Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Корни верхнемелового вулканизма Юго-Восточной Грузии

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Корни верхнемелового вулканизма Юго-Восточной Грузии"

АКАДЕШЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ ГРУЗИЯ ГЕОЛОШЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ад. А.И.ДЖАНЕЛИДЗЕ'

На правах рукописи

ГОГОЛАДЗЕ ДАЛК ПИРАНОВНА УДК 551.21:551.763.3 (479.22)

КОРНИ ВЕНШЕМЕЛОВОГО ВУЛКАНИЗМА ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ГРУШИ

Специальность 04.00.08 - Петрография, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на согокание ученой степени кандидата гволого-минвралогическшс наук

Тбаяаои - 1991

Работа выполнена в Геологическом институте им. А.И.Джанелидзе

АН Грузии

Научные руководители - доктор геолого-минералогических наук,

профессор Д.М.ШЕНГЕЛИЯ

кандидат геолого-минералогических наук Г.Ш.НАДАРЕЙ1ШШ

Официальные оппоненты - доктор геолого-минералогических наук,

профессор Т.В.ДЖАНЕЛИДЗЕ (КЙМС)

кандидат геолого-минералогаческих наук Б.Д.ТУТБЕШДЗЕ (Ш)

Ведущее предприятие - Производственное объединение

"Грузгеология"

Защита состоится " 19 " стод 1991 г. в II час. на заседании специализированного Совета Д 007.15.01 по защите диссертации на соискание ученой степени кандидата гволого-минералогичес-ких наук при Геологическом институте им. А.И.Джанелидзе АН Грузии по адресу: 380093, Тбилиси, ул. З.Рухадзе, I, корп. 9.

Автореферат разослан " 17 " мая 1991 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат геолого-минералогических

наук д. Э.Д.Кшвсония

3 В Е Д Е НИ-Е--------- '

Предмет исследования. Работа посвящена комплексному геологическому, палеовулканологическому и петрологическому исследованию верхнемелового вулканизма и его корневых зон в Юго-Восточной Грузии, охватывавшей область между Яокским и Храмским выступами доюрского кристаллического фундамента.

Актуальность теш. В последнее время пристальное вникание уделяется верхяемеловым вулканогенно-ооадочнш образованиям Юго-Восточной Грузии как потенциально-промышленным объектам, так как в них локализованы крупные тела барит-полиметаллических и медно-кол-чедаяяых руд. В связи с этим изучение древнего вулканизма и. исследование его корневых зон приобретает первостепенное значение как для проведения научнообоонованных целенаправленных поисков разного типа оруденений, так и для палеовулканологических реконструкций.

Актуальность проблеиы для данного региона Грузии объясняется и тем, что, всьпервьдс, до настоящего времени корневые зоны верхнемелового вулканизма (яерловины, экструзивы и суйвулканические тела) геологически и петрологически остаются слабоизученными; во-вторых, корневае зоны являются надежными критериями для поисков и прогнозной оценки отдельных площадей полезных ископаемых (благородные металлы, свинец, медь, цинк, барит и др.); в-третьих,эти исследования имеют первостепенное значение для расшифровки ряда узловых геологических вопросов меловой истории развития этой части Малого Кавказа.

Пель я задачи исследования. Основной целью диссертационной работы являлось геологическое, палеовулканологическое и петрологическое исследование верхнемеловой вулканической формации и корневых зон вулканов этого времени в Юго-Восточной Грузии, установление закономерностей, эволюции позднемелового вулканизма и его связи с тектоническим развитием региона с привлечением существующих материалов по отдельным' территориям Малого Кавказа.

Для достижения поставленной цели было необходимо решение ряда задач: I) проведение крупномасштабного (1:10 ООО) специализированного палеовулканологического картирования участков развития секущих тал и вмещающих их верхнемеловых толщ с привлечением детальных структурных исследований; 2) исследование вещественного состава

пород корневых зон и вмещающих толщ, выявление их петро- и геохимических особенностей; 3) типизация этих образований и установление их формационной принадлежности; 4).изучение фациального и ли-тологического оостава пород корневых зон и вмещающих толщ с проведением фациального анализа и палеовулканологических реконструкций; 5) установление возрастных взаимоотношений пород корневых эм и вмещающих толщ геологическими и изотопно-геохронологическими методами; 6) определение морфогенетических типов пород корневых зон и установление их генетической связи с вмещающими толщами; 7) выявление роли разломных структур в локализации корневых зон; 8) установление закономерностей развития поздаемелового вулканизма Юго-Восточной Грузии и определение его места в истории мелового вулканизма Кавказа.

Фактический материал и методика исследования. В основу диссертации положены материалы, собранные автором в Юго-Восточной Грузии в течение десяти лет (1980-1990). Использованы также материалы Г.Ш Надарейшвили и др., касающиеся исследования верхнемеловой вулкано-генно-осадочной формации, в сбор© которых автор принимал непосредственное участие. Вследствие этого составлены разномасштабные профили (1:50 ООО и 1:10 ООО) и палеовулканологические карты (1:10000] отдельных участков (работа находится в печати). В полевой период автором составлены и описаны свыше 20 опорных разрезов.

При камеральной обработке полевого материала было изучено до 3000 прозрачных шлифа. Проведено 35 определений оптических констант породообразующих минералов на Федоровском столике и в иммерсионных жидкостях. Использованы данные 300 химических (полных силикатных) анализов пород и 20 мономинеральных фракций, а также 250 спектральных анализов. Методом пламенной атомно-адоорбционной спект рофотометрии выполнено 250 определений. На микрозондовом анализаторе "САМЕВАХ" выполнено 80 измерений породообразующих минералов и вулканических стекол. В лаборатории изотопной геохронологии определен абсолютный возраст пород К/Аг методом (22 определения). Полученные петрохимические данные состава пород обработаны с применением методов математической статистики (ранжированных совокупностей), определены возможные варианты корреляционных взаимоотношений отдельных петрохимических окислов.

