Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геодинамические обстановки проявленияпозднекайнозойского вулканизма Эгейско-Кавказскогосегмента Альпийского складчатого пояса

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Геодинамические обстановки проявленияпозднекайнозойского вулканизма Эгейско-Кавказскогосегмента Альпийского складчатого пояса"

. 4 10

Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова Геологический факультет Кафедра динамической геологии

на правах рукописи

Симонов Дмитрий Андреевич

Геодинамические обстановки проявления позднекайнозойского вулканизма Эгейско-Кавказского сегмента Альпийского складчатого пояса.

Специальность 04.00.01 общая и региональная геология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1998

Работа выполнена на Кафедре динамической геологии Геологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

1. Доктор геолого-минералогических наук Куренков С.А. (ГИН РАН)

2.Доктор геолого-минералогических наук Никишин А.М. (МГУ)

Ведущая организация:

Государственный геологический музей им. В.И. Вернадского РАН.

Защита состоится "11 " декабря 1998 г. В 14 час. 30 мин. На заседании диссертационного совета /К.053.05.02/ по общей и региональной геологии и геотектонике геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Воробьевы Горы, МГУ, геологический факультет, аудитория 608.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Геологического факультета МГУ (корпус А, 6-й этаж)

Автореферат разослан " 10 " ноября 1998 г.

Доктор геопого-минералогических наук профессор Н.В. Короновский

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат геол.-мин. наук

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Образование различных магматических комплексов тесно связано с определенными геодинамическими обстановками. Для многих из них установлены вулканические комплексы-индикаторы - характерные серии магматических пород. Однако, столь широко распространенная обстановка межконтинентальной коллизии пока не находит четкого отражения при ее реконструкции на основании петрохимических и геохимических признаков вулканогенных образований. Возможно это происходит потому, что в силу конвергенции геохимических признаков, известково-щелочной магматизм, проявляющийся во время коллизии, на первый взгляд, плохо отличается от субдукционного. Кроме того, коллизионный вулканизм характеризуется большой сложностью и неоднородностью своего состава, что может объясняться различными причинами, и дополнительно осложняет задачу.

Эгейско-Кавказский сегмент Альпийского складчатого пояса характеризуется широким проявлением позднекайнозойского субаэрального вулканизма. Большой объем вулканогенных образований формировался в обстановке общей коллизии Африканской и Евразийской плит, что делает выбранный район чрезвычайно информативным полигоном для изучения особенностей современного коллизионного вулканизма с целью выявления специфических,только ему присущих ерт.

Вулканические образования Центральной части Альпийского пояса являлись объектом изучения многих исследователей, которыми накоплен значительный объем фактического материала. Тем не менее, обобщающего анализа геохимических характеристик вулканитов в связи с геодинамическими особенностями их формирования в пределах пояса еще не проводилось.

Основной целью работы является выявление характерных петрохимических и геохимических признаков вулканогенных образований, сформировавшихся в геодинамической обстановке межконтинентальной коллизии и установление основных черт этой геодинамической обстановки.

При этом было необходимо решить следующие задачи:

1. Выявить особенности современной геодинамики коллизионной зоны на базе анализа активной разломной тектоники и сейсмичности региона.

2. Выявить характерные геохимические особенности магматических образований коллизионных зон.

3. Разработать новые дискриминационные диаграммы, позволяющие по петрохимическим признакам с достаточной степенью достоверности выделять вулканиты коллизионных зон.

4. Сопоставив результаты геохимического анализа вулканитов с особенностями геодинамики конкретного региона, составить схему геодинамического районирования вулканогенных образований региона на основе выделенных геохимических признаков.

Для решения этих задач автором было создано специальное программное обеспечение, собран и оцифрован для компьютерной обработки различный фактический материал

Научная новизна. В результате проведенных работ были получены следующие результаты: 1. Впервые проведен обобщающий анализ геохимических особенностей вулканитов для всего Эгейско-Кавказского сегмента Альпийского складчатого пояса 2. Впервые выявлен комплекс геохимических признаков, позволяющий с достаточной степенью достоверности выделять вулканогенные образования, сформировавшиеся

в обстановке межконтинентальной коллизии. 3. Детальный анализ геохимии и тектонического положения позднекайнозойских вулканитов Эгейско-Кавказского сегмента и их связи с современным структурным планом региона подчеркнул сложность строения коллизионной зоны и позволил выделить локальных геодинамических обстановок, проявившихся в условиях общей коллизии.

Методика исследований. Решение поставленной проблемы требовало совместного анализа больших объемов различной информации (геологической, геохимической, сейсмологической, геофизической, и др.), что явилось причиной активного использования в ходе работ компьютерной техники и поисков новых технологических подходов к решению геодинамических задач. В ходе выполнения работы была разработана оригинальная информационно-аналитическая система, базирующаяся на принципах активно развивающихся ГИС-технологиях.

Использование созданного рабочего макета информационно-аналитической системы, названной автором "PetroTec" (Petrology & Tectonics) позволило не только на современном уровне обрабатывать имеющиеся данные по изучаемому региону, но и, используя геохимические данные по всему миру, полученные в ходе выполнения международных проектов ODP (проект океанского бурения), DSDP (проект глубоководного бурения) , и IGBA (международная база данных по петрологии магматических пород), построить и апробировать комплекс новых дискриминационных диаграмм с выделением на них полей для вулканитов современных геодинамических обстановок зон континентальной коллизии , а также зон субдукции в активных континентальных окраинах, континентального и срединно-океанического рифтинга. Разработанные дискриминационные диаграммы вместе с наиболее характерными для вышеуказанных геодинамических обстановок распределениями микроэлементов и редких земель и послужили основой обработки геохимических данных по Эгейско-Кавказскому сегменту Альпийского складчатого пояса.

Для выяснения особенностей внутренней геодинамики территории использовались как литературные сведения о ее строении и активной тектонике, так и различные методики анализа сейсмичности. В частности, была разработана оригинальная методика выявления активных разломов по картам плотности сейсмичности.

