О палеовулканах Юго-Восточной части Солгонского кряжа

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМЕНИ С. М. КИРОВА

Том Ш ....-„ . 1976 г.

О ПАЛЕОВУЛКАНАХ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ СОЛГОНСКОГО КРЯЖА

В. Г. КРЮКОВ, Ю. А. ФОМИН, В. К. ЧЕРЕГ1НИН

Вопросы реконструкции вулканических аппаратов постоянно привлекают внимание исследователей [1, 2, 3, 4, 5, 6,], что в значительной мере объясняется частой приуроченностью к подобным сооружениям скоплений рудной минерализации. Особую актуальность эти вопросы приобретают при изучении древних центров вулканизма, строение которых, как правило, оказывается затушеванным последующими процессами.

(В основу данной статьи, посвященной характеристике палеовулка-иов, положен материал, собранный авторами в результате трехлетнего изучения девонских эффузивов в юго-восточной части Солгонского кряжа (окрестности г. Стог). Указанная территория находится в области сочленения Восточного Протеросаяна с Северо-Минусинской впадиной, что обусловливает широкое проявление на ней унаследованных разломов северо-западного и субширотного простирания, контролирующих положение центров вулканизма и распределение продуктов вулканической деятельности.

Ниже приводится описание ряда сложных полигениых палеовулка-нических аппаратов центрального типа, общая схема расположения которых дана на рис. 1.

Вулкан I (рис. 2а) располагается в месте пересечения двух разломов, имеющих северо-западное и субширотное простирание. Для него характерны овальная в плане форма, северо-западная ориентировка и значительные размеры (5,0X7,5 кв. км). Геоморфологически центральная часть постройки, сложенная субвулканитами, представляет собой слабо-расчлененную впадину небольших размеров, с востока окаймляющуюся дугообразными хребтами. С западной стороны она ограничивается элементами рельефа, подчеркивающими субширотные грабеновые структуры наложенного типа.

В составе собственно жерловой фации пород отмечаются субщелочные лавобрекчии, кварцевые порфиры и ортофиры.

Субщелочные лавобрекчии образуют тело четковидной формы с размерами 800x3000 м, положение которого контролируется северо-западным нарушением. Породы выделяются отчетливым обломочным строением, причем состав обломочного материала и цементирующей лавы весьма близок. Размер обломков достигает 10—20 см, а количество их колеблется от 10—30% в центральных частях тела до 50—70% в его периферии, причем по направлению от периферии к центру наблюдается не только сглаживание обломочного строения пород, но и уменьшение размеров литрклдстов. Об условиях зэлегания лавобрекчий можно су-

Рис. 1. Карта геологического строения площади со схемой расположения палеовулканов (составил В. Г. Крюков с использованием материалов А. Смагина, В. М. Шутова, Ю. А. Фомина). 1—образования фундамента: мраморы, кварциты, сланцы протерозоя и гранитоиды нижнего палеозоя; 2 — основные эффу-зивы В\\ 3 — пирокласты кислых и субщелочных вулканитов; 4 — кислые и субщелочные эффузивы эйфеля; 5 — базальтовые . порфириты эйфеля; 6 — осадочный чехол среднего, верхнего девона и карбона; 7 — послесреднедевонские гранитоиды; 8 — разломы; 9 — геологические границы: а) отделяющие девонские эффузивы, б) толщ вулканогенных образований; 10 — местоположение палеовулканов

дить по характеру и поведению полосчатости. ¡В краевых частях тела последняя проявляется очень четко и ориентируется полого (10—30°) по направлению к центру, причем такие размеры фиксируются только на вершинах хребтов. В центральных частях тела, а также по его периферии в долинах полосчатость ориентирована круто, иногда вертикально, характеризуясь одновременно весьма прихотливыми изгибами.