Анализы проводились в лабораториях Геологического института АН Грузии, Кавказского института минерального сырья и в Научном цент-

! ре Грузинского, технического университета. -----

Научная новизна и практическая.ценность работы заключаются в следующем: I) составлены крупномасштабные (1:10 ООО) палеовулканологические карты с профилями и проведены палеовулканологические реконструкции в пределах основных рудных полей; 2) выявлены вулканические постройки поздаемелового времени и их корневые зоны; 3) установлено, что яерловые, экструзивные и субвулканические фации являются корневыми зонами меловых вулканов; 4) с помощью определения абсолютного возраста пород и с привлечением геологических данных выявлены возрастные взаимоотношения пород корневых зон и вмещающих толщ; 5) установлена последовательность их формирования во времени и пространстве на отдельных этапах развития позднемелово-го вулканизма; 6) установлены магмо- и рудоконтролирующие тектонические и вулкано-тектонические структуры и выявлена последовательность их развития; 7) произведена типизация пород корневых зон и эффузивной фации, установлена их формационная принадлежность и ко-магматичность; 8) выделены две формации: 'баэальт-андезит-риолито-вая и трахибазальт-трахиандезит-трахириолитовая, принадлежащие, соответственно, к известково-щелочной и толеитовой (островодужной) и субщелочной калиевой сериям; 9) установлены отдельные этапы становления и палеогеографические и палеотектонические условия сторнирования верхнемеловой вулканогенно-осадочной формации, установлено место поздаемелового вулканизма исследованного района в геодинамическом развитии Кавказа.

Основные защищаемые положения:

1. Жердовые, экструзивные и субвулканические тела, широко развитые в верхнемеловой вулканогенно-осадочной формации Юго-Восточной Грузии, являются корневыми зонами вулканизма этого времени. Они представляют собой минералого-петрографические я петро- и геохимические аналоги пород, эффузивной и эксплозивной фаций вмещавших толщ и являются их комагматами.

2. Образования 1$£фневых зон, являясь реликтами магмоподводя-щих каналов питавших меловые вулканы, а порой представляющие собой реликты вулканических построек локализованы в крутопадающих разломах северо-восточного, северо-западного, субмеридионального и суб-пиротного простирания.

3. Среди пород корневых зон, также как и в породах эффузивной

и эксплозивной фаций вмещающих толщ, выделяются две группы - нормальной щелочности и субщелочные. Каждая из них дает дифференцированные серии базальт-андезит-риолит и трахибазальт-трахиандезит-трахириолит. В обеих сериях основные члены по объему не уступают средним и кислым разновидностям, а порой и превалируют над ними. Исключение составляют лишь экструзивные тела, представленные исключительно кислыми породами.

4. В группе пород нормальной щелочности по петрохимическим особенностям выделяются извеатково-щелочная и толеитовая (острово-дужная) серии. Первая из них "подвергается "шошонитизации" вследствие повышения содержания КгО в средних и среднекислых членах. Породы обеих серий, формирование которых происходило в условиях горизонтального сжатия на зрелой Закавказской островной дуге, сопоставимы с аналогичными образованиями зрелых островных дуг и активных континентальных окраин современных геодинамических обстановок.

5. Породы повышенной щелочности четко обособлены от нормально-щелочных образований высоким содержанием "ПОг.КгО, Р2О5 . Они являются типичными представителями пород континентальных рифтов; формировались в условиях, схожих с рифтогенным процессом, т.е. в условиях растяжения коры и активизации сквозькоровых глубинных разломов.

Апробация и публикация работы. Основные результаты исследования неоднократно докладывались на научных семинарах и выездных сессиях молодых ученых Геологического института (1985-1989 гг.), на 1У Региональном петрографическом совещании в г. Нахичеване (1983 г.), Республиканской конференции молодых ученых и специалистов в г. Тбилиси (1986 г.), II Национальной школе по геологии в г. Софии (1987 г.), УШ Всесоюзном палеовулканологическом симпозиуме в г. Хабаровске (1989 г.).

Основные положения диссертации изложены в шести опубликованных и шести рукописных работах.

Объем работы. Диссертация объемом 125 страниц машинописного текста состоит из введения, 5 глав и заключения, 20 таблиц, иллюстрирована 59 рисунками и фотоснимками. Список литературы содержит 250 наименований.

Диссертация выполнена в отделе литологии, седиментологии и палеовулканологии Геологического института им.А.И.Джанелидзе АН Грузии

под руководством доктора геолого-тюралогических наук, .профессо-------------- —

ра Д.".1'еягел::я и кандидата геолого-минералогических наук Г.Ш.На-дарейшвили, которым автор выражает глубокую благодарность за повседневную помощь и ценные ооветы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

КРАТКИЙ ОЧЕРК ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИЗУЧЕННОСТИ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ГРУЗИИ

В Юго-Восточной Грузии меловая система представлена только верхним отделом, 0ТЛ0ЯЗЕ2Я которого трансгрессивно и с угловым несогласием перекрывают юрские и доюрские образования.

Изучением вопросов геологии, тектоники, вулканизма, рудогенеза и металлогении исследованной территории в разные годы занимались К.Б.Габуния, П.Д.Гамкрелидзе, Г.С.Дзоценидзе, Н.А.Канделаки, Г.М. Заридзе, Н.Ф.Татришвили, А.1.Цагарели, Н.И.Схиртладзе, Ю.И.Назаров, В.Р.Надирадзе, Г.А.Твалчрелвдзе, Ш.И.Джавахишвили, В.В.Панцу-лая, Р.А.Гамбашидзе, О.З.Дудаури,. В.Г.Гогишвили, Т.Ш.Гогишвили, В.И.Гелейшвили, Г.Ш.Надарейшвшш, И.Г.Вашаквдзе, З.И.Гугушвили, Т.Г.Зулиашвили, М.А.Апхазава, Т.В.Гиоргобиани, Д.Л.Закарая, Н.К. Курбанов, Г.Д.Ажгирей и многие другие.