Практическое значение. Результаты исследования имеют практическую ценность. Разработанные дискриминационные диаграммы, а также комплекс других геохимических характеристик коллизионных вулканитов может быть использован при проведении палеогеодинамических реконструкций. Новый технологический подход позволяет более объективно и удобно проводить геодинамические реконструкции на базе анализа вулканогенных формаций, а разработанное программное обеспечение является реально действующим инструментом, позволяющим проводить подобные исследования. Помимо методик анализа геохимических данных были разработаны достаточно удобные при решении геодинамических задач методы обработки сейсмологической информации, и создано соответствующее программное обеспечение. Также были собраны новые банки данных по геохимии вулканитов и разломной тектонике изучаемого региона.

Фактический материал. В ходе работы использовался большой объем фактического материала. Источником геохимической информации служили банки данных уже упомянутых выше проектов океанского и глубоководного бурения (которые, в основном, были использованы для определения полей пород срединно-оке'анических хребтов на дискриминационных диаграммах), база данных IGBA (с третьей по пятую версию), а также литературные сведения. Адаптированный и

отобранный банк данных по всему миру составил в сумме более чем 2SOOO анализов, имеющих географическую и возрастную привязку. Отобранный банк данных по изучаемым плиоцен-четвертичным вулканитам Центральной части Альпийского пояса составил более чем 400 анализов ¡ представляющих собой выборку из более чем 1500 анализов, наиболее полные из которых в работе представлены в виде таблиц. Следует отметить, что при отборе материала предпочтение отдавалось анализам, содержащим данные по рассеянным и редким элементам. В общем, таких анализов для изучаемого региона накоплено значительно меньше, чем и объясняется размер отобранного банка. Координатная привязка литературных данных делалать автором работы исходя из приведенных описаний анализов.

Основным источником сейсмологической информации служил каталог PDE за 1908-1995 годы. Кроме того, для анализа напряженного состояния в отдельных районах использовались каталоги решений механизмов очагов землетрясений А.О. Мострюкова с соавторами (1994) и Гарвардской обсерватории (GMT solution), а также данные, любезно предоставленные участниками проекта European Stress Map (GFZ-Potsdam, Германия).

Геологическая основа была получена с геологических карт Кавказа и Греции масштаба 1:500000 и геологической карты Турции масштаба 1:1000000. Кроме того, использовались свободно распространяемые в электронном виде данные различных геологических и географических служб мира.

Большая часть использованных в работе материалов существует в оцифрованном электронном виде с координатной привязкой и в форматах, воспринимаемых информационно-аналитической системой PetroTec.

Структура работы. Диссертация объемом 99 страниц машинописного текста состоит из введения, пяти глав и заключения. В первой главе рассматриваются основные этапы истории изучения и современные представления об условиях формирования верхнекайнозойских вулканитов Эгейско-Кавказского сегмента. Во второй главе представлен краткий очерк геологического строения региона. Третья глава посвящена методике проводимых исследований. В четвертой главе рассмотрены представления о современной геодинамике региона и его разломная тектоника. Пятая глава посвящена геохимическим особенностям верхнекайнозойского вулканизма Эгейско-Кавказского сегмента и геодинамическим условиям его проявления. Приведен список литературы из 152 наименований, дисертация содержит 59 иллюстраций, 7 графических приложений и 3 таблицы.

Апробация работы. По теме исследований опубликовано 9 статей и тезисов докладов. Отдельные результаты исследований докладывались на Международной конференции "IESCA-1995" (Измир 1995), Ежегодных научных конференциях "Ломоносовские чтения" (Москва 1996,1997), "5-th Zonenshain conference on plate tectonics" (Москва 1996), Международной конференции "Закономерности эволюции Земной коры" (Санкт-Петербург 1996), Международной конференции "North Caucasus Foredeep, Interplate Tectonics and Basin Dinamics, EUROPROBE/INTAS" (Ялта 1996), Международном конгрессе EUG9 (Страсбург 1997).

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность за ценные советы и консультации, полученные на различных этапах работы В.Н. Вадковскому, А.Ю. Бычкову, И.В. Ананьину, A.A. Зарщикову, Л.А. Сим, М.Г. Ломизе и др., К.Э. Добкину за консультации в вопросах программирования, Д. Штромееру за любезное предоставление данных.

Особую благодарность автор считает своим долгом выразить руководителю работы , профессору Н.В. Короновскому и ст.н.с. Л.И. Деминой, оказывавших помощь и консультации при формировании банков данных по составам вулканогенных пород и обработке геохимических данных.

ГЛАВА 1

История геологического изучения и современные представления об

условиях формирования верхнекайнозойских вулканитов Эгейско-Кавказского сегмента Альпийского складчатого пояса.

Эгейско-Кавказский сегмент Альпийского складчатого пояса являлся объектом изучения многих исследователей. Геодинамика, новейшая и разломная тектоника региона рассматривались М.В. Муратовым, В.Е. Хаиным, Е.Е. Милановским, В.Г. Трифоновым, Л.М. Расцветаевым, Н.В. Короновским, Н.П. Костенко, Д.П. Маккензи, и многими другими. Геогогия и геохимия позднекайнозойского вулканизма являлась объектом исследований Ю.Л. Масуренкова, А.А. Габриеляна, Е.Е. Милановского, Н.В. Короновского, B.C. Попова, Г. Паскуаре, Ф. Инноценти, Дж. А. Пирса, П. Митропоулоса и других.

В главе кратко рассматривается история геологического изучения позднемиоцен-четвертичных вулканогенных образований в пределах Эгейско-Кавказского сегмента, а также современные представления о геодинамических условиях их формирования.

ГЛАВА 2

Краткий очерк геологического строения Эгейско-Кавказского сегмента Альпийского складчатого пояса.

В пределах рассматриваемого сегмента Альпийского складчатого пояса собственно Альпийские складчатые сооружения разделены на две ветви, соприкасающиеся на севере Балканского полуострова с образованием дивергентного пояса. Практически на всем остальном протяжении сегмента альпийские складчатые сооружения разделены коллажем метаморфических массивов-террейнов. Северная ветвь состоит из складчатых сооружений Бапканид и Понтид. На западе эта ветвь по линии Тимока граничит с Карпатами, а на востоке - со складчатыми сооружениями Кавказа. Южная ветвь состоит из складчатой системы Эллинид, на западе граничащих вдоль линеамента Скутер-Печ со складчатой системой Динарид, и системы Таврид, граничащих на востоке со складчатыми сооружениями Загроса. Помимо собственно альпийских образований в строении складчатых горных сооружений принимают участие также палеозойские и верхнепротерозойские комплексы.

