Екатерина Корнева
студентка третьего курса геолого-разведочного факультета ИГД и ГТ им. академика У. Асаналиева при КГТУ им. И. Раззакова, Кыргызстан, г. Бишкек
Научный руководитель: Кметь Л.В.,
преподаватель геолого-разведочного факультета ИГД и ГТ им. академика У. Асаналиева при КГТУ им. И. Раззакова, Кыргызстан, г. Бишкек
Введение
Актуальность изучения базальтов коктурпакской свиты связана с развернутыми по всему миру поисками так называемого «иридиевого» горизонта – отражения в осадках крупной космической катастрофы (падения астероида в районе Мексиканского залива), произошедшей 65 млн лет тому назад. Возникший после этого плюм (глубинный мантийный поток, зарождающийся на границе ядро – мантия), привел к массовому излиянию базальтов в противоположной части планеты (Соломович Л.И., 2018 г.).
Мезокайнозойские базальты выявлены в пределах Тянь-Шаня на обширной территории площадью более 285 тыс. км2, от горного обрамления Ферганской впадины на западе до отрогов Джунгарского Алатау на востоке. Они присутствуют среди палеозойских комплексов в виде даек и штоков, а потоки и силлы базальтов установлены среди континентальных отложений нижней стратиграфической единицы неотектонических впадин, известной как коктурпакская, чонкурчакская, сулутерекская свиты.
Комплексные исследования 2000-х годов позволили получить новые данные о геологических особенностях, времени формирования и параметрах петрогенезиса мезокайнозойских базальтов Тянь-Шаня. Анализ расплавных включений в плагиоклазах показал, что они по петрохимическим характеристикам близки к базальтам океанических островов. Анализ соотношений редких элементов, устойчивых при вторичных процессах (Zr, Y, Nb), и характера распределения редкоземельных элементов в расплавных включениях позволил ряду исследователей сделать вывод о плюмовом источнике магматических систем. Обобщив результаты исследований разных лет и свои данные, они пришли к выводу, что в пределах всего Центрального Тянь-Шаня мантийный плюм появился уже в меловое время и имел несколько фаз активизации и что во времени фронт магматизма мигрировал к северу (А.В. Миколайчук, В.А. Симонов, 2006 г.). Полученные результаты подтвердили выводы предыдущих исследователей о том, что вулканиты Тянь-Шаня близки к щелочным базальтам мантийных плюмов, типичных для областей континентальных рифтов (Грачев и т.д.), и по времени формирования большинство из них синхронны с траппами Декана и Северо-Атлантической провинции. По характеру распределения редкоземельных элементов все рассмотренные базальтоиды Тянь-Шаня обогащены легкими лантаноидами и в целом хорошо согласуются с данными по породам Гавайских островов (эталон внутриплитных базальтов океанических островов).
Базальты бассейна реки Тору-Айгыр по данным предшествующих исследований являются одними из последних проявлений мел-палеогенового плюмового магматизма в пределах Тянь-Шаня. Они обладают рядом петрохимических и геохимических особенностей, в частности повышенными содержаниями урана (6,5-8,6 г/т), по сравнению с базальтоидами других проявлений этого возрастного диапазона (0,52-2,08 г/т). График базальтов Тору-Айгыра располагается между щелочными и переходными сериями Гавайских островов.
Задачи моих исследований: наблюдение морфологии потоков, отбор и микроскопическое изучение образцов из разных частей потока, выявление особенностей состава и строения базальтов, анализ соответствия петрохимических и петрографических особенностей, отмеченных предшественниками.
Автор выражает благодарность Башкирову Анатолию Павловичу за организацию маршрута и помощь в анализе проб и Чернявской Зинаиде Иосифовне за советы и содействие в отборе образцов.
Геологическое положение базальтов участка Тору-Айгыр
Базальты
Палеозойские образования, слагающие подножие Кюнгей-Ала-Тоо, представлены гранитами силурийского возраста. Выработанная на них предорогенная поверхность выравнивания и вышезалегающие отложения коктурпакской свиты полого погружаются к северу, северо-западу. На выветрелой поверхности гранитов залегают светлые известняки и мергели (до 2 м). Их сменяет 5-метровый слой красных глинистых и светлых аркозовых песчаников с прослоями конгломератов, на котором залегают потоки базальтов (10-12 м), возраст базальтов составляет 53 млн лет. Верхняя часть кайнозойского разреза сложена красноцветными грубообломочными отложениями олигоцена-миоцена. Описанный комплекс слагает предгорье и по системе сдвигов и надвигов сочленяется с палеозойскими образованиями Кюнгей-Ала-Тоо на северо-западе и плиоцен-плейстоценовыми отложениями Иссык-Кульской впадины на юго-востоке (А.В. Миколайчук, 2000).
Результаты петрохимического анализа
Результаты петрохимического анализа Результаты анализов предшественников на участке Тору-Айгыр позволили получить данные по петрохимии и геохимии мезокайнозойских базальтов участка Тору-Айгыр (табл. 1, 2). По петрохимическим характеристикам (табл. 3) базальты участка Тору-Айгыр принадлежат к умеренно-щелочной серии. По соотношению CaO/Al2O3 они приближаются к остаточным расплавам.
Морфология потоков и текстурные особенности базальтов
В строении потоков наблюдаются следующие особенности: в нижней части потоков породы массивные с немногочисленными маломощными субпараллельными (до 5 см) карбонатными прожилками, в верхней части потоков – породы с миндале-каменной текстурой. Форма миндалин весьма разнообразна, наряду с мелкими (доли миллиметра) развиты крупные пузыри и каверны до 15-20 см, реже до 50 см по длинной оси. Округлые, почти шарообразные пустоты сменяются эллиптическими, линзовидными и амебовидно-неправильными. Пустоты в различной степени заполнены кальцитом, наблюдаются друзы на стенках пустот, некоторые миндалины выполнены халцедоном и друзами кварца. В этой же части потоков наблюдаются многочисленные жилки карбоната, мощность их достигает 25-30 см. В разрезе они параллельны кровле, на обнаженной поверхности потока они образуют ветвистую сеть.