С позиции "Тектоники плит" большой интерес представляют работы, освещающие связь вулканизма с геодинамикой регяона. Среди нвх следует выделить исследования Ш.А.Адатая и др., И.П.Гамкрелидзе, М.Б. Лордкипанидзе и др., М.Г.Ломизе и др.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЮГО-ВОСТОЧШЙ ГРУЗШ Краткая тектоническая характеристика района

В свете общепринятых представлений о геологическом районировании Грузии исследованная территория входит в Маднеули-Иоладаурскую подзону Артвино-Болнисской глыбы и в современном структурном плане представляет собой обширную, пологую, слабоволнистую, наклоненную на север моноклиналь, осложненную в ее центральной части поднятием шириной до 3 км.

Важную роль в тектоническом строении исследованной территории играют разрывние нарушения разного масштаба дозольно разнообразные по протяженности, ориентировке и морфологии. Они существенно влияли на развитие мелового вулканизма и контролировали его, о чем свидетельствуют многочисленные дайки и лайковые, комплексы, локали-

зованные в этих структурах и часто трассирующие их.

Наиболее крупными из разрывных структур, имевших региональное значение, являются межзональные, близширотного простирания разломы, проходящие по краям Локского и Храмского выступов фундамента и разграничивающие их от мезозойского осадочного и вулканогенно-осадочного чехла.

Разрывные нарушения меньшего масштаба весьма многочислены и развиты, в основном, в осадочном чехле. По своей ориентировке выделяются две группы разлошых нарушений: северо-западного (300320°) и северо-восточного (2¿-40°) направлений. Субмеридиональные и субширотные разломы встречаются реже. Обычно в плане они прямолинейны и характеризуются различной протяженностью. По характеру движений разрывные нарушения представляют собой сбросы, взбросы или взбросо- и сбросо-сдвиги с крутым (75-85°) падением. В результате дифференцированных движений различной.амплитуды, происходивших по разломам, разновозрастные толщи осадочного чехла тектонически соприкасаются друг с другом. В связи с этим, изученный район приобретает ярко выраженное мозаично-блоковое строение. Не об- • ходимо отметить, что вышеуказанные разрывные нарушения, возникшие по всей вероятности в результате общего субмеридионального сжатия в батскую фазу складчатости, являлись магмоподводящими каналами позднеыеловых вулканов и контролировали характер развития вулканизма.

Строение верхнемеловой тодши Юго-Восточной Грузии

В работе мы придерживаемся схемы литолого-стратиграфичёского расчленения верхнемеловых образований по Р.А.Гамбашидзе и Г.Ш.На-дарейшвили. По вещественному составу и литолого-фациальным особенностям рассматриваемая формация делится на восемь свит, которые в пределах исследованного района прослеживаются повсеместно. Ниже приводится их краткая характеристика. Ощзетская свита - (240-280м) - Кг£1 - в ее строении принимают участие известняки, часто песчанистые, глинистые алевролиты, известковые песчаники, гравелиты и конгломераты, а также разнообломочные туфы базальтового состава. Це£аквская_с£ита (900 м) -Кгйг^з - представлена: массивными, гру-бослоистыми пемзовыми и пепловыми туфами, реже игнимбритами и вулканическими брекчиями риолитового и риодацитового состава, встречаются также известняки, известковые туффиты и туфоизвестняки, в низах - туфоконгломераты. Д1щгве£дская_свита (200-225 м) - К*1л -

представлена слоистыми пемзовыми_и пепловыми туфами, сравнитель-------

но редко встречаются лавовые покровы андезитового и андезибазаль-тового состава; в верхних горизонтах свиты встречаются туфы смешанного андезитового и риодацитового состава, реже известковые туффнты и туфоизвестняки. Машаве^ская свита (700-800 м) -

представлена игнимбритами и туфолавами риодацитов; редко встречаются также лавовые покровы, разнообломочяые пемзовые и пепловые туфы, того же состава, ^аадзийскаа ¿вдтд (150-700 м) - Кг _ представлена лавовыми покровами, иногда подушечного строения, реже вулканическими брекчиями, разнообломочными туфами базальтового, андезибазальтового и андезитового состава; еще реже встречаются известковые туффиты и туфоизвестняки, местами вулканомиктовые конгломерат-брекчии и гравелиты. £асандгшская_сви£а (300-600 м) -- Кг 511 - представлена вулканическими брекчиями, разнообломочными пемзовыми и пепловыми туфами, реже игнимбритами риолитового, риодацитового и дацитового состава, встречаются также прослои известняков и туфоизвестняков, а местами вулканомиктовые конгломерат-брекчии. Шс]жолетская_свгта (500-750 м) - КгБИ _ преде тавлонё. пиллоу-лавами и пиллоу-брекчиями, разнообломочными туфами прэиму-щественно базальтового, реже андезибазальтового и андезитового оостава; в верхних частях свиты появляются известняки, известковые туффнты. ^етрЕЦкаройская овита (300-350 м) - КгКт-и* - представлена известняками, местами с вулканомиктовыми конгломерат-брек-чюши, песчаниками и алевролитами,

КОРНЕВЫЕ ЗОНЫ ВЕРХНЕМЕЛОВОГО ВУЛКАНИЗМА ЕГО-ВОСТОЧНОЙ ГРУШИ

Краткий обзор развития взглядов на связь вулканов о глубинными очагам

На овявь вулканов с глубинными очагами обратили внимание еще в XIX веке. Однако фундаментальные исследования по данной проблеме появились лишь в середине 30-х годов (А.Н.Зазарицгай, А.Ритман, Г.Клоос, М.М.Тетяев, Ю.А.Билибин, В.В.Белоусов, В.К.Кенэда, Е.М. Андерсюн и др.). Согласно этим исследованиям, генетические типы вулканогенных образований делятся на четыре группы: коряевяе 1 ла-воьые, пирокластические и метасоматические. К группе генетических типов корневых зон относятся также экструзивные, жерловые и субвулканические образования, выделяемые многими исследователями под названием "фация".

