лонга и Элсмир-Альфа- в раннем мелу образовывали единую область. Возможно, трапповый магматизм предшествовал раскрытию океанических бассейнов (Хайн, 2001).
Траппы Kapv-Феррар. Сейчас юрские траппы Кару находятся в Южной Африке, а одновозрастные им траппы Дронниш-Мод-Феррар - в Антарктиде. Изотопные данные ПОКЭЗЫВЗ.ЮТ что платобазальтовый вулканизм с внедрением многочисленных долеритов 184 млн. лет назад. Раскол континентов и спрединг новой океанической коры начался примерно 170 млн. лет назад, а центр предполагаемого плюма находился под Мозамбикской окраиной в Африке (Никишин, 2001).
Центральио-Атпантические траппы. Сейчас после раскрытия Центральной Атлантики они разорваны и известны в позднетриасово-раннеюрских грабенах Аппалачей типа Ньюарк, локально вдоль пассивной окраины у Аппалачей, в Марокко; широко распространены дайковые рои в северо-западной Африке. Реконструированная площадь базальтового вулканизма составляет 2 млн км . Считается, что значительная часть лав была Анализ изотопных данных показал, что возраст базальтов 200 млн. лет. По стратиграфическим и изотопным данным предполагается, что дли1ельность вулканизма не IIDCBbJ ІНШІЙ 0,7 млн. лет. Вулканизм начался позже фазы поздиетриасового рифтинга. Раскрытие Центральной Атлантики началось через 20-30 млн. лет после траппового вулканизма около 175 млн. лет назад.
Сибирские траппы и одновозрастные рифтовые системы. Одной из самых крупных провинций является Сибирская (рис. 2.8).
Она выделяется как единая пермо-триасовая траиповая (рифтово-трапповая) суперпровинция, которая простирается от пред Ориеитироаочные границы Сибирской платобазальтовой провинции Главные магмовыводящие зоны Области распрос транения вулканических образований (а - лавы: б - туфы и туффиты) Границы областей весьма интенсивного (а), интенсивного (б) и умеренно интенсмвкою (ъ) магматизма Пайхойского района на западе до Верхояиья на востоке, и от Таймыра на севере до Центрального Казахстана на юге, сформировавшаяся на пермо-триасовой границе Э - Тунгусский бассейн: н - Норильский район: g) - Маймеча-Котуйский район
Вес траппы и рифтовые системы этой провинции - одновозрастные образования, что позволяет объединить их в единую область. Ее слагают следующие провинции: Тунгусская, Таймырские траппы. Кузнецкие траппы, траппы Печорского бассейна. На территории Сибирского ареала наблюдается несколько рифтовых систем: Западно-Сибирская (состоящая из нескольких ветвей), Пясина-Хатангская, Южно-Карская рифтовая. Также наблюдается вулканизм вдоль Верхоянской пассивной окраины и в Забайкалье (Путеводитель, 1986).
В целом, на пермо-триасовой границе синхронные процессы растяжения, траппового магматизма и рифтин!а охватили огромное пространство Евразийского палеокоитинента от Северо-Атлантической рифтовой системы на западе до Верхоянской пассивной окраины на востоке, и от Южно-Карской рифтовой системы на севере до Центральной Азии на юге. Это крупнейшее тектоно-магматическое событие не привело к раскрытию нового океанического бассейна, но вызвало рифтинг и трапповый магматизм. Процессы спрединга на пермо-триасовой границе сосредоточились в палеоокеане Тетис (рис. 2.9) (Никишин, 2001).
Тектоника
Норильский район как самостоятельный блок земной коры ограничивается на западе Западно-Сибирской низменностью, на севере - Енисейско-Хатангским прогибом, на востоке - Тунгусской синеклизой (рис. 4.13). В пределах района выделяются четыре основные структуры первого порядка - Хаптайско-Рыбнинский и Дудинский валы, сложенные породами нижнего и среднего палеозоя. Тунгусская синеклиза и Иорильско-Хараелахский прогиб, выполненные тунгусской серией и вулканогенной толщей. Для большинства крупных структур характерно северо-северо-восточиое и северо-восточное простирание. Некоторые более мелкие структуры ориентированы в северо-северо-западном направлении (Путеводитель, 1994).