Кварцевые порфиры, прорывающие лавобрекчии, проявляются в виде двух некков округлой в плане формы размером порядка 600—800 м в поперечнике и нескольких даек. Некки приурочены к участкам пересечения субширотных и северо-западных нарушений. Ориентировка южных контактов тел свидетельствует о крутом их падении (70—90°). Такое же падение присуще и дайкам, трассирующим зону центрального субширотного нарушения, реже подчеркивающим радиальные структуры. В петрографическом отношении кварцевые порфиры характеризуются обилием вкрапленников кварца, полевого шпата и биотита и микрокристаллической кварц-полевощпатовой основной массой. С глубиной обнаруживает-

Рис. 2. Карты геологического строения палеовулканов: а — составили В. Г. Крюков, Ю. А. Фомин, В. А. Гавриленко, б — составил В. Г. Крюков с использованием материалов В. А. Гавриленко, в — составил В. Г. Крюков Вулканиты: 1 — базальтовые порфириты и их лавоконгломераты; 2 — трахитовые порфиры и их туфы; 3 — кварцсодержащие порфиры и их туфы; 4 — риолитовые порфиры, их туфы и плагиопорфириты; 5 — ортофиры, туфы субщелочных эффузивов; 6 — фельзиты, пепловые туфы, агглютинаты; 7— андезитовые порфириты, основные эффузивы и их туфы. Субвулканиты: 8 — базальтовые порфириты; 9 — эруптивные туфобрекчии, агломерато-вые туфы и лавобрекчии; 10— ортофиры; И—кварцевые порфиры; 12— риолитовые порфиры, кристаллопорфиры, гранофировые порфиры; 13— субщелочные лавобрекчии; 14 — трахитоидные фонолиты. Интрузивные о б р а з о в а н и я: 15 — долеритовые, диоритовые и лабрадоровые порфириты и микродиориты; 16 — сиенит-порфиры, порфировидные сиениты, грано-сиениты, гранодиориты. Новообразования: 17 — полевошпатовые породы; 18 — вторичные кварциты; 19, а — днзъюнктивы, б — геологические границы, в— границы метасоматических тел

ся повышение степени раскристаллизации основной массы и увеличение количества вкрапленников биотита.

Ортофиры, являющиеся наиболее молодыми жерловыми образованиями, слагают мелкие некки, а также дайки, прорывающие лавобрекчии и кварцевые порфиры. Ортофирам свойственно обилие фенокристов альбита и ортоклаза и существенно полевошпатовая с кварцем основная масса, имеющая трахитовую или ортофировую структуры.

Наряду с жерловыми фациями пород в пределах палеовулкана устанавливается развитие субвулканических даек, реже — силлов. В частности, в северо-восточной и южной частях постройки отмечаются многочисленные дайки риолитовых порфиров и кристаллопорфиров, окаймляющие тело лавобрекчий, причем нередко этим дайкам присущи дугообразные в плане формы. Протяженность дайковых тел этого состава от 300—600 м до 1—3 км при мощности от ¡10—20 м до 100—-200 м; падение их крутое, направленное к центру палеовулкана. В южной периферической части аппарата фиксируются силлы гранофиров, порчеркиваю-щие мантийные структуры.

Очень характерными для данной постройки являются жилы и дайки агломератовых туфов и эруптивных брекчий, приуроченные к контактам тел кварцевых порфиров либо к коническим трещинам на периферии аппарата. Агломератовые туфы отличаются обилием округлых или полуугловатых обломков кислых и субщелочных эффузивов размером от 1 — 5 см до 0,5—1,0 м. Цемент в них лаво-туфовый, базальный или соприкосновения. Породы характеризуются значительной крепостью, этим объясняется срхранение их останцев, возвышающихся в виде к<игл», «стен», «зубов» и т. д. Эруптивные брекчии отличаются угловатой формой и сравнительно небольшим (до 5—10 см) размером обломков, а также пепловым составом цемента. Вдоль контактов жил эруптивных брекчий, подчеркивающих конические структуры, наблюдаются зеркала скольжения, свидетельствующие о сбросовом характере перемещений. Протяженность тел агломератовых туфов и эруптивных брекчий составляет первые сотни метров при мощности их 5—15 м.

Эффузивными продуктами палеовулкана являются пепловые туфы, риолитовые порфиры, кварцсодержащие порфиры и фельзиты. Туфы кольцом окружают древний очаг извержения, образуя горнитос. Излившиеся вулканиты фиксируются лишь на юго-западе и юге участка, сохраняясь в опущенных тектонических секторах постройки.