Экструзивный и жерловый генетический тип

Экструзивный генетический тип представляет ту часть корневой ' зоны, которая формируется либо в жерле вулкана в виде пробки, либо образуется самостоятельно в форме купола, выжатого на земную поверхность, как предо слагается, давлением газов. Образовавшийся вследствие этого генотип изометричен в плане и имеет секущие контакты с вмещающими породами. Таким образом, экструзивный генетический тип имеет черты, характерные для интрузива, но вместе с тем в нем проглядывает и эффузивная природа. В частности, для этих образований характерны разрушение приподнятой над земной поверхностью отвердевшей массы, направленная флювдальность в куполах и обелисках и отекание отдельных лавовых языков по их склонам. Таковыми являются экетрузивы с. Рачисубани. Экструзивные сооружения Болнисской зоны приурочены к вулканическим постройкам и образуются на отдельных завершающих этапах их развития. Экструзивные тела подразделены нами на экструзивно-эффузивный и экструзивно-эксплозивный типы. Признаком различия между ними служит соотношение эффузивных и эксплозивных процессов в их образовании. В процессе становления экструзивно-эффузивного типа, к которому относятся экетрузивы с.с. Абульмульк, Кочуло, Ормашени, Бектакари, Акаурта и др., ведущую роль играют собственно экструзивные процессы. Главным элементом таких структур являются вулканические купала, образовавшиеся в результате выжимания или нагромождения вязких расплавов кислого состава. Морфологически они, в преобладающем большинстве случаев, имеют куполовидную форму, эндогенное происхождение которой устанавливается изучением направлений флюидности и отдельности, а также по приуроченности к ним поверхностных фаций - лавовых потоков, брекчий обрушения и т.д. Большинство из них подвержены краснокаменному изменению, что также указывает на их образование в высокоокислительных поверхностных условиях. Что же касается экструзивно-эксплозивного типа, то в его развитии, наряду с экструзивно-эффузивным процессом, важную роль играли также и эксплозивный процесс. Эти процессы проявлялись как на ранних, так и на завершающих этапах образования экструзивных куполов. Эксплозивные и эруптивные жерловины (трубки взрыва) размещаются в теле купола, или же в их апикальной части. Они заполнены обломками пород предшествующих фаз экструзивной деятельности, а также вмещающих пород. Экструзивно-эксплозивными типами являются экетрузивы района с.с. Гантиада, Казрети, Рачисубани и др.

______Кромв_того,_ среди-экструзивных тел нами выделены моногенные и --------------

полигенные их разновидности. К моногенным разновидностям относятся экструзивы района Кочуло, Ормашени и др., а к долигенным -■Абульмульк, Акаурта, Казрети, Гантиади и др. Учитывая тот факт,что полигенные экструзивы являются неоднократными проводниками магматических расплавов, перечисленные тела следует рассматривать как магмоподводящие каналы, питавшие меловые вулканы; это подтверждают также данные абсолютного возраста этих образований.

Жерловый генетический тип тесно связан с вышеописанными образованиями и представляет собой непосредственное продолжение вглубь экструзивного купола или обелиска. Таковыми являются жерловины с.с. Казрети, Гантиади, Тандзия и др. В равной мере этот генетический тип встречается также независимо от этих образований, сопровождая отдельные вулканические постройки. Примером может служить жерловина на участках с.Ормашени, г. Карквети и др. По морфологии они схожи с экструзивными образованиями. Для представителей жерлового генотипа характерны трубообразнке формы и секущие контакты с вмещающими породами. В плане их очертания могут быть не всегда строго изометричными; зачастую они сложны ~л зависят от эрозионного среза. Размеры жерловых зон меняются от нескольких десятков метров до нескольких километров в поперечнике. Б зависимости от типа вулканической деятельности жерловины могут быть сложены однородными или разнородными по составу эффузивными и пироклаоти-ческиш породами, образовавшимися в один или несколько этапов проявления активного вулканизма. Кроме того, жерловины могут представлять собой также сложные или простые некки или трубки взрыва.

Субвулканическчй генетический тип

Субвулканический генетический тип включает различные дайки,сил-лы и штоки, образование которых происходило на сравнительно небольших глубинах. На территории исследованного района они образуют самостоятельные пояса и комплексы или тесно ассоциируют с комагиа-тичными эфФузивами. Часть из них, являясь псдводящкни каналами каг-матичеокого расплава, питавшего непосредственно меловые вулканы, несомненно была генетически: связана с отдельными этапами вулканической доятельностп. Подтверждением тому служат многочисленные суо-вулканические тела, трассирующие разрывы (северо-восточного, северо-западного и субмеррдионального направления), формирование которых, по-вздимому,. происходило до начала позднемелового времени

вследствие олщего горизонтального сжатия и деструкции коры (батс-кая фаза складчатости).