Материалы региональных и среднемасштабных сейсмогеологических исследований обнаруживают специфическое строение земной коры и верхней мантии региона. Кроме того, отмечается постепенное сокрашение мощности коры в сторону Западно-Сибирской плиты и Енисейско-Хатапгского прогиба, минимальная величина которой достигается на стыке двух названных структур в нижнем течении р. Енисей и составляет 30-35 км (Аветисов, 1984). Д.И. Мусатов рассматривает строение западной части Сибирской платформы как результат взаимодействия Тунгусской (или Сибирской) континентальной и Западно-Сибирской океанической мегаплит (Зонепшайн, 1976). Согласно геофизическим данным по глубинному строению, в пределах района выделяются два блока фундамента: Приенисейский (протерозойский) и Западно-Тунгусский (архейский), характеризующиеся, соответственно, субмеридиональпым и субширотным простиранием складчатых систем. Эти блоки отделяются друг от друга Приенисейско-Имагдинским разломом, имеющим характер краевого шва, трасса которого близка к трассе современного Имагдинско-Летнинского разлома (Аветисов, 1984). Для Норильского района типична повышенная мощность континентальной земной коры, которая сложна кристаллическим фундаментом и осадочно-вулканогенным платформенным чехлом. Для этих оболочек установлены аномально высокие скорости распространения продольных сейсмических волн. Это связано, по-видимому, со значительными повышенными плотностями платформенного чехла и гранитно-метаморфической оболочки, что подтверждается и положительными аиомалиями гравитационного поля. Высокая плотность во многом обусловлена высокой концентрацией интрузивных тел основного состава в земной коре (Ремпель, 1977).
Хантайско-Рыбпинский вал, плавно перетекающий на юге района в Курейско-Летнинский, разделяет Норильско-Хараелахский прогиб и Тунгусскую синеклизу и представляет собой пологую, вытянутую в субмеридиональном направлении структуру шириной до 40 км, осложненную также субмеридиональными антиклиналями и синклиналями (рис. 4.13). Наиболее крупные антиклинали представлены структурами озера Хантайское иа юго-востоке района, а также Гремячинской, Кулюмбинской и Хантайской в центральных частях вала. К крупным синклиналям относятся Омненская в Хантайско-Рыбнинском валу и Средие-Хантайская в Курейско-Летнинском (Дюжиков, 1988).
Дудинский вал, расположенный на западе района, осложнен наиболее крупными Дудинской и Фокииской антиклиналями и Веткинской синклиналью (Дюжиков, 1988).
Тунгусская синеклиза в пределах района представлена Ламско-Хантайским прогибом, расположенным к северу от озера Хантайское (Путеводитель, 1994).
Норильско-Хараелахский вулканогенный прогиб, ограниченный Дудинским валом на западе, Хантайско-Рыбнинским и Курейско-Летнинским валами па востоке, прослежен в северо-северо-восточном направлении через всю территорию района на 350 км. В северовосточной части происходит разворот простирания прогиба к субширотному - восточно-северо-восточному направлению. Ширина прогиба колеблется от 50 км в юго-западной до 80-90 км в центральной и северо-восточной частях.
Внутреннее строение прогиба осложнено серией эшелонированных брахиформных складок - мульд, вытянутых по простиранию прогиба и разграниченных антиклинальными складками. Кайеркано-Пясинская и Южно-Пясинская антиклинальные складки расчленяют прогиб на три структуры второго порядка - Вологочанскую, Норильскую и Хараелахскую мульды. Последняя из мульд на северо-востоке отделяется от Иконской мульды Иконской антиклиналью, а на востоке от Имаигдинской мульды - Микчандинской антиклиналью. Кроме того, Хараелахская мульда в своем составе имеет три структуры более высокого порядка, также названные мyльдами: Мастах-Салинскую (па востоке), Таловскую (на северо-западе) и собственно Хараелахскую (на юго-западе). На севере Волгочанской мульды выделяется небольшая Западно-Пясинская мульда (Путеводитель, 1994).
Норильская мульда, также осложнена структурами более высокого порядка (на юге выделяется Турумакитская мульда). Она является одной из основных пликативных структур района, ось которой ориентирована в направлении ЮЗ-СВ, шарнир складки погружается в юго-западном направлении под углом 4-5, угол наклона крыльев 8-12.
Контуры мульды очерчиваются выходами тунгусской серии, а ее ядро сложено вулканогенными образованиями вплоть до мокулаевской свиты включительно.
