Автор: Гребенников Андрей Владимирович
Название работы: Петрогенезис игнимбритов Якутинской вулканоструктуры (Приморье)
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.04 - петрология, вулканология
Классификационный индекс:
Ведущая организация: Лаборатория петрологии вулканических формаций ДВГИ ДВО РАН
Руководитель:
кандидат геолого-минералогических наук Попов В.К;
Оппонент:
доктор геолого-минералогических наук С.В. Высоцкий;
кандидат геолого-минералогических наук А.П. Матюнин;
Место защиты: Дальневосточный геологический институт ДВО РАН
Дата защиты: 14 марта 2003 г.
Издательство: ДВО РАН
Количество страниц:
Язык: русский
Содержание работы:
Общая характеристика работы
Актуальность работы
Цель и задачи работы
Фактический материал и методика исследований
Научная новизна работы
Практическая ценность
Апробация работы
Объем работы
Символы принятые в работе
Основные черты геологического строения Восточно-Сихотэ-Алинского вулкано-плутонического пояса
Геологическое строение Якутинской вулканоструктуры и особенности её формирования
Геохимия пород
Геохимия изотопов стронция
Петролого-геохимическая эволюция игнимбритообразующих расплавов
Выводы (основные защищаемые положения)
|
Реферат:
Актуальность работы. Проблема игнимбритов и игнимбритового вулканизма вызывает большой интерес практически с начала XX века в связи с тем, что подобные породы, с одной стороны,
покрывают огромные площади Италии, Японии, Калифорнии, Новой Зеландии, Камчатки и Приморья и др., а с другой они связаны с катастрофическим (катмайским) типом извержений.
В работах, посвященных проблемам игнимбритообразования, представлены самые различные, зачастую противоречивые взгляды не только на происхождение, но и на сам механизм подобных
извержений.
В отечественной литературе при изучении игнимбритового вулканизма основное внимание уделялось рассмотрению геолого-структурных особенностей игнимбритов (Заварицкий, 1947;
Петров, 1957; Шеймович, 1979; Леонов, 1998 и др.), их петролого-геохимическим характеристикам (Гриб, Леонов, 1992, 1993 и др.), реже вопросам их генезиса (Маракушев, Яковлева,
1992; Покровский, Волынец, 1999 и др.). В зарубежной литературе более активно обсуждались вопросы, касающиеся условий дифференциации силикатных игнимбритообразующих расплавов
в магматических камерах (Smith, 1979; Heldrith, 1981).
В настоящее время назрела необходимость в постановке более детальных исследовательских работ на конкретных геологических объектах с систематической подборкой геологического
материала и использованием новейших аналитических методик.
Предшествующие работы по петрологии эффузивных пород Восточно-Сихотэ-Алинского вулканического пояса показали, что лаво-пирокластические образования (игнимбриты) богопольского
комплекса, сформированные в раннем палеогене, являются наиболее интересными для изучения механизма близповерхностной и поверхностной (при извержении и остывании на земной
поверхности) дифференциации кислых магматических расплавов (Быковская, 1959; Баскина, 1969; Фремд, Рыбалко, 1972; Ветренников, 1976; Михайлов, 1989; Попов, Гребенников, 1995;
Popov, Grebennikov, 1997; Grebennikov, 1998). Если к настоящему времени накоплены детальные материалы по геологической характеристике игнимбритовых толщ, то вопросы детального
их расчленения, условий образования, флюидного режима, изотопно-геохимической эволюции по-прежнему остаются дискуссионными.
Основным объектом для изучения была выбрана Якутинская вулканоструктура, расположенная на границе двух крупнейших рудных районов Приморья - Кавалеровского и Дальнегорского,
в которой наиболее полно развиты все фациальные разновидности пород богопольского комплекса. Полученные данные по вещественному составу пород, слагающих вулканоструктуру,
позволили рассмотреть вопросы игнимбритового магматизма и обсудить проблему генезиса и эволюции игнимбритообразующих расплавов.
Цель и задачи работы. Основная цель работы - выявление особенностей игнимбритового магматизма богопольского вулканического комплекса на примере Якутинской вулканоструктуры.
В задачу исследований входило:
1. Выяснение геолого-структурного положения и последовательности формирования богопольского вулканического комплекса - особенностей строения, состава и взаимоотношений вулканических
пород и их субвулканических комагматов.
2. Уточнение возраста разнофациальных магматических пород комплекса на основе данных Rb-Sr изотопии.
3. Минералогическая и петролого-геохимическая характеристика вулканитов и оценка основных физико-химических параметров их кристаллизации.