Кроме того, в исследованном районе Наблюдаются также субвулканические тела, формирование которых было связано с зарождением разнохарактерных разрывных структур, синхронных с вулканизмом и связанных с эволюцией отдельных вулканических аппаратов (кольцевые, полукольцевые и конические дайки). Они внедрялись после завершения определенного этапа вулканического цикла из остаточных, в незначительной степени дегазованных периферических очагов, уже не обладавших энергией для доставки магматического материала на поверхность. Следует отметить, что на отдельных участках исследованной территории встречаются субвулканические тела субширотного простирания, формирование которых, также как и вышеописанных, связано с определенным этапом развития верхнемелового вулканизма. В частности, надо полагать, что они использовали структуры субпшрот-ного простирания, зарождение и развитие которых, по-видимому, происходило в период растяжения и дальнейшей деструкции коры, имевшей место з позднемеловое время. К подобным структурам следует также . отнести глубинный разлом субширотного простирания, разграничивающий в современном плане Храмский выступ от Болнисской зоны. Он, по всей вероятности, контролировал вулканический процесс к концу развития позднемелового вулканического цикла и являлся подводящим каналом трещинных излияний этого времени. По вещественному составу среди субвулканических тел выделяется полный спектр пород от базальтов до риолитов включительно. Субвулканические тела основного состава встречаются на перифериях Локского и Храмского выступов доюрского кристаллического фундамента. Их скопление наблюдается в междуречьях Машавера-Гедечай и Гедечай-Храми. Надо отметить, что среди субвулканических тел основного состава намечается их пространственное тяготение к выходам дидгвердской, тандзийской и шоршо-летской свит, сложенных вулканическими породами базальтового,анде-зибазальтового и андезитового состава. Дайки основного и среднего состава часто группируются в лайковые комплексы и пояса.

ПЕТРОХКЬИЯ ВЕРХНЕМЕЛОВЫХ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ГРУЗКИ

Вулканические образования верхнемелового возраста по суммарной щелочности делятся на две четко отличающиеся группы. Большинство из них (породы как эффузивной, так и фации корневых зон) попадают

—в-поле-нормально-щелочных пород, "создавал^прерывньи последовательно- Диф; еренцированный ряд от базальтов до ряолитов включитель-. но. Следует отметить, что с повышением крешекислотности постепенно повышается и оощая щелочность (риодацитозая группа - й 1 Ое = = 46-70 %). Далее, с возрастание!.: кремнекислотяости намечается тенденция понижения щелочности в наиболее кислых разновидностях риодацитов и в породах риолитовой группы (Оа 70 %). Среди пород нормальной щелочности встречаются основные и средние разновидности (в диапазоне 8(0г = 46-58 5),"которые располагаются в поле субщелочных пород. Они представлены базальтами и андезибазальтами, в которых повышение общей щелочности происходит за счет увеличения в породах содержания N020. Не исключается возможность, что в этих породах повышение содержания данного окисла связано с его привно-сом в процессе вторичных изменений. Следует отметить, что рассматриваемые породы подвержены частичной, а порой и полной альбитиза-ции и цеолитизации. Резко меняется картина взаимоотношения щелочей в породах андезитового и дацитсвого состава, располагающихся в поле субщелочянх образований ^¡Оа = 58-68 %). В них повышение общей щелочности связано с повышением в породах содержания КаО , что минералогически выражается в появлении биотита в андезитах и биотит-ортоклазового парагенезиса в дацитах. Завышенное содержание 0 в породах средней кислотности, вероятно, вызвано "шопюнитизацией" в процессе дифференциации отдельных магматических очагов вследствие обогащения их остаточных расплавов КгО.

Кроме нормально-щелочных, в рассматриваемой верхнемеловой формации широко развиты также субщелочные разновидности пород, создающие непрерывную серию от трахибазальтов до трахириолитов включительно (5<'0г = 45-78 %). Надо отметить, что в вулканитах этой группы повышение общей щелочности происходит за счет повышения содержания в породах КгО, что минералогически хорошо выражается появлением в петрографическом составе этих пород парагенезиса биотит-калишпат. В кислых разновидностях этого ряда (Б|'0г = 68 %), также как и в породах нормальной щелочности, намечается раздвоение тренда направления содержания щелочей. В частности, в одном случае с увеличением кислотности пород общая щелочность резко падает,вследствие чего породы рассматриваемой группы попадают в поле нормальной щелочности. Во втором же случае суммарная щелочность с повышением кислотности пород остается постоянной или возрастает.

Среди пород нормальной щелочности, судя по зависимостиРеО'/Г^ О

от кревдекислотности пород, выделяются разновидности, относящиеся как к толеитовой, так и известково-щелочной сериям. Первые из них, располагающиеся в поле толеитовых пород, проявляют четкую тенденцию накопления железа наряду с повышением кремяекислотности пород. В этом случае дифференцированный ряд представлен серией пород ба-зальт-андезит-дацит. В отличие от этого, породы известково-щелоч- . ной серии при возрастании крешекислотности не обогащаются суммарным железом или проявляют очень слабую тенденцию его накопления. Породы этой серии, в отличии от толеитовой, создают непрерывный ряд базальт-андезит-дацит-рищшт при преобладании среднекислых и кислых членов. Базальтоиды обеих серий характеризуются общими пет-рохимическими особенностями. Различия между ними заключаются лишь в том, что базальтоиды известково-щелочной серии являются образованиями недосыщенными кремнеземом, тогда как породы толеитовой серии представляют собой досыщенные, а порой и пересыщенные образования. К числу общих петрохимических признаков, объединяющих породы рассматриваемых серий, относятся их низкая титанистость (Т(0г в базальтоидах = 0,45-1,34 %, андезитах = 0,3-1,14 %, дацитах 0,131,11 %, риолитах = 0,15-0,49 %), низкое содержание Кг0 (в базальтах = 0,13-1,23 %, андезибазальтах = 0,48-1,85 %, андезитах = 1,56;-2,64 %, дацитах = 1,12-2,77 %, риолитах = 0,48-3,08 %), высокая и весьма высокая глиноземистовть (а2' для базальтов = 1-1,58 %, ан-дезибазальтов = 1,15-2,21 %, андезитов = 1,27-2,36 %, дацитов = = 1,73-6,77 %, риолитов = 2,15-10,6 %). Кроме того, для пород обеих серий характерен одинаковый тип щелочности, хотя между ними существуют некоторые различия. В частности, базальты, андезиты и ан-дезибазальты обеих серий, в основном, характеризуются как калиево-натриевой, так и натриевой щелочностью (ИсиО/КгО = 1,73-20,92).хотя намечается также тенденция некоторого преобладания пород с натриевой щелочностью в толеитовой серии. Что же касается дацитов обеих серий, то им, за редким исключением, присуща калиево-натриевая щелочность (МоеО/КгО = 1.21-3,57). В противоположность этому рио-литы, являющиеся членами только известково-щелочной серии, за редким исключением характеризуются натриевой щелочностью (МагО/КгО = 2,43-14,0). Из вышеизложенного следует, что породы обеих серий по петрохимическим особенностям проявляют большое сходство с аналогичными вулканическими сериями зрелых островных дуг и активных континентальных окраин современных геодинамических обстановок.