В структуре доальпийского основания выделяются евразийские и гондванские элементы. Однако, такое разделение справедливо начиная только с собственно альпийского этапа развития пояса, тогда как в раннем палеозое Гондванский суперконтинент простирался далеко к северу от современного альпийского фронта (Богданов, и др., 1994). В результате последовательного, начиная с ордовика, откалывания от Эпикадомского обрамления Гондваны, ее фрагменты вошли в состав Лавразии, а позднее - с раскрытием Атлантики - Евразии.

Так, например, палеозойские ядра Балканид целиком слагаются Евразийскими элементами, в то время, как Родопский массив имеет гондванское происхождение. Сербско-Македонский массив гетерогенен: Южная его часть имеет гондванскую природу, а северная - Евразийскую.

Важнейшие структурные швы в пределах рассматриваемого сегмента альпийского пояса маркируются офиолитами, имеющими преимущественно островодужную природу, за исключением океанических офиолитов Вардарской и Субпелагонийской зон Эгейского сегмента, происходящих, по всей видимости, из единой корневой сутуры, перекрытой надвигом Сербско-Македонского

массива(Богданов, и др., 1994)

В пределах Анатолийского сегмента офиолиты тяготеют главным образом к двум продольным зонам. Одна из них, представляющая собой главную сутуру на данном участке пояса, лежит на продолжении офиолитов Эллинид. Эта зона простирается вдоль северного края Мендересского и Киршехирского континентальных массивов от Измира к Эскишехиру, Анкаре и Аладже. Другая, более южная полоса, объединяет офиолитовые аллохтоны, обдуцированные на юг поверх карбонатного чехла микроконтинентов, имеющих Гондванское происхождение. Таковы офиолиты Ликийского Тавра, Антальи, Мерсина, а также наиболее полно сохранившиеся и изученные офиолиты Кипра. Кроме того, в результате исследований последних лет (Ломизе, 1997), веделяется еще одна ветвь офиолитов, представляющая собой остатки самой северной ветви Тетиса.

В пределах Кавказского пересечения в качестве одного из основных структурных швов следует рассматривать Малокавказскую сутуру, маркируемую протянувшимися по обе стороны от нее аллохтонными офиолитами Севанской (к северу) и Вединской (к югу) зон(Короновский, и др., 1997). Вероятно, скрытые офиолитовые швы существуют и на границах массива Ценрального Ирана, к которому примыкает Нахичеваньский массив.

Сопряженные с офиолитовыми швами субдукционные вулканические пояса начали формироваться в восточной части изучаемого сегмента еще в триасе - ранней и средней юре. К образованиям этого возраста относятся вулканиты Закавказского вулканического пояса, формировавшегося на краю Закавказской континентальной плиты. Связанный с субдукцией вулканизм проявлялся здесь с перерывами вплоть до раннего сеномана. Максимумом вулканической активности проявился в байосе, когда вулканиты формировались на обширной территории, от Малокавказского офиолитового шва до южного склона Б. Кавказа. Помимо субдукционного, в пределах Кавказского сегмента проявлялся также рифтовый вулканизм с максимумами активности в лейасе:- аапене, апте - сеномане и палеоцене - эоцене(Короновский, и др., 1997).

Субдукционный вулканизм в западных частях Эгейско-Кавказского сегмента наиболее широко проявился в середине мела. С этого времени здесь, на южной континентальной окраине Евразии, развивался обширный Среднегорско-Понтийский вулканический пояс длинной более 1500 километров.

Известково-щелочной вулканизм отмечается и среди триасовых известняков и доломитов Эллинид и Динарид. Однако, несмотря на его схожесть с островодужными вулканическими формациями, он, скорее всего, отражает обстановку дробления континентальной литосферы по мере проградации мезозойского Тетиса в западном направлении(Богданов, и др.,1994).

Наиболее широко, хотя и неравномерно, в Эгейско-Кавказском сегменте Альпийского складчатого пояса проявился наложенный на сформировавшуюся ранее структуру пояса позднекайнозойсшй вулканизм, развивавшийся в сложной и неоднородной по своей динамике обстановке межконтинентальной коллизии.

ГЛАВА 3

Методика исследований

Вопрос определения геодинамической обстановки формирования вулканических горных пород тесно связан с особенностями их химического состава, так как образование различных магматических комплексов, в общем случае, определяется геодинамическими условиями Для наиболее характерных из современных

геодинамических обстановок в настоящее время установлены вулканические комплексы-индикаторы. Однако, вопрос геодинамического положения вулканитов коллизионных зон до сих пор остается мало разработанным, отчасти из-за сложности самой коллизионной обстановки и ее неоднородности, отчасти из-за того, что разработанные методики и дискриминационные диаграммы не позволяют четко отличать известково-щелочной вулканизм коллизионных зон от типично субдукционного вулканизма.

В ходе исследований верхнекайнозойского вулканизма Эгейско-Кавказского сегмента Альпийского складчатого пояса были выполнены методические разработки, позволяющие отличать коллизионный вулканизм от вулканизма других геодинамических обстановок.

В виду того, что решение проблемы требовало совместного анализа больших объемов различной информации (не только геохимической, но и сейсмологической, геофизической и др.), в ходе работ активного использовалась компьютерная техника. Кроме того, был опробован ряд технологических подходов к решению геодинамических задач. В том числе была разработана информационно-аналитическая система, базирующаяся на принципах активно развивающихся в мире ГИС-технологий. Сочетание же хорошо разработанных компьютерных методов петрохимического и геохимического анализа с технологией ГИС представляет собой принципиально новую технологию геодинамических исследований, основанную на самых современных методах хранения и обработки информации. Характеристики системы кратко описываются в настоящей главе.

Одной из основных методических разработок, явилось создания ряда классификационных диаграмм , позволяющих по петрохимическим признакам выделять вулканиты, относящиеся к коллизионным областям.