Горизонт базальтов, выходящий на дневную поверхность, сложен в виде узких сплошных полос, вытянутых в широтном и субширотном направлениях
Горизонт двух базальтов, где отмечается контакт двух потоков (зона с красноватым оттенком)
Петрографическая характеристика базальтов
По внешнему виду базальты темно-серые с зеленоватым и лиловым оттенком. В петрографическом плане исследованные мной образцы из нижней и верхней части потоков относятся к типичным субщелочным оливиновым базальтам афирового и неявно порфирового облика. Единичные фенокристаллы (1-2 мм) оливина и плагиоклаза выделяются на фоне мелкозернистой массы с интерсертальной и гиалоофитовой структурой (вблизи кровли и подошвы потока) и интерсертальной и субофитовой в центральных частях потока.
Оливин образует мелкие гипидиоморфные кристаллы и редкие гипидиоморфные вкрапленники, которые полностью замещены слюдоподобным иддингситом. Плагиоклаз образует редкие широкие таблицы во вкрапленниках, почти полностью сосюритизированные, и тонкие разноореинтированные лейсты в основной массе. По составу плагиоклаз основной массы отвечает андезину и лабрадору в миндале-каменных разностях. Пироксен встречается в миндале-каменных разностях. Рудный минерал титаномагнетит представлен мелкими хорошо ограненными кристаллами.
Особенностью пород участка Тору-Айгыр является наличие крупных монокристаллов кальцита, пойкилитово включающих зерна плагиоклаза и содержащих включения стекла, что указывает на раннюю кристаллизацию кальцита до полного затвердения породы. Макроскопически эти породы характеризуются массивной текстурой. Наблюдаются эти разности в нижней части потока, выше в них постепенно появляются, наряду с крупными кристаллами кальцита, пустоты, выполненные агрегатом кальцита – миндалины. В верхней части потока в миндале-каменных разностях монокристаллы кальцита не наблюдаются.
Прожилки карбоната под микроскопом состоят из мозаичного агрегата кальцита с редкими зернами кварца неправильной, иногда идиоморфной, формы. Изометричная форма этих кристаллов указывает на высокотемпературную среду образования, то есть образование прожилков кальцита не сильно отстает во времени от затвердения породы.
Миндале-каменная текстура базальтов. Пустоты в различной степени заполнены кальцитом, кварцем, халцедоном
Выводы
Особенностью минералогии базальтов Тору-Айгыра является кристаллизация в нижней части потоков крупных монокристаллов кальцита вместо пироксена. Объясняется такое необычное соотношение минералов в базальтах, по-видимому, значительным содержанием летучих компонентов, в частности углекислоты, повышенной щелочностью магм, достаточно высокой температурой их по отношению к началу кристаллизации. Повышенное давление углекислоты приводит к тому, что после кристаллизации оливина начинается фракционирование более кислого плагиоклаза (андезина вместо лабрадора), поэтому весь кремнезем расходуется на образование более кислого плагиоклаза, а излишек кальция идет на образование монокристаллов кальцита вместо пироксена.
Итак, мы наблюдаем как минимум 3 генерации кальцита в породах: 1 образуется до затвердения породы-монокристаллы; 2 выполняет миндалины; 3 выполняет кальцитовые прожилки. В местах, где базальты характеризуются брекчеевидным обликом, по-видимому, крупные миндалины образуются в результате эксплозивных выбросов флюидов уже после полного остывания потоков (диагональное расположение некоторых миндалин). Выполнены они кальцитом, опалом, друзами горного хрусталя. Это уже четвертая генерация кальцита и остаточного кремнезема.
Большой интерес вызвали породы, залегающие выше базальтовых потоков, это слой оскольчатых алевро-аргиллитов с карбонатным цементом и оскольчатой отдельностью. При изучении под микроскопом эти породы можно определить как флюидно-эксплозивные брекчии, состоящие из обломков кварца и полевых шпатов остроугольной и неправильной формы, с извилистыми очертаниями, погруженные в мозаичный агрегат кальцита. Возможно, образование последних пород и оскольчатая отдельность алевро-аргиллитов указывает на флюидно-эксплозивные извержения, после внедрения базальтов. Содержание урана в алевро-аргиллитах также повышено (6,4-7,7 г/т).
По-видимому, более тщательное исследование базальтов Тору-Айгыра и залегающих выше и ниже отложений коктурпакской свиты позволят выявить еще много интересных фактов и обогатить наши знания о петрологии последнего проявления вулканизма Тянь-Шаня.
Список литературы:
1. «Геодинамика и геоэкология высокогорных районов в 21 веке». А.В. Миколайчук, В.А. Симонов, А.В. Травин, Е.Р. Собел, 2006г.
2. «Мел-палеогеновый внутриплитный магматизм Центральной Азии». В.А. Симонов, А.В. Миколайчук, С.В. Рассказов, 2008г.
3. «От чего вымерли динозавры». Соломович Л.И., 2018г.
4. «Тектоника кайнозоя и сейсмичность Северо-западной части Иссык-Кульской впадины». А.М. Корженков, 2000г.
5. «Late Paleozoic-Cenozoic intra-plate continental basalts magmatism of the Tienshan-Junggar region in the SW Central Asian Orogenic Belt». В.А. Симонов, А.В. Миколайчук, И.Ю. Сафонова, А.В. Котляров, 2015г.