Выше отмечалось, что ь верхнемаловой вулканогенно-осадочной фор-

мадии-широко"развиты вулканиты" с задышенным содержанием целочей. Среди них встречаются как породы эффузивной, так и экструзивной и субвулканической фаций. Следует отметить, что эффузивные разновидности пород развиты в северной части исследованной территории в бассейнах p.p. Храмк и Карабулах и входят в состав верхнесантонс-кой шоршолетской свиты, венчающей верхнемеловую вулкансгенно-оса-дочную формацию. Надо отметить, что в строении этой свиты, наряду с рассматриваемыми образованиями, широко развиты также вулканиты с нормальной щелочностью. Что же касается экструзивных и субвулканических образований, то они развиты на всей территории исследованного района и пространственно связаны со всеми свитами вышеуказанной формации. Эти порода, также как и их эффузивные аналоги, создают непрерывный ряд пород трахибазальт-трахиандезит-трахида-цит-трахириолит, четко обособляясь по своим петрохимическим особенностям от пород нормального ряда. Рассматриваемая серия проявляет слабую тенденцию к бимодальности. В частности, в ней наибольшим развитием пользуются базальтоиды с содержанием S;0a = 46-52 % и породы трахкриолитовой группы с SiОа = 67-79 %. Промежуточные разновидности - трахиандезиты и трахидациты - пользуются сравнительно незначительным развитием. Это резко недосыщенные кремнеземом образования (Q =-12+-24), о чем свидетельствует высокое содержание вкрапленников оливина, перешедшего часто в серпентин или хлорит, а иногда в боуллингит в модальном составе этих пород. Кроме того, для пород этой группы характерной иетрохимической особенностью является высокое содержаниеTiOa в исходном базальтовом расплаве (Т/Оа = 1,62-2,62 %), что коррелируется с повышением содержания в нихКгО. В минералогическом составе этих пород данная особенность проявляется в появлении парагенезиса калкппат-биотит-титанавгит (совместно с авгитом)-титаномагнетит. Кроме того в процессе фракционирования содержание ТЮг в них остается постоянным или незначительно повышается. Аналогичная зависимость наблюдается и между TiOa и РгО? . По типу щелочности эта группа пород является калиевой {NaeO/UeO = 0,34-0,99), хотя среди них очень редко встречаются также разновидности с калкево-натриевой щелочностью (МагО /КгО = 1,08-1,Т9). Эти образования являются в основном умеренно-, реже высокоглиноземкстыми (а£' = 0,85-2,32). 3 породах этой группы, начиная с трахибазальтов до трахириолитов включительно, с повышением кислотности пропорционально повышается показатель насы-ценности пород (Q ) от +4,7 до 35,7. Из вышесказанного следует,что

- 1'6 -

рассмотренная серия субщелочных пород по главным петрохимическим особенностям резко отличается от пород нормальной щелочности из-вестково-щелочной и толеитовой серий. По своей петрохимической природе эта серия является типичным представителем континентальных рифтовых зон и,по-видимому, образовалась в условиях схожих с условиями, в которых совершались рифтогенннй процесс или активизация . сквозькоровых глубинных разломов. Формирование этих образований происходило совместно с нормальнощелочными породами шоршолетской свиты, с которыми они разобщены в генетическом отношении. В частности, надо полагать, что вулканические сооружения, давшие начало этим двум резко отличающимся друг от друга сериям, питались из разных магматических очагов.

СВЯЗЬ ТЕКТОНИКИ С ВЕЕХНЕМЕЛОВЫМ ВУЛКАШЗЮМ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ГРУЗИИ

Для выявления закономерностей развития мелового вулканизма Юго-Восточной Грузии, корневыми зонами которого являлись исследованные нами экструзивные, субвулканические и жерловые образования, целесообразно весь процесс вулканической деятельности изученного района рассматривать в свете мезозойской истории геодинамического развития Кавказа. Подобный подход к данной проблеме диктуется также необходимостью установлений времени формирования и дальнейшей жизнедеятельности разрывных структур Юго-Восточной Грузии, с которыми пространственно и генетически связаны вулканические и вулкано-тек-тонические структуры мелового времени. Данные наших.исследований преимущественно согласуются с концепцией И,П.Гамкрелидзе о мезозойской истории геологического развития Закавказского срединного массива (микроконтиненты) и прилегающих к нему геоструктур, В частности, эта концепция хорошо объясняет вопросы формирования существовавшего в меловое враля структурного плана Артвкно-Болнисской глыбы, предопределившего проявление и характер мелового вулканизма этой области. Согласно Л.П.Гаыкрелвдзе, коллизия Ирано-Афганского микроконтинента, северной частью которого в нижней и средней юре являлась современная Со*лхитр-Карабахская зона, и Закавказской островной дуги (микроконтичент) произошла в батское время. Надо полагать, что именно в это зремя вследствие интенсивного горизонтального сжатия, обусловленного столкновением современной Сомхито-Ка-рабахской зоны и Закавказского микроконтинента, произошло дробление его южной части и формирование сквозькоровых разрывных структур

диагонального и субгеридиоиального направлений,^отоль лшроко~раз-~ витых в пределах исследованного района. Как отмечалось выше, они трассируются дайками и лайковыми комплексами аналогичного направления, возраст которых как по геологическим данным, та:-: и по определениям абсолютного возраста пород (за редким исключением) соответствует верхнему мелу. Являясь питавшими меловые вулканы подводящими каналами, эти образования представляли собой пути движения магматического расплава из подкоровых магматических резервуаров к дневной поверхности.