При составлении диаграмм в качестве районов проявления наиболее типичных геодинамических обстановок были приняты следующие регионы:

• Срединно-Атлантический хребет, как образец проявления океанический спрединга;

• Африканские рифты, как образец континентального рифтинга;

• В качестве типичной субдукционной зоны рассматривалась Японская островная дуга.

• В качестве области проявления на современном этапе процесса межконтинентальной коллизии был принят изучаемый сегмент Альпийского складчатого пояса.

Информация о химическом составе вулканитов всех этих регионов была получена, как уже отмечалось, из баз данных ООР-йвйР и ЮВА, а также из литературных источников.

На диаграммах, представляющих собой как бы проекции граней тетраэдра на плоскость в координатах К20 - МдО - БЮ2 - ТЮг, хорошо видно, что вулканиты срединно-океанических хребтов, зон субдукции и континентальных рифтов разделяются, образуя хорошо обособленные поля (рис.3.1). Кроме того, можно выделить пограничные группы пород с химизмом, переходным между вулканитами указанных геодинамических обстановок. Для континентальных рифтов намечается бимодальность по соотношениям К и "П.

Диаграммы тестировались с использованием данных по химизму вулканитов других районов с современным проявлением процессов суЕщукции и срединно-океанического спрединга, а на диаграммах 5(-К-Т< и Мд-К-И, которые в дальнейшем, главным образом, и использовались при изучении геохимических особенностей коллизионного вулканизма, между полями составов вулканитов континентальных

КгО

МдО

ЭШ15

ТЮг ЭЮгЛБ

ТЮ2*2

КгО

КгО

БГОгЛв

МдО МдО/3

ТЮг

Рис.3.1.Химический состав вулканитов современных геодинамических обстановок Земли в координатах Б^-Мд-ТьК 1 -Срединно-Атлантический хребет, 2-Африканские рифты;3-Японская островная дуга.

КгО

S¡02/15

MgO

T1O2

SÍ02/15

T¡(V2

K2O

K2O

SiQi/15

MgO MgO/3

T1O2

Рис.4.Коллизионные вулканиты Кавказского региона на диаграммахсоотношений Si.Mg.Ti и К. 1-Большой Кавказ. 2-Малый Кавказ: З-Восточная Анатолия Выделены поля для вулканитов, образовавшихся в обстановка* срединно-океанических хребтов (MOR), континентальных рифтов (CR). зон субдукций (SSZ) и областей континентальной коллизии(С£).

рифтов и зон субдукции существует разрыв, который и занимается коллизионными вулканитами (рис. 3.2). Однако, на рисунке, где на диаграммах отображаются фигуративные точки анализов вулканитов Большого Кавказа, Малого Кавказа и Восточной Анатолии, хорошо видно, что часть анализов попадает в поля субдукционных и рифтовых вулканитов. Объяснение этого факта и являлось одной из задач работы, и этот вопрос будет рассмотрен ниже.

При анализе геохимических данных с целью определения геодинамических условий формирования вулканитов необходимо иметь представление и о поведении редких и малых элементов. С этой целью в работе использовались полные геохимические спектры и спектры REE. В качестве базовых нормативных анализов используются N-MORB (Сандерс, Тарни, 1987) для полных спектров и хондрит (Haskin, 1968) для спектров редких земель. С использованием тех же банков данных данных, что и при построении петрохимических дискреминационных диаграмм, описанных выше, были построены и геохимические спектры, которые в работе использовались в качестве опорных при геодинамическом анализе вулканизма Эгейско-КавказскоГо сегмента.

В связи со сложностью внутреннего строения коллизионной зоны, наряду с анализом особенностей состава вулканитов, возникает необходимость анализировать и внутреннюю геодинамику зоны с целью выяснения влияния локальных геодинамических условий на геохимию коллизионного вулканизма. Наиболее информативными при выявлении особенностей геодинамики на новейшем этапе являются данные по активной разломной тектонике и сейсмичности.

Данные по разломной тектонике были получены из литературных источников. При анализе же особенностей сейсмичности был применен ряд оригинальных методов. В частности, наиболее интересным из них представляется методика построения схем, или карт плотностей гипоцентров землетрясений определенных интервалов глубин/ для чего был написан ряд дополнительных программ. Важно заметить, что такой метод выявления активных структур эффективен только для районов с интенсивной сейсмичностью.

Смысл построения таких схем заключается в выявлении линейных максимумов в плотностях землетрясений, возможно связанных с активными на современном этапе разломами. Построение схем для разных интервалов глубин было вызвано желанием оценить области активности структур, а также проследить сейсмофокапьную зону Южной части Эгейского региона. Эмпирическим путем было выяснено, что наиболее выгодным является подсчет плотностей с окном 1/12 градуса (т.е. около 9.25 км.) с тем же шагом, обеспечивающим перекрытие окон на 1/2. Размер интервалов глубин, для которых производился подсчет плотности, определялась путем анализа гистограмм зависимости количества землетрясений от глубины, о которых уже упоминалось выше, причем следует отметить, что для каждого региона это надо делать отдельно, чтобы не потерять информацию.

Кроме описанных выше новых оригинальных методов и диаграмм, являющихся базовыми для настоящего исследования, в ходе работы применялись и другие методики геодинамического анализа.