4. Разработка возможных механизмов формирования геохимической зональности силикатного расплава в магматическом очаге Якутинской вулканоструктуры.
Фактический материал и методика исследований. В основу диссертации положен материал личных полевых и лабораторных исследований вулканических образований южной части Восточно-Сихотэ-Алинского
вулканического пояса, проведенных автором с 1992 по 2002 гг. в лаборатории петрологии вулканических формаций ДВГИ ДВО РАН. Собрана оригинальная коллекция геологического каменного
материала, представляющая основные петрографические типы магматических пород Якутинской вулканоструктуры. При лабораторных исследованиях было проведено петрографическое изучение
в шлифах, микрофотографирование, детальное микрозондовое исследование состава минералов пород вулканоструктуры. Химические составы минералов (более 150) были определены на
электронном микроанализаторе EPMA (JEOL - 8800M), геохимия магматических пород была изучена с помощью метода рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (XRF), а также стандартного
химического метода ("мокрой" химии). Проводился нейтронно-активационный анализ образцов вулканического стекла. С целью определения возраста пород и первичных Sr изотопных
отношений, выполнено изучение изотопов Sr в магматических породах вулканоструктуры. При определении температур кристаллизации породообразующих минералов использовались различные
минеральные геотермометры. Для оценки состава флюидной фазы на магматической, постмагматической и гидротермальной стадиях развития исследуемогокомплекса использовался метод
газовой хроматографии. Анализы выполнялись в ДВГИ ДВО РАН, а также в университете Шимане (г. Матсуе, Япония, 1996-1998 гг.), где автор проходил стажировку и защитил степень
магистра (Master of Science in Geology); и в отделе геологии и геофизики Калифорнийского университета (г. Беркли, США).
В работе были использованы литературные и фондовые материалы по регинальному геологическому и структурному картированию и геохимическому изучению изверженных пород Якутинской
вулканоструктуры (Ветренников, 1976; Сапожников, и Совгир, 1963; Чебанов, 1964; Набродов, и др., 1966; Кузнецов, и др., 1985; Матюнин, и др., 1986; Матюнин, 1988; Михайлов,
1989).
Научная новизна работы.
Впервые установлено наличие отчетливых минералого-геохимических различий состава последовательно сформированных покровов игнимбритов, сваренных и спекшихся туфов риолитов
в нескольких циклах вулканических извержений Якутинской вулканоструктуры.
Показано, что различие в составе магм разных циклов связано с поступлением их из зональной камеры, что обусловлено обогащением флюидными компонентами верхней части магматического
очага и, соответственно, перераспределением подвижных микро- и макрокомпонентов в магматическом расплаве по типу флюидно-магматической дифференциации.
Впервые получены данные по Rb - Sr абсолютному возрасту магматических пород Якутинской вулканоструктуры. Установлено, что абсолютный возраст вулканических пород, завершающих
разрез богопольской свиты, составляет 59.7 - 52.9 млн. лет (палеоцен-раннийэоцен). Это позволяет уточнить положение богопольской свиты в региональной стратиграфической схеме.
Предложен механизм формирования Якутинской вулканоструктуры. Показано, что извержения происходили в результате периодического накопления в промежуточных очагах водорода и
катастрофических взрывов "гремучей смеси" при его окислении.
Практическая ценность. Полученные данные позволили существенно уточнить возраст верхней части богопольской свиты и её положение в стратиграфической схеме, что, несомненно,
имеет важное прикладное значение при составлении корреляционных схем кайнозойских магматических комплексов Сихотэ-Алиня, сопредельных территорий и при проведении прогнозно-оценочных
поисковых работ на этих площадях.
Выводы (основные защищаемые положения)
1. Фациальное разнообразие стратифицированных вулканогенно-обломочных пород в Якутинской вулканоструктуре обусловлено циклическими эксплозивными извержениями риолитовой магмы.
В пределах сводного геологического разреза выделено пять пачек игнимбритов, имеющих сложное строение. Нижняя и верхняя части каждой пачки представлены слабо спекшимися литокластическими
туфами, постепенно переходящими к центральной части в более компактную зону спекшихся и сваренных туфов, затем - в собственно игнимбриты, а иногда - в массивные черные вулканические
стекла (перлиты). Впервые получены корректные изотопные (Rb-Sr) данные о возрасте верхней части разреза Якутинской вулканоструктуры - 59.68 1.59 - 52.92 1.00 млн. лет.