С этими вопросами непосредственно увязываются вопросы генезиса магм, питавших меловые вулканы изученного региона. Проведенные нами минералого-петрографические и петрохимические исследования пород верхнемеловой вулканогенно-осадочной формации вкупе с данными изучения РТ-условий формирования отдельных типов и групп пород позволяют нам высказать некоторые соображения о генезисе этих образований. Как показали минералого-петрографические и петрохимические исследования, в верхнемеловой вулканогеннс-осадсчяой формации Юго-Восточной Грузии по показателю суммарной щелочности выделяются две четко отличающиеся группы пород: нормально-щелочные и субщелочные. Каждая из этих групп, как это было показано в предыдущей главе, создает самостоятельный непрерывный ряд пород от базальтов до риолитов включительно. Следует также отметить, что основные члены обоих рядов по объему не уступают средним и кислым разновидностям, а местами и превалируют над ними. Породы нормальной щелочности делятся на известково-щелочную и толеитовую (островодужную) серии. По петрохимическим особенностям породы обеих серий почти идентичны; исключение составляют средние и средне-кислые члены то-леитовой серии, в которых наблюдается иная картина накопления железа. Эти образования совместно с породами "шошонитового" ответвления известково-щелочной серии являются типичными представителями зрелых островных дуг и активных континентальных окраин геодинамических обстановок. И впрямь, как уже отмечалось выше, Кавказский сегмент Средиземноморского складчатого пояса в позднем кеду представлял собой активную континентальную окраину тихоокеанского типа со зрелыми островными дугами, окраинным морем, океаническим бассейном и пассивными шельфами континентов. Формирование выделенных нами известково-щелочной и толеитовой (островодужной) серий происходило на зрелой Закавказской островной дуге с мощной корой континентального типа непосредственно перед началом коллизий и в колли-

зионный период (ееноман-оантон) ¿следствие зашканин Малокавказской ветви океана Мезотетис и, согласно концепции ИЛ.Гамкрелидзе, столкновения Ирано-Афганского микроконтинента с Закавказской островной дугой. В период формирования рассматриваемых вулканических серий в этой части Закавказской островной дуги существовали условия мелкого моря и островов. Об этом свидетельствуют мелководные и прибрежноморские фации, часто встречающиеся в составе вулканоген-но-осадочной формации, обилие остатков мелководной и прибрежно-морской фауны, многочисленные поля игнимбритов, краснокаменное изменение вулканических пород наличие пизолитовых туфов, наземное происхождение которых не вызывает сомнения.

Базальтоиды известково-щелочных и толеитовых (островодужных) серий исследованного нами района, по данным геотермометрии (измерения проводились по пироксену и оливину) вероятно формировались в условиях 8,5 кбар и при температуре 1031 °С, что соответствует, глубине порядка 30 км. Судя по геофизическим показателям, эти глубины в рассматриваемом районе должны соответствовать границе коры и верхней мантии, что полностью согласуется с экспериментальными данными (Грин,Рингвуд; Хюджесс) о РТ-условиях и глубинах залегания при формировании рассматриваемых серий. На этих глубинах, по всей-вероятности, были расположены очаги магмогенерации и начальной кристаллизационно-гравитационной дифференциации. В дальнейшем, в период начавшихся коллизионных процессов (условия интенсивного сжатия) , вследствие раскрытия сквозькоровых трещин к дневной поверхности начала подниматься недифференцированная или слабодифференци-рованная базальтовая маша. На путях ее следования в подводящих каналах, а возможно и в близповерхностнЫх периферических магматических очагах, происходила кристаялизационно-гравитационная дифференциация и образование расплавов, состав которых соответствовал средним и кислым членам рассматриваемых нормально-щелочных вулканических серий. Относительно глубин формирования этих дифференциатов можно сказать следующее: согласно данным геотермометрии, андезиты, дациты и риолиты в отличие от базальтоидов формировались на более высоких уровнях коры в условиях давления 4,6-5,2 кбар при температуре 1053-1093 °С, что соответствует глубинам 15-19 ж.

Что же касается высококалиевой высокотитанистой субщелочной серии, развитой вдоль Мамулойского глубинного разлома, разграничивающего в современном плане Храгский выступ доюрского фундамента от Артвино-Болнисско.3 глыбы, то она, также как и вышерассмотренная