ГЛАВА 4

Современная геодинамика и разломная тектоника

Современный и новейший структурный план Эгейско-Анатолийско-Кавказского сегмента Альпийского складчатого пояса сформировался в результате закрытия бассейнов с корой океанического типа, принадлежавших мезозойскому океану Тетис

в условиях конвергенции Африкано-Аравийской и Евразийской литосферных плит в связи с открытием Атлантики. В настоящее время он определяется взаимодействием трех главных литосферных плит: Евразийской, Африканской и Аравийской, происходящим в условиях заключительной, "жесткой" (Короновский, Демина, 1998) стадии коллизии. Все массивы с корой континентального типа и разделявшие их подвижные зоны, испытав складчатость, надвига- и покровообразование, к этому времени уже были спаяны в единое целое. На этой стадии земная кора или, по крайней мере, ее верхняя часть реагирует на сжатие уже как единое хрупкое целое с формированием современной сети разрывных нарушений разной ориентировки и характера. Вдоль последних и реализуется основная часть деформаций, вызванных конвергенцией плит. Африканская и Аравийская плиты движутся к северу по отношению к Евразийской плите, причем Аравийская плита испытывает вращение против часовой стрелки, с полюсом вращения, находящимся в районе мыса Эль-Хилаль (Westway, 1994), что вызвано раскрытием рифта Красного моря. Этот поворот обуславливает и раздвигову ю составляющую разлома Мертвого моря. Анатолийская микроплита вращается относительно Евразийской плиты против часовой стрелки с полюсом вращения 31 °N 35,5°Е (Westway, 1994), смещаясь к западу вдоль СевероАнатолийского разлома. Относительно кинематики Эгейской микроплиты в настоящее время не выработано общей точки зрения, так как часть исследователей рассматривает ее как единое целое с Анатолийской микроплитой (Westway, 1994 и др.), в то время как другие (Pavlakis, 1993; Zelinga De Boer, 1989 и др.) считают ее самостоятельной микроплитой, испытывающей вращение по часовой стрелке, либо смещение к юго-юго-западу.

Современная сетка разрывных нарушений начала формироваться с позднего миоцена, т.е. на поэднеколлизионной стадии в условиях общего субмеридионального сжатия (Короновский, Демина, 1998). Основными структурами, вдоль которых в настоящее время происходит взаимодействие плит являются крупные разломные зоны, наиболее протяженной из которых является Северо-Анатолийский правый сдвиг (на схеме NAF), разграничивающий Евразийскую плиту и Анатолийскую микроплиту. Восточно-Анатолийский разлом (на схеме EAF), переходящий южнее в Левантийский, представляет границу между Аравийской плитой и Анатолийской микроплитой. По всей видимости, важное значение для тектонического развития восточной части рассматриваемого сегмента Альпийского пояса имеет Аграхан-Тбилисско-Левантинская левосдвиговая зона, местами достигающая в ширину 20 и более километров, по разному выраженная в различных районах Кавказского сегмента пояса, а также прекрасно трассируемая в Восточной Турции, начиная от залива Искандерун и севернее (Короновский, 1994). Западная граница Эгейской, или Эгейско-Анатолийской микроплиты проводится большинством исследователей по системе Геленских желобов, вдоль которых эта микроплита взаимодействует с Африканской и Апулийской плитами.

В общем случае современная геодинамика Эгейско-Анатолийско-Кавказского сегмента Альпийского складчатого пояса определяется взаимодействиями жестких блоков земной коры и литосферы, как вдоль уже отмеченных выше крупных разрывных структур, контролирующих региональный структурный план, так и вдоль более мелких разломов, определяющих взаимодействие более мелких блоков (рис. 4.1).

Кавказский сегмент.

, В позднекайнозойское время Кавказский регион находился в состоянии общего субмеридионального сжатия, продолжающегося и в настоящее время. К позднему

Рис 4.1. Схема разломов, активных в плицен-четвертичное время (по Barka 1996; Sengor 1985; Másele and Martit 1990; Trifonov 1994,1996; Pavlides 1996; Короновский 1994 и др.,). NAF - Северо-Анатолийский разлом, EAF - Восточно-Анатолийский разлом, Du - разлом Думулу, KTs - Казбек-Шинвальская разломная зона, Аг - Ахурянская разломная зона, GA - Гарни-Алаватская разломная зона, ТЬ - Табизский разлом, Gd -разомная зона Гудермес, Nz- разломная зона Назрань, Mu - Мунзурский разлом, TG - разлом Туз-Голу, Ее - разлом Эчмиз, Su - разлом Султандаг, Es - разлом Эскишир.

миоцену, т.е. к рубежу 11 млн. лет назад в этой части Альпийского пояса замкнулись все бассейны с корой океанского типа и процессы субдукции прекратились, сменившись сильнейшей коллизией, вызванной ускоренным перемещением к северу Аравийской плиты. В результате субмеридионального сжатия сформировалась современная структура Кавказского региона, ведущую роль в которой играли лево-и правосдвиговые зоны ЮЗ, ЮВ и субширотного простираний и надвиги общекавказской ориентировки(Трифонов и др., 1994,1996 и др.). Сдвиговые нарушения играют особо важную роль в современной структуре, т.к. с ними в верхней части земной коры связаны участки присдвиговыхрастяжений, столь благоприятные для проявления вулканизма, как, впрочем, и субмеридиональные зоны раздвигав, сформировавшиеся в региональном поле субмеридионального сжатия.

Анатолийский сегмент.

В Анатолийском сегменте наиболее важным структурным элементом, отражающим современную динамику региона, несомненно, является СевероАнатолийский разлом - правый сдвиг, имеющий более чем 1500 километровую протяженность.

В восточной части Анатолийского блока наиболее крупным является субпараллельный Восточно-Анатолийскому разлому Мунзурский, или Овачинский левый сдвиг, хотя на его отдельных отрезках отмечается как сбросовая, так и взбросовая компонента (Вагка, 1996).

Современная тектоническая активность в Центральной части Анатолийской микроплиты невысока, о чем может свидетельствовать как низкая сейсмичность региона, так и незначительное распространение активных разломов.

Западная часть Анатолии находится в ярко выраженной обстановке растяжения, сопряженного с левосдвиговыми перемещениями на юге. Доминирующими неотектоническими структурами в Западной Анатолии являются рифты субширотного и запад северо-западного простирания, а также связанные с ними сбросы(Вагка, 1996).

Эгейский сегмент.

Доступных сведений об активной разломной тектонике Эгейского моря и континентальной Греции немного. Карт разломной тектоники для этого региона геологическими службами не издавалось, поэтому большую часть сведений об активных разломах можно заимствовать в основном из научных публикаций.

Среди активных в четвертичное время разломов Греции наиболее широко распространены разрыные нарушения со сбросовой компонентой, причем доминируют сбросо-сдвиги субширотного и восток северо-восточного простирания, в кинематике которых главную роль играет сбросовая составляющая. Кроме того, широко развиты сдвиги северо-западного простирания.