В строении платформенного чехла Норильского района участвуют образования четырех тектонических циклов (Погреоицкий, 1997): позднепротерозойско-вендского и плитного, представленного рзнне-среднепалеозойским, позднепалеозойским раннемезозойским и позднемезозоиско-кайнозойским циклами. Формации всех циклов имеют значительные мощности, что свидетельствует о развитии района в режиме повышенной активности (Дюжиков, 1988).
К позднепротерозойско-вендскому тектоническому циклу относится образование докембрийских пород, представленных вулканогенно-осадочной и красноцветной морской молассоидной формациями, прорванными интрузивами габброидов, сиенитов и лампрофиров, которые на территории района обнаруживаются только в виде обломков кристаллического фундамента в жерловой фации моронговского палеовулкана в центральной части Норильской мульды (Дюжиков, 1988).
Плитный комплекс начинaющийcя с полбанской свиты (венд - нижний кембрий), разделяется на три структурных яруса, границы между которыми проводятся по угловым и существенным стратиграфическим несогласиям.
Первый структурный ярус, отвечающий каледонско-раннегерцинскому (ранне-средненалеозойскому) тектоническому циклу, включает морские отложения венда раннего карбона общей мощностью 3-8 км. В разрезе резко доминируют карбонатные отложения, участвуют терригеиные породы и эвапориты. Здесь фиксируются многочисленные размывы, в его средней части имеется крупный стратиграфический перерыв, где выпадает весь верхний отдел ордовикской системы. Этот перерыв соответствует, видимо, границе между каледонским и герцинским тектоническими циклами (Путеводитель, 1994).
Второй структурный ярус, соответствующий позднегерцинскому {поздиепшеозойскому - раннемезозойскому) тектоническому циклу, образован осадочными породами тунгусской серии мощностью до 500 м (средний карбон - верхняя пермь) и вулканогенной трапповой толщей мощностью около 4 км с щелочно-базитовыми, базитовыми и гипербазит-базитовыми интрузивными телами (поздняя пермь - ранний триас) (Дюжиков, 1988). Эти образования, вероятно, связаны с рифтингом, совпадающих с началом формирования планетарной системы океанических рифтов, с которыми на огромной территории связывается массовое излияние платобазальтов (рис. 2.8).
После завершения формирования вулканогенной толщи чехол был существенно дислоцирован в период от раннего триаса до ранней, возможно, средней юры. В это время окончательно оформилась современная структура Норильского района, описанная выше. Хотя расположение прогибов и поднятий в общих чертах наследует раннсгерцинский структурный план, все структурные элементы стали более контрастностными, усложнились и расчленились на складки более высокого порядка (Путеводитель, 1994). Третий структурный ярус, отвечающий киммерийскому {поздтмезозойскому -кайнозойскому) циклу, представлен терригенными морскими и континентальными отложениями юрской и меловой систем и четвертичными отложениями (Путеводитель, 1994; Дюжиков, 1988).
В новейшее время произошло формирование современного рельефа Сибирской платформы в общем и Норильского района в частности. Рельеф имеет обращенный характер: возвышенности соответствуют траппам, а депрессии - палеозойским осадочным породам. В современном рельефе также хорошо выражены узкими долинами некоторые крупные разрывные нарушения, к которым относятся Северо-Хараелахский, Боганидский, Фокинско-Тангаралахский, Норильско-Хараелахский, Далдыканский, Имангдинско-Летнинский, Микчандинский, Кета-Ирбинский и более мелкие разломы (рис. 4.13).
Большинство разрывных нарушений характеризуется крутопадающими (70-90) сместителями, ориентированными в субмеридионалыюм, северо-западном и северовосточном направлениях, и представляют собой сбросы. Реже устанавливаются взбросы, сбросо-сдвиги и взбросо-сдвиги, очень редко - небольшие надвиги (Путеводитель, 1994). Разломы обычно фиксируются только в верхней части стратиграфического разреза представленной мощной тощей базальтов, и замыкаются в слоистых породах терригенной угленосной формации (Материалы...). Некоторые же наиболее крупные разломы, в том числе Норильско-Хараелахский, уходят в глубокие горизонты коры.
Норильско-Хараелахский разлом, являющийся главной рудоконтролирующей структурой района, имеет северо-восточное простирание и представляет собой левосторонний взбросо-сдвиг с вертикальной амплитудой смещения до 200-300 м. Горизонтальное смещение восточного крыла в северном направлении по подошве тунгусской серии достигает 3-4 км.