Интересно отметить развитие, хотя и довольно ограниченное, продуктов деятельности древних сольфатар и фумарол. Последние тяготеют к центральной части палеовулкана и представлены вторичными кварцитами— белыми или светло-серыми плотными образованиями, имеющими кварц-серицитовый с диккитом и пиритом состав. Замещению подверглись, главным образом, жерловые фации пород — кварцевые порфиры,, лавобрекчии и ортофиры, а также пепловые туфы.

Вулканические образования на данном участке прорываются небольшим интрузивным телом сиенит^порфирш неправильной формы. Положение данного тела определяется кольцевым нарушением.

Вулкан II (рис. 26) располагается в 9—10 км к востоку от первого. Форма его овальная с размером 3,5X4,0 км и субмеридиональной ориентировкой по вытянутой оси. Геоморфологически вулкан проявляется очень плохо, что находит объяснение в развитии дайковых поясов и тектонических зон северо-западного направления, которые в рельефе выражаются соответственно хребтами и логами. Лишь только для северовосточной части шющади отмечается наличие дугообразных хребтиков, подчеркивающих кольцевые нарушения участка. Палеовулкан разделен дизъюнктивом северо-западного простирания на два блока; северо-восточный и юго-западный.

Северо-восточный блок сложен основными эффузивами, которым свойственно наличие шлаковых корок и полосчатых текстур. По полос-чатости устанавливается их юго-западное падение под углами 10—30°. Вулканиты образуют покровы северо-западной ориентировки, которые прослеживаются далеко за пределы площади вулканического сооружения. Основные эффузивы интрудируются гранодиоритами, проявляющие мися в виде мелкого штокообразного тела в центральной части, а на северо-востоке — в форме кольцевых даек.

В пределах юго-западного блока находится большая часть палео-вулкана, его жерловые и околожерловые образования. Собственно жерло, имеющее овальную в плане форму и размер около 800—1200 м, выполнено трахитоидными фонолитами. Контакты тела, судя по единичным наблюдениям в его южной части, имеют почти вертикальное падение.

Трахитоидные фонолиты выделяются однообразием буровато-серой окраски, шелковистым блеском на плоскостях скола. Минералогический состав их прост: калишпаты, в меньшей мере — щелочные темноцветы, а также продукты замещения нефелина. Близки к ним по составу лавобрек-чии, окаймляющие небольшое дайкообразное тело трахитоидных фоно-литов, расположенное в северо-восточной части аппарата.

В виде оторочки вокруг жерла наблюдаются полевошпатовые новообразованные породы. Для них типичны полосчатые либо пятнистые текстуры, буровато-красноватая окраска, мелкие кварц-полевошпатовые прожилки перекристаллизации, а также реликты исходных эффузивов. Новообразования развиваются по туфам кислых и субщелочных эффузивов, причем нередко унаследуется обломочное строение последних. Ориентировка полосчатости в новообразованных породах имеет крутое падение (70—90°) и простирание, согласное с морфологией жерла.

К центральной части вулкана тяготеют и другие проявления субвулканитов: агломератовые ксенотуфы, а также интрузивные породы, представленные гранодиоритами, сиенит-порфирами и долеритовыми порфиритами.

Интерес представляет небольшое овальное в плане тело агломера-товых ксенотуфов с вертикально падающими контактами. В составе обломочного материала устанавливаются литокласты девонских эффузивов и мраморизованных известняков, кварцитов, сланцев фундамента. Размер обломков достигает 0,5—1,5 м, форма их округлая либо полуугловатая. Цемент соприкосновения по составу пепдовый. Тело, сложенное ксенотуфами, видимо, является трубкой взрыва, приуроченной к мобильной области палеовулкана.

В пределах тектонических зон радиального и мантийного типа развиваются дайки кристаллопорфиров и гранофировых порфиров. Интрузивные образования приурочиваются к разрывным структурам северо-западного и субширотного направлений, а также к нарушениям кольцевого характера.

Эффузивы, слагающие юго-западный блок, представлены туфами кислых вулканитов, фельзитами, а также трахитовыми порфирами. При этом последние наблюдаются в пределах юго-западного сектора, ограниченного радиальными дизъюнктивами. Падение эффузивов юго-западное под углом 20—30°.