Дополнительную информацию об активной разломной тектонике можно получить из анализа сейсмичности. Так, при построении схем плотности гипоцентров землетрясений, намечаются линейные сейсмогенные структуры, вероятно, связанные с активными разломами.

Наибольшая часть землетрясений Эгейского региона происходит в северной его части и приурочена к коре с максимумом событий в верхней коре (рис.4.2).

В северной части континентальной Греции эпицентры верхнекоровых землетрясений образуют продолговатые максимумы и цепочки максимумов, вытянутых в северо-восточном и северо-западном направлениях. Максимумы северозападного простирания вытягиваются вдоль бортов Салоникского грабена, что может служить подтверждением его современной активности, а максимумы северовосточного простирания с двух сторон утыкаются в него под углами, близкими к 90°.

.СО ЭО.ОО Э2.00

Рис 4.2. Схема распределения плотности эпицентров землетрясений Эгейского региона для интервала глубин 0-9 км

Рис 4.3. Схема распределения плотности эпицентров землетрясений Эгейского региона для слоя интервала глубин 10-20 км

Рис 4.4. Схема распределения плотности эпицентров землетрясений Эгейского региона для интервала глубин 20-33 км

На этих же глубинах проявляется активность Эгейского продолжения СевероАнатолийского разлома, ветви которого ограничивают Северо-Эгейский трог, а также на Ионических островах, где, несмотря на расплывчатость максимума, можно выделить линейную зону северо-восточного простирания.

На глубинах более 10 километров в северной Греции землетрясения практически не происходят, однако продолжают проявлять сейсмическую активность на глубинах от 10 до 20 километров (рис.4.3) западные ветви Северо-Анатолийского разлома. Близ полуострова Кассандра со стороны залива Терманкос, Северо-Анатолийский разлом срезается вытянутой в северо-западном направлении сейсмогенной структурой, надстраивающей разломы восточного борта Салоникского грабена к югу.

На тех же глубинах проявляется сейсмическая активность ряда разломов центральной части котловины Эгейского моря, выражаясь в виде максимумов северовосточного простирания. Отчетливее проявляются сейсмогенные структуры вдоль северного борта грабена Коринфского залива. Сейсмичность южной части Эгейского региона по-прежнему остается минимальной.

На уровне нижней коры (рис.4.4) наиболее активными являются разрывы Коринфского залива, где, помимо структур, параллельных заливу, начинают проявляться и структуры северо-восточного простирания, утыкающиеся в залив с севера и юга.

На глубинах от 33 до 50 километров максимальное число землетрясений происходит под Геленским желобом, образуя широкую дугу, параллельную внешней островной дуге. На этих глубинах можно проследить продолжение сейсмогенерирующих структур северо-западного и северо-восточного простираний.

Глубже 70 километров линейных сейсмогенных структур обнаружить не удается, резко снижается и общее количество землетрясений, и их эпицентры образуют лишь локальный изометричный максимум на глубинах до 100 километров.

Рис. 5.1. Схема геодинамической классификации верхнекайнозойских вулканитов Эгейско-Кавказского сегмента Альпийского складчатого пояса

ГЛАВА 5

Верхнемиоцен-четвертичный вулканизм Эгейско-Кавказского сегмента Альпийского складчатого пояса и геодинамические условия его проявления

Верхнекайнозойские вулканиты Центральной части Альпийского складчатого пояса по их геохимическим особенностям, подробно рассматриваемым в тексте диссертации, можно разделить на несколько групп, или типов, отражающих особенности геодинамики коллизионной зоны (рис.5.1).

5.1 Собственно коллизионные вулканиты.

К первому типу относятся собственно коллизионные вулканиты, формировавшиеся в условиях сильного регионального сжатия (Короновский, Демина 1996), что отражается в развитии взбросо-надвиговых и сдвиговых структур, а на современном этапе проявляющегося также во взбросовом типе напряжений в очагах землетрясений.

Для вулканитов этого типа характерно широкое распространение пород среднего и кислого состава и подчиненного значения основных разностей.Расчетные глубины генерации расплавов для пород этой группы на Кавказе составляют 17-25 км для дацитов и рисшитов, и 35-45 и более км для базальтов. Отношения e7Sr/8'Sr, лежащие в пределах 0,7042 - 0,7055, иногда несколько ниже или выше, указывают на наиболее вероятный уровень образования первичных расплавов в пределах молодой континентальной коры, о чем также может свидетельствовать и схожесть геохимических спектров базальтоидов Кавказа со средним спектром постархейской коры по Тарни (Сандерс, Тарни, 1987).

Собственно коллизионные вулканиты представлены известково-щелочными и субщелочными сериями пород со слабым проявлением в их химизме процессов кристаллизационной дифференциации. Спектры REE коллизионных вулканитов отличаются повышенной концентрацией легких REE и существенно меньшим обогащением тяжелой части спектра, что отражается в высоких отношениях La/Lu, причем отмечается большее обогащение спектров основных пород по отношению к кислым. Спектры пород среднего состава весьма компактны в легкой, и отличаются значительными вариациями в тяжелой частях спектра. Спектры кислых пород более однородны, а для пород с содержанием Si02>73% проявляется отчетливо

выраженная Eu аномалия.

Для полных спектров основных пород характерно обогащение крупноионными элементами в 30-50 раз по отношению к N-MORB, отчетливое проявление максимумов Ва, Th, La иногда Tb, и минимумов Sr, Y, иногда Ti.

Собственно коллизионные вулканиты среднего состава значительно более, чем основные, обогащены крупноионными элементами (от 40 до 100 раз по отношению к N-MORB). Характерными являются максимумы Th, La, Tb, Yb и минимумы К, Sr, Ti, Рис. 5.2. Полные геохимические спектры Y. Менее выражены и не столь для вулканитов среднего состава характерны минимумы Hf и Эльбрусской вулканической провинции максимумы Zr (рис. 5.2).

Кислые вулканиты рассматриваемой группы еще более обогащены крупноионными элементами (до 600). При общей схожести их геохимических спектров с аналогичными спектрами средних пород, для первых следует отметить большую амплитуду максимумов и минимумов, увеличивающуюся по мере возрастания кислотности пород и характерные максимумы 2г и Та а также отчетливый минимум Р

На графиках зависимости содержания различных петрогенных окислов от кремнекислотности для собственно коллизионных вулканитов характерны практически линейные непрерывные тренды .