известково-щелочная серия, создает непрерывный ряд последовательно дифференцированных пород - субиелочной основной базальт-трахиба-••зальт-трахиандезит-трахидацит-трахирнолит. Глубинная подкоровая природа базальтоидов этого ряда как будто не должна вызывать сомнения. Однако полученные нами данные геотермометрии противоречат этому, говоря о том, что формирование этих пород происходило в условиях давления 3,5 кбар при температуре 1220 °С, что соответствует глубинам порядка 12 км. Как отмечалось выше, данные геотермометрии были получены по вкрапленникам пироксена и оливина, которые являются интрателлурическики образованиями; следовательно, вышеприведенные данные относятся к температуре и глубине их кристаллизации, а не всего магматического расплава. Исходя из этого можно допустить, что быстрое раскрытие сквозькоровых трещин, являвшихся одновременно путями движения подкоровой магмы к дневной поверхности, способствовало быстрому подъему гомогенного расплава. При этом резкое падение давления, по-видимому, обусловило нарушение равновесия в расплаве и способствовало при высоких температурах кристаллизации вкрапленников моноклинного пироксена и оливина. Открытым остается вопрос генезиса изученных нами высококалиевшс базальтоидов. Следует отметить, что исследования щелочных базальтов с высоким содержанием КгО , 710г иРгОэ с вершин подводных океанических гор и вулканов позволили Д.Х.Грину и А.Э.Рингвуду предположить, что они являются не дериватами, возникшими при дифференциации материала мантии, а образовались в результате дифференциации расплава на глубине 30-60 км и его взаимодействия с вмещающими породами. По-видимому, подобная модель генезиса щелочных высококалиевых базальтоидов вполне может быть применена и в нашем случае.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Магмоподводящими каналами позднемелового вулканизма служили экструзивные, жерловые и субвулканические тела. Они, как правило, локализованы в крутопадающих (75-85°) разрывных нарушениях разного масштаба северо-западного (300-32С0), северо-восточного (20-40°), субмеридионального и субширотного простирания.

2. Формирование разрывных нарушений, очевидно, происходило в батскую фазу складчатости вследствие .субмеридионального горизонтального сжатия. Структурный план изученного района оставался неизменным до начала верхнемеловой эпохи. В австрийскую фазу склад-

чатости эти разрывные нарушения унаследование развивались, контролируя вулканический процесс и осадконакопление этого времени.

3. Экструзивные купола по генетическим признакам подразделены на два типа: экструзивно-эффузивный и экструзивно-эксплозивный. В период становления первого типа ведущую роль играли собственно экструзивные процессы. Главным элементом строения таких структур являются вулканические купола, образовавшиеся в результате выжимания или нагромождения вязких расплавов кислого состава. Что же касается второго типа, то в его развитии, наряду с экструзивно-эффузивными, важную роль играли и эксплозивные процессы. Они проявлялись как на ранних, так и на завершающих фазах образования экструзивного купола. Эксплозивный жерловины размещаются в теле купола или в его апикальной части.

4. Жерловый генетический тип тесно связан с предыдущим типом и представляет собой непосредственное продолжение вглубь экструзивного купола. В зависимости от типа вулканической деятельности жерловины могут быть сложены однородными или разнородными по составу эффузивными и пирокластическими породами, образовавшимися в один или несколько этапов проявления активного вулканизма.

5. Субвулканические тела образуют самостоятельные пояса и комплексы или же тесно ассоциируются с комагматичными эффузивами. Их формирование, очевидно, было связано с зарождением разнохарактерных разрывных структур, синхронных с вулканизмом и связанных с эволюцией отдельных вул.<анических аппаратов (кольцевые, полукольцевые и конические дайкя). Они внедрялись после-завершения определенного этапа вулканического цикла из. остаточных, в незначительной степени дегазованных очагов, уже не обладавших энергией для доставки магматического материала на поверхность. Установлено, что параллельные комплексы дайковых тел являлись каналами, по которым происходили трещинные иллияния (игнимбритовые поля).

6. Установлена комагматичность экструзивных, жерловых и субвулканических тел с вмещающими верхнемеловыми вулканогеннотосадоч-ными толщами.

7. В верхнемеловой вулкаяогенно-осадочной формации Юго-Восточной Грузии по показателю суммарной щелочности выделяются две четко отличающиеся группы пород: нормально-щелочные и субщелочные, которые создают самостоятельные непрерывные ряды пород от базальтов

до риолитов включительно.

По петрохимическиа особенностям среди пород нормальной щелочности выделяются известково-щелочная и толеитовая (сстроводужная) серии.

9. Породы повышенной щелочности четко обособлены от нормально-щелочных образований высоким содержанием К/З и . Они являются типичными представителями пород континентальных рифтов; формировались в условиях схожих с рифтогеянын процессом, т.е. в условиях растяжения коры и активизации сквозькоровкх глубинных разломов.

1. Основы крупномасштабного картирования верхнемеловой вулканогенной формации Болнисского рудного района (Юго-Восточная Грузия). // Тез. докл. 1У Регионального петрографического совещания по Кавказу, Крыму и Карпатам. 10-15 октября 1983 г. г. Нахичевань. С. 80-81 (в соавторстве с Г.Ш.Надарейшвили).

2. Субвулканические тела мелового возраста юго-воеточной части Грузии и их роль при палеовулканологических реконструкциях.// II Национальная молодежная школа по геологии с международным участием на тему "Геологические науки и минерально-сырьевая база" (Сборник докладов), г. София, 27-30 октября. С. 25-33.

3. Условия залегания и возраст экструзивных тел района Абуль-мулькского месторождения. // Геология и полезные ископаемые Кавказа. Юбилейный сборник, посвященный 60-летию Геологического ин-та

АН Грузии. Тбилиси, Мецниереба, 1989, С. 227-230.

4. К-А возраст некоторых субвулканических тел и рудных месторождений Квемо Картли (Юго-Восточная Грузия). // Сообщения АН Грузии, 140, Jé 3, 1990 (в соавторстве с О.З.Дудаури, Г.Т.Вашакидзе).

5. К вопросу распространения некоторых редких щелочей (Li.Rb ) на Маднеульском месторождении.// Мат. докл. респ. конференции молодых ученых и специалистов, посвященной ХХУП съезду КПСС и Компартии Грузии. Изд-во ТГУ, Тбилиси, 1986, С. 59-61 (з соавторстве с Н.Г. Иашвили).

6. Корневые зоны верхнемеловой вулканогенно-осадочной толщи Юго-Восточной Грузии // Тез. докл. УШ Всесоюзного палеовулканологического симпозиума. г.Хабаровск, 1989, С. 48-50.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