Озеро Лама
Разрез вулканогенной толщн на северо-восточном берегу оз. Лама представлен самыми верхними свитами из изученных разрезов (верхней частью Надеждинской свиты и моронговской свитой) (рис. 6.32). Подошва, представленная иадеждиис к ой с вито й, сложена афировыми базальтами с четкой подушечной отдельностью (рис. 6.33).
Мороиговская свита сложена 24 потоками афировых, редкопорфировых, гпомеропорфировых и пойкилоофитовых базальтов с редкими маломощными прослоями туфов мощностью 0,8-2 м. Средняя мощность потоков базальтов 18 м, с вариацией от 3 до 30 м. Каждый поток имеет четкие верхние миндалекаменные зоны преимущественно зеленоватого цвета, реже красно-бурых оттенков, с крупными ровными, реже извилистыми миндалинами, выполненными кальцитом, опалом и оторочкой черного хлорита (рис. 6.35 слева). Нижние миндалекаменные зоны в некоторых потоках характеризуются мшідалекаменньши каналами, вытянутыми вверх от подошвы и слабо изогнутыми вдоль направления течения потока (рис. 6.35 справа).
Общая мощность неполного разреза моронговской свиты составляет 369,5 м.
Толщу вулканитов моронговской свиты прорывает несколько маломощных субвертикальных даек тонкозернистых долеритов темно-серого цвета. Большинство даек характеризуются столбчатой отдельностью, перпендикулярной отдельности базальтовых потоков, т.е. направленной вдоль их подошвы (рис. 6.36). Зоны контактов выражены весьма слабо, отличаясь слабым изменением цвета, и имеют мощность не более 5-10 см. Мощности даек от 1 до 3 м.
Подробная сводная информация по всем изученным разрезам о мощностях свит, количестве потоков вулканитов, прослоев туфогенных образований и их мощностях приведены в таблице 5. Па основании этих данных были рассчитаны коэффициент эксплозивиое и частота извержения. Латеральная изменчивость толщи по приведённым данным подробно рассмотрена в главе 6.2. При усреднении значений коэффициентов для каждой свиты по всем разрезам обнаруживается, что максимальное количество эксплозивного материала было извержено в хаканчанское время, далее в моронговское и следующее по значимости - туклонское. По частоте извержения отмечается постепенное увеличение вулканической активности от начала трапповых излияний (ивакинская свита) до максимального в хаканчанское время, после чего периодичность извержения снова постепенно и равномерно уменьшается вплоть до моронговского времени.
Закономерности строения трапповой формации
По совокупности всех новых данных, полученных в работе, выявляются следующие закономерности строения трапповой формации Норильского района.
Толща в изученных разрезах состоит из семи свит; ивакииской верхней перми, а также сыверминской, гудчихинской, хаканчанской, туклоиской, Надеждинской и моронговской нижнего триаса. Основной объем вулканитов приходится иа иадеждинскую свиту, самый незначительный - на хаканчанскуто. Почти все свиты подразделяются дополнительно на подсвиты.
За время излияния базальтоидов трапповой формации менялась интенсивность и периодичность извержений и, вместе с ними, количество туфогенного материала (рис. 6.99). Анализ усредненных значений для каждой свиты по коэффициентам эксплозивности (Кжс)» а гакже по частоте извержений (N) позволяет установить обратное соотношение эксплозивной активности с частотой лавовых излияний. Исключение составляет только хаканчанская свита, которая четко отличается от других свит масштабными частыми эксплозиями, перемежающимися лавовыми извержениями.
Кроме того, отмечается изменение тина вулканизма во времени, начавшегося с активных редких извержений (ивакинская свита), постепенно переменившееся частым малоэксплозивным вулканизмом (сыверминская-надеждинская свиты) и вновь вернувшееся к малоинтенсивному, но активно эксплозивному магматизму (моронговская свита). Хаканчанская свита при этом представляется в виде пограничного периода.
Строение разреза трапповой формации указывает на то, что больпшнство лавовых покровов в Норильской мульде изливалось на неэродированиую поверхность предыдущих излияний. Об этом говорят, в частности, полные разрезы покровов с верхними миндалекаменными зонами красновато-бурой окраски, наиболее часто появляющимися в нижней подсвитс Надеждинской свиты западного обрамления Хантайско-Рыбнинского вала. Частая периодичность излияний лав способствовала сохранению тепла в ранее излившихся покровах. Этот подогрев сверху и снизу способствовал поддержанию в лавах высокой температуры и, следовательно, лучшей раскристаллизации расплава. Помимо миндалекамеиных зон характерной особенностью состава толщи является наличие туфогенных пород, количество которых достигает 10% от общего объема толщи (рис. 6.100а).