Выделенные выше геохимические признаки являются наиболее характерными для группы собственно коллизионных вулканитов, отличающими их от других вулканогенных образований рассматриваемой коллизионной области. Тем не менее, следует отметить значительную неоднородность химического состава внутри группы, связанную либо с тонкими особенностями обстановки формирования расплавов, либо, что наиболее вероятно, с особенностями субстрата, из которого формировались вулканиты.

В пределах Эгейско-Кавказского сегмента Альпийского пояса, согласно приведенным геохимическим характеристикам, к группе собственно, или типична коллизионных вулканитов можно отнести (рис.5.1) в первую очередь вулканогенные образования Б. Кавказа, Ахалкалакского нагорья, большей части Армянского нагорья и Карского плато, Синюкского нагорья, наиболее молодые вулканиты Кападокии, вулканиты района Конья, островов Хиос и Самос, а также района Фессалии, хотя для вулканитов этого района имеется ряд признаков, роднящих их с рифтовыми. Например, они обладают повышенной щелочностью и ярко выраженной бимодальностью.

Плиоцен-четвертичный вулканизм северо-западной Турции проявился в незначительных объемах. К сожалению, информации о содержании редких и рассеянных элементов в породах этого региона в распоряжении автора не имелось. Тем не менее, исходя из соотношений петрогенных элементов, вулканизм этой области также можно классифицировать как коллизионный. Достаточно широко проявившийся здесь миоценовый вулканизм по тем же соотношениям так же в большинстве случаев может быть классифицирован как коллизионный, но в ряде случаев может проявлять рифтовые черты. Однако, изучение вулканогенных образований этого возраста не входило в круг задач данной работы, и этот вопрос требует дополнительного изучения.

5.2. Вулканиты колпизионно-рифтового типа.

Следующей группой вулканитов, распространенных в пределах коллизионных областей являются вулканиты, имеющие геохимические черты вулканизма, характерного для зон континентального рифтинга (рис. 5.3). Для вулканизма этого типа свойственно существенно большее значение основных пород в общем его

КЮ

Рис. 5.3. Химические составы вулканитов Немрута и Великана в координатах 51-К-Т|.

объеме, проявление бимодальности в большинстве вулканических серий, а также повышенная щелочность и появление вулканитов толеитовой серии. Расчетные глубины генерации расплавов спускаются ниже, чем для вулканитов типично коллизионной группы{Короновский, Демина, 1996), и уходят в пределы верхней мантии. Соотношения 87Sr/86 Sr колеблются в пределах от 0,702 - 0,703 для высокотитанистых и высококалиевых разностей поздней щелочной серии Западной Анатолии ( Gulec, 1991) до 0,7062 в кислых разностях вулканитов Восточной Анатолии (Pearce et al., 1991), однако в большинстве случаев находятся в пределах 0,7035-0,7055. Такие соотношения изотопов стронция также свидетельствуют о наиболее вероятном происхождении магм из верхних частей мантии, или низов коры.

Спектры REE для пород рассматриваемой группы менее дифференцированы, чем спектры типично коллизионных вулканитов, в основном, за счет большей обогащенности в тяжелой части спектра, а соотношение La/Lu значительно ниже. Основные породы группы часто более обогащены легкими REE, чем более кислые, что отличает их от типично рифтовых и роднит с типично коллизионными вулканитами.

Полные геохимические спектры отличаются заметным обогащением элементами средней части (рис. 5.4), однако не столь значительным, чем у типично рифтовых разностей. Основные породы группы отличаются от типично рифтовых еще и значительно большим обеднением Ni и Сг и отсутствием Hf аномалии.

Спектры пород среднего состава рассматриваемой группы (рис. 5.5) наиболее близки к типично рифтовым, отличаясь от последних, как уже отмечалось выше, значителльно меньшим обогащением такими элементами, как La, Nb и Та. Среди характерных минимумов этих спектров выделяются минимумы Sr, Ti и Р, а среди максимумов - Nb, Zr, Y.

Для графиков зависимостей породообразующих окислов

характерно наличие нескольких, чаще всего трех, соответствующих кислым , средним и основным породам, трендов, что существенно отличает вулканиты группы от типично коллизионных .

Согласно предложенным

Рис. Ь.4. Полные геохимические спектры для основных вулканитов Влк. Немрут и Биликэн

Рис. 5.5. Полные геохимические спектры для вулканитов среднего состава Влк. Немрут и Биликан.

геохимическим признакам к вулканитам коллизионно-рифтовой группы могут быть отнесены в первую очередь породы вулканов Немрут и Биликан, расположенных в окрестностях оз. Ван, новейшие вулканиты "Угла Испарты" ( район Афьон) и близлежащих вулканических центров в Западной Анатолии (Кула и др.), а также вулканогенные образования уже отмечавшейся ранее линии Южные Спорады -Сапоникский грабен, однако здесь следует отметить, что геохимические спектры Доирани-Стратон, расположенного в Салоникском грабене отличаются от описанных выше типичных спектров коллизионно-рифтовой группы, занимая как бы промежуточное положение между последними и типично коллизионными. Тем не менее, соотношение петрогенных окислов все-таки позволяет относить вулканиты Доирани-Стратон именно к "коллизионно-рифтовой" группе.

Переходное положение между типчно коллизионными и "коллизионно-рифтовыми" вулканитами занимают вулканогенные образования района г. Муш и вулканов Бингёль, Суфан, Этруск и Тендурек, пространственно и структурно близкими к областям развития вулканизма, обладающего рифтовыми чертами. Геохимические характеристики основных и кислых пород этих областей соответствуют коллизионно-рифтовой группе. В то же время принятые в настоящей работе соотношения петрогенных окислов пород среднего состава указывают на их типично коллизионное происхождение, чего нельзя сказать о распределении редких и малых элементов, которое полностью отвечает характеристикам коллизионно-рифтовой группы. Сходны с колиизионно-рифтовыми и графики соотношений породообразующих окислов , а расчетные глубины генерации и изотопные соотношения Эг, лежащие в пределах 0,7043 - 0,7053 указывают на основание коры, что также ближе к характеристикам группы "колпизионно-рифтовых" вулканитов.