Вулкан III (рис. 2в) расположен в 10—11 км юго-западнее вулкана II. Пространственное положение его контролируется разломом севе-ро-запа'дного простирания. )В отличие от палеовулканов I и II характеризуемая постройка выделяется округлой в плане формой и широким развитием конических и радиальных дизъюнктивов. Размер ее достигает 4,0 км в поперечнике. Сравнительно четкое выражение вулкан находит 8 рельефе; само жерло, равное 1,2—1,6 км в диаметре, представляет вы-

соту, почти со всех сторон окруженную дугообразными хребтами. Нарушением северо-восточного простирания палеовулкан разделяется на два блока: северо-западный и юго-восточный.

Центральная часть аппарата юго-восточного блока слагается практически полностью гранофировыми, порфирами. 'Контакты их тела оказываются повсеместно сорванными, крутопадающкми. Породам свойственна равномерная раскристаллизация на любом участке тела. Они прорваны агломератовыми туфами, эруптивными туфобрекчиями и интрузиями порфировидных сиенитов, микродиоритов и диоритовых порфиритов.

Привлекают внимание эруптивные туфобрекчии и агломератовые туфы, приуроченные к кольцевым зонам обрушения, где они имеют жило-образный характер проявления. ¡Мощность «жил» достигает 5—15 м. Границы их с вмещающими породами в лежачем боку четкие, в висячем— они нередко нечеткие. Обрушением отдельных участков по таким структурам объясняется «сохранение» в центральной части пологолежа-щих пирокластов кварцевых порфиров. Насчитывается три кольцевых зоны обрушения с размерами в поперечнике 800, 1200 и 2000 м.

Помимо этого, в пределах юго-восточного блока отмечается довольно изометричное в плане тело порфировидных сиенитов, по контактам которого с агломератовыми туфами развиваются дайки микродиоритов и диоритовых порфиритов.

По периферии палеовулкана, в его южной части наблюдаются мета-соматиты полевошпатового состава. Положение и форма их тела определяется нарушением кольцевого типа, причем ими слагается висячий бок дизъюнктива.

В северо-западном блоке прослеживается продолжение кольцевых зон обрушения, но здесь последние выражены развальцеванием или_ смятием пород. Центральная часть выполняется полевошпатовыми новообразованиями, а по периферии, на опущенных участках развиваются вулканиты. Для северо-западного блока характерны крутопадающие дайки оливинсодержащих базальтовых порфиритов, подчеркивающие радиальные нарушения. Мощность даек достигает 1 —10 м (редко 15—20 м), а протяженность измеряется десятками или сотнями метров.

В пределах северо-западного блока наблюдается овальное в Ьлане тело агломератовых туфов. На этом участке проявление подобных образований наиболее типично. Размер тела около 600 м в поперечнике. Устанавливается крутое падение ((60—80°) к центру северного и северо-за-падного контактов. Форма тела находит отражение в ориентировке клас-тического материала, причем углы падения колеблются от 30—60° вблизи контактов тела (особенно южных) до 70—90° в его центральной части. Необходимо отметить значительные размеры обломков (до СО—80 см) и чисто туфовый характер цемента. При этом последний настолько прочно приварен к литокластам, что при разрушении туфов образуются клас-ты с каемками цемента.

Существенная часть площади древнего аппарата слагается эффузи-вами и вулканогенно-осадочными породами, которые образуют довольно сильно дислоцированную (углы падения слоев иногда достигают 70— 90°) антиклинальную складку. К ее осевой части и приурочен палеовулкан.

'Вулкан IV |(рис. 2, г) располагается в 5—6 км юго-восточнее вулкана III. Пространственное положение его контролируется северо-зйпад-ным разломом. Палеовулкан характеризуется развитием интрузивных тел, а также очень широким проявлением вторичных кварцитов, что и отличает его от предыдущих. Центральная часть аппарата представляет чашеобразную впадину, окруженную хребтами. Кольцо последних имеет размер около 3,5 км в диаметре. Примечательна в этом отношении ради-

альная система речной сети. ¡Все ручьи берут начало в основном у подножия кольцевого хребта и устремляются в разные стороны. Форма всей' постройки в плане округлая с размером около 4,5-—5,0 км в поперечнике.