На рисунке 6.1006 видно, что максимальные объемы туфогенного материала по разрезу соответствуют минимальным объемам миндалекаменнъгх зон. Важно отметить, что прослои туфов, приуроченные исключительно нодощве некоторых покровов, являются также границей большинства свит и подсвит. Таким образом, намечается ритмичное чередование типов извержений: каждый ритм начинался с эксплозивной деятельности, которая, в условиях нарастающего растяжения, сменялась массовыми излияниями, во время которых вся флюидонасыщснность лав в потоках реализовывалась в виде миндалекаменных зон.
Платобазальты имеют афировую и порфировую структуры с гиалопилитовой, пойкилитовой, толситовой и иитерсертальной структурой основной массы. В разрезе каждой из свит снизу вверх отмечается постепенное уменьшение зернистости пород и увеличение количества стекла, за исключением туклоискойверхиенадеждинской подсвиты. Прерывистость линий трендов структуры основной массы указывает на пульсационное развитие магматизма для свит с ивакинской по нижненадеждинскую, тогда как, начиная со средненадеждинского времени, условия кристаллизации выравниваются. Во всех свитах в пределах одного покрова часто наблюдается нечеткая смена типов пород. Центральная часть покрова преимущественно слагается наиболее раскристаллизованными породами с пойкилоофито-интерсертальной, толеитовой структурой и зернистостью, обычно превышающей зернистость краевых частей потока. В них преобладает микродолеритовая, иитерсертальная и даже гиалопилитовая структура. Кроме того, для нижних свит (ивакинская-гудчихинская) характерна нетипичная для других свит большая раскристаллизация (до крупнозернистой структуры) маломощных покровов по сравнению с мощными. Одним из объяснений такого явления может быть подтверждение высокой флюдонасыщениости расплавов траппов. По мнению ряда авторов (Рябов, 2001), степень раскристаллизации пород обусловлена различным содержанием в расплаве летучих компонентов, которое повлияло па степень переохлажения магмы и её раскристаллизацию. Поэтому, несмотря на большую мощность покровов, богатые летучими компонентами расплавы сформировали мелкозернистые базальты, а обогащенные - даже в маломощных покровах раскристаллизовывались в крупнозернистые породы (Рябов, 2001). Таким образом, можно считать, что мелкозернистые бязальты имели трещинный характер излияния, и крупнозернистые формировались из вулканов центрального типа.
Состав зерен плагиоклаза меняется вверх по разрезу разной тенденцией: гомодромной (ивакинская - сыверминская и туклонская - моронговская свиты) и антидромной (сыверминская - туклоиская). Такая тенденция изменения состава отмечается как по результатам измерения центральной части зерен плагиоклаза во вкрапленниках, так и в основной массе. Это дает основание подтверждать три типа кристаллизации: ивакинская-сыверминская, туклопская-моронговская и гудчихипская Базальты гудчихинской свиты кристаллизовалась из несвязанного ни с одним из перечисленных магматических систем расплава. В базальтах всех свитах отмечается прямая либо ритмическая зональность во вкрапленниках плагиоклаза, что говорит о равномерном остывании расплава с прямым кристаллизационным фракционированием, а также о процессах смещения магм с пульсационным поступлением свежих расплавов при формировании интрателлурических вкрапленников в промежуточных магматических очагах.
Состав пироксенов в вулканитах трапповой формации полностью отражает изменчивость состава пород и характеризуется высокими показателями титанистости для трёх нижних свит и низкой титанистостыо для верхних свит.
Детальное описание многочисленных разрезов по обрамлению Хантайско-Рыбнинского вала дало возможность провести структурно-фациальный и палеовулканологический анализ всех свит трапповой толщи па территории работ.
Ивакинская свита изливалась на всей территории Норильского района, сохраняя устойчивый состав; центр максимального излияния находился на северо-востоке территории, а максимальные объемы эксплозивного материала отмечаются на его востоке (рис. 6.101а). Максимально прогнута в это время Норильско-Хараелахская мульда. Роль ХРВ в это время не очень ясна, и только по единичным данным можно предполагать, что в ивакипское время вал был невыражен в рельефе, поскольку отмечается увеличение мощности свиты от центральной части Хараелахской мульды к её восточному борту (рис. 6.102а).