2. Циклическая минералого-геохимическая неоднородность состава игнимбритовой толщи выражается в закономерной смене покровов игнимбритов с относительно низким содержанием SiO2
и более высокими содержаниями FeO, MgO, TiO2, CaO и Sr, на игнимбриты с относительно высоким содержанием кремнезема и пониженным содержанием термофильных элементов. Состав
минералов-вкрапленников аналогичным образом изменяется от умеренножелезистых биотита, роговой обманки, феррогиперстена и ферроавгита (Ca41Mg21Fe38) до чисто железистых разностей
- фаялита (Fa95-99), феррогеденбергита (Ca44Mg2Fe54), высокожелезистой роговой обманки и биотита соответственно. Первичные 87Sr/86Sr отношения также различны в каждом игнибритовом
потоке. "Высоко"-кремнеземистые игнимбриты имеют наиболее высокие 87Sr/86SrI (0.70810 - 0.70738), тогда как "низко"-кремнеземистые, но более высокотемпературные - характеризуются
более низкими 87Sr/86SrI (0.70659 - 0.70724). Это свидетельствует о расслоении игнимбритообразующих расплавов в магматической камере перед извержением, что обусловленно процессами
флюидно-магматической (эманационной) дифференциации флюидонасыщенного кислого расплава.
3. Данные хроматографического анализа газовой фазы и минералогические наблюдения показывают, что исходные магмы игнимбритов являются крайне восстановленными. Помимо преобладания
двухвалентного железа над трехвалентным в минералах игнимбритов (практическое отсутствие магнетита при обилии ильменита, крайне железистые составы пироксенов и оливинов),
низкая окисленность вулканических стекол, в породах впервые обнаружены типичные силикатные хондры с металлическим железом (когенитом?), что наряду с обогащением газовой фазы
водородом свидетельствует о явлениях металлизации силикатного расплава. Именно фильтрацией водорода через расплав с последующим образованием "гремучего газа" можно объяснить
катастрофический тип игнимбритовых извержений Якутинской вулканоструктуры.
|
Библиография:
1. Попов В.К., Гребенников А.В. Геохимия рудных элементов сереброносных рудно-магматических систем Восточно-Сихотэ-Алинского вулканического пояса // Тез. докл. IV Объедин. междунар. симпоз. по проблеме прикладной геохимии, посвященной памяти академика Л.В. Таусона. 7-10 сентября, 1994, Иркутск, Россия, с. 107-108. 2. Гребенников А.В. Серебро-полиметаллическая минерализация как следствие эволюции кислых магматических расплавов (на примере Августовского месторождения) // Тез. докл. 34-й юбилейной научно-технической конференции ДВГТУ. 1994, Владивосток, кн. 2, с. 43-44. 3. Попов В.К., Гребенников А.В. О механизме поверхностной дифференциации кислых расплавов на примере изучения флюидальных риолитов Восточно-Сихотэ-Алинского вулканического пояса // Докл. РАН, 1995, т. 341, N1, с. 94-96. 4. Попов В.К., Гребенников А.В. Геолого-геохимическая корреляция риолитов Якутинской и Августовской вулканоструктур (Приморье) // Тихоок. геол., 1996, N3, с.98-107. 5. Щека С.А., Вржосек А.А., Гребенников А.В., Савада И. Еще раз о ликвации природных силикатных расплавов. Геодинамика и металлогения. Владивосток: Дальнаука, 1999, с. 81-92. 6. Попов В.К., Гребенников А.В. Проблемы игнимбритового вулканизма // Вестник ДВО РАН, 2000, N4, с. 3-13. 7. Попов В.К., Гребенников А.В. Новые данные о возрасте эффузивов богопольской свиты в Приморье // Тихоок. геол., 2001, N3, с. 47-54. 8. Попов В.К., Гребенников А.В., Коваленко С.В., Кутуб-Заде Т.К. Петролого-геохимическая характеристика кайнозойских вулканических комплексов Краскинской впадины (Приморье). /Мезозойские и кайнозойские магматические и метаморфические образования Дальнего Востока. Материалы пятого Дальневосточного регионального петрографического совещания. Хабаровск. ФГУГГП "Хабаровск-геология", 2001 г. 124 с. 9. Popov, V.K., and Grebennikov, A.V. Geological and geochemical correlation of rhyolites from the Yakutinskaya and Avgustovskaya volcanic structures, Primorye. Geol. Paс. Ocean, 1997, 13, p. 583-600. 10. Grebennikov A.V. The ignimbrites of the Yakutinskaya volcanic depression, Primorye, Russia. // Anatomy and textures of ore-bearing granitoids of Sikhote Alin (Primorye Region, Russia) and related mineralization. International field conference in Vladivostok, Russia: 1-12 september 1998. Extended Abstract, p. 25-31.
|
|