Жерло, размером около 500 м в диаметре, имеющее округлую форму, слагается порфировидными сиенитами. Тело их имеет сорванные контакты с падением к центру под углом 70—90°. Ио морфологии оно близко к некку. С южной и западной стороны его фиксируются альбититы в виде тела .эллипсообразной формы с размерами около 250X2500 м и северозападной ориентировкой.

. К центральной части аппарата приурочивается довольно крупное тело вторичных кварцитов. Наряду с этим вторичные кварциты часто совместно с полевошпатовыми новообразованиями слагают висячие бока конических дизъюнктивов в пределах юго-западной части палеовулкана.

Субвулканиты представлены гранофировыми порфирами, образующими послойные тела с апофизами, развитыми преимущественно в кровле тел. Силловый тип проявления гранофировых порфиров обусловил их широкую площадную распространенность.

Эффузивы, слагающие площадь палеовулкана на юго-западе, имеют преимущественно туфовую природу. Кроме туфов, устанавливаются горизонты порфиритов и осадочных пород. Все эти образования составляют довольно сложно дислоцированное крыло антиклинали, к осевой части которой и приурочен палеовулкан. Северо-восточное крыло складки слагается риолитовыми порфирами и их туфами. При этом наблюдается спокойное и пологое (5—15°) их погружение на северо-восток.

Помимо охарактеризованных палеовулканов на площади выделяется еще несколько аппаратов. В частности, в 4—6 км восточнее вулкана II (рис. 1) обнаруживается останец моногенной природы, жерловая фация которого представлена глыбовыми лавобрекчиями андезитовых порфиритов. Размер глыб достигает 1—б м в поперечнике. Цемент — лавовый. Породы жерла совместно с прилегающими туфами полевошпатизирова-ны и окремнены. Пространственное положение аппарата обусловливается тем же дизъюнктивом, который контролирует палеовулканы I и II.

На крайнем юго-востоке площади (рис. 1) располагается сложная постойка, по морфологическим особенностям приближающаяся к вулкану IV. 1

Итак, на описываемой территории широким развитием пользуются сложные палеовулканы центрального типа. Их деятельностью и обусловливается проявление главным образом кислых и субщелочных эффузи-вов различных фаций (покровная, дайковая, силловая и жерловая). Пространственное положение палеовулканов определяется субширотными и северо-западными разломами.

Изометричные, округлые в плане формы аппаратов — явление довольно распространенное. При этом особенности внутреннего строения древних вулканов нередко четко выражаются геоморфологически (слабо расчлененные впадины, радиальная речная сеть, дугообразные и кольцевые хребты и т. д.).

Наличие тел лавобрекчий субщелочного состава, трахитоидных фо-нолитов, кварцевых порфиров, ортофиров, гранофировых порфиров, агломератовых лавобрекчий и туфов, эруптивных туфобрекчий, вторичных кварцитов, а также штокообразных тел интрузий гранодиоритов, порфировидных сиенитов, альбититов, характеризующихся рвущими по отношению к вмещающим эффузивам контактами, подчеркивает центральную, жерловую часть аппарата.

Периферийные участки палеовулканов «оттеняются» кольцевыми структурами, с которыми связаны брекчии обрушения, полевошпатовые метасоматиты, а также дайки эффузивных и интрузивных пород.

ЛИТЕРАТУРА

1. Г. М. Власов. Четвертичные вулканы Северной Камчатки. Труды лабор. вулканологии АН СССР, вып. 12, 1956.

2. В. И. Влодавец. Вулканы и вулканические образования Семячинского района. Труды лабор. .вулканологии АН СССР, вып. 15, 1958.

3. Е, Ф. Малеев. НеогеновА вулканизм Закарпатья. Изд. «Наука», 1966.

4. А. Р и т м а н. Вулканы и их деятельность. Изд. «Мир», 1964.

5. М. П. Русаков, Г. М. Ф р е м д. Группа пермских вулканических аппаратов в горах Кату (Джунгарский Алатау). Изв. АН СССР, сер. геол., № 3, 1960.

6. М. А. Усов. Фации и фазы пород эффузивного облика. Сб. «Основные идеи М. А. Усова в геологии». Изд. АН Каз. ССР, 1960.