Столь значительные отличия в химизме вулканитов уже невозможно объяснить только особенностями субстрата или незначительными различиями в условиях генерации расплава, как это предполагалось ранее для объяснения латеральной неоднородности вулканитов коллизионной зоны. Скорее всего, появление столь обособленной по своему составу группы вулканитов надо связывать с особенностями геодинамического режима в районах проявления вулканизма "ксплизионно-рифтового" типа, в какой-то мере сходного с геодинамическим режимом континентального рифтинга, но не являющегося развитым рифтовым режимом.

Представляется, что появление вулканитов "коллизионно-рифтового" типа в Восточной Анатолии отражает взаимодействие в этом регионе двух крупных сдвигов (Северо-Анатолийского и Восточно-Анатолийского), определяющих как структурный план, так и современную геодинамику не только Восточной Анатолии, но и всего Эгейско - Кавказского сегмента в целом. В результате такого взаимодействия возникают локальные зоны растяжения, охватывающие не только верхнюю часть коры, но и распространяющиеся вглубь, достигая уровня верхней мантии, что и является причиной проявления вулканизма, в значительной мере сходного с рифтовым.

Формирование подобных вулканитов района Афьон и линии Южные Спорады -Сапоникский грабен, возможно, может иметь еще более глубинную природу, отражая процесс проградации Красноморского рифта.

Так, поля вулканитов района Афьон лежат на продолжении известного, хорошо выделяемого по различным геофизическим данным в акватории Восточной части Средиземного моря, Нильско-Таврского разлома, или разлома 32 градуса, являющегося продолжением одной из ветвей Суэцкого грабена. Примечательно, что продолжение этого разлома на континент хотя и не имеет четкого морфологического проявления, но зато ярко проявляется в особенностях сейсмического режима,

отграничивая чрезвычайно сейсмически активные районы Западной Анатолии от почти асейсмичной Центральной Анатолии. Более того, именно в районе пересечения Нильско-Таврского разлома со складчатой системой Таврид отмечается узкая сейсмофокапьная зона, простирающаяся вдоль разлома, с глубинами гипоцентров, достигающими 160 километров и часто интерпретируемая как проявление процессов остаточной субдукции. Надо отметить, что такая интерпретация, как видно из приведенного выше описания, не находит подтверждения в особенностях современного вулканизма.

Аналогичнь1Й узкий "язык" погружающихся к северо-западу до глубин более 180 километров гипоцентров землетрясений, образующих наиболее отчетливо проявленную в Эгейском регионе сейсофокальную зону, отмечается и вдоль линии Южных Спорад, подчеркивая юго-восточный край Южноспорадско-Салоникской линий проявления коллизионно-рифтового вулканизма. Характерным является й то, что непосредственно к востоку от линии Южных Спорад большинство землетрясений происходит в пределах верхней коры, в то время как западнее большая часть сейсмических событий происходит на глубинах от 30 до 60 километров, отмечаются и более глубокофокусные землетрясения .

Наличие активной структуры растяжения вдоль линии Южные Спорады -Салоникский грабен подтверждается не только по сейсмологическим данным, но и по ряду других факторов.

Так, морфологически данная структура выражается в виде цепочки впадин дна Эгейского моря с прямолинейными северо-восточными и юго-западными бортами и подчеркивается цепочками островов и характерными подрезанием береговых линий этих островов. Особенно ярко это проявляется на примере вытянутых поперек простирания структуры островов, таких как Кос и Амиргос. Северо-Эгейский трог четко подрезается рассматриваемой структурой, что также находит отражение в морфологии островов Скопелос, Илиодромия и др.

В глубинном строении Южноспорадско-Салоникская структура находит отражение в морфологии диапира Макриса (Makris 1978), вытянутая часть которого располагается как раз под цепочкой описанных ранее впадин дна Эгейского моря. Наличие разрывов со сбросовой кинематикой, ограничивающих структуру подтверждается и по геофизическим данным (Másele and Martit, 1990).

Четко срезаются линией Южные Спорады - Салоникский грабен и коровые сейсмогенерирующие разломы северной части Эгейского моря, в том числе и СевероАнатолийский разлом (рис.4.2, 4.3), причем в местах их пересечения со структурой часто отмечается увеличение количества землетрясений.

Выше приведены лишь наиболее яркие признаки, которые могут служить подтверждением наличия крупной структуры растяжения, объясняющей проявление новейшего вулканизма коллизионно-рифтового типа в Эгейском регионе, детальное же исследование ее строения является отдельной задачей, не входящей в цели настоящей работы. Тем не менее, следует отметить, что Южноспорадско-Солоникийская структура несомненно не является развитой рифговой структурой, а, возможно, представляет собой лишь зачаточную стадию развития рифта, что, однако, уже находит отражение в вулканизме.

Кроме того, из-за сложности кинематики блокового строения коры в Эгейском море на протяжении структуры существуют такие участки, где она как бы пережата, или зажата за счет перемещения отдельных блоков, как например, в районе такого, хорошо выраженного морфологически, уступа, подчеркиваемого островами Икария И Самос, где вулканизм сразу же приобретает типично рифтовые черты. Коллизионный же обпик имеют вулканиты отстоящего несколько восточнее зоны

KJO

растяжения острова Хиос.

Связь Красноморского рифта с Южнослорадско-Салоникской структурой весьма спорна, так как в геофизических полях соединяющая их структура практически не проявляется, однако она находит слабое отражение как в морфологии дна Средиземного моря (International Bathimetric chart of the Mediterranean, 1987), так и в мощностях четвертичных отложений на дне (Sage, Letozey, 1990). Кроме того, о наличии активной структуры, расположенной вдоль линии, соединяющей Южные Спорады и Суэцкий грабен, свидетельствуют и данные о поглощении сейсмической энергии, любезно предоставленные автору И.В. Ананьиным. Находит свое отражение соединяющий Южные Спорады и Суэцкий

грабен разлом и на ряде тектонических карт (Хаин (ред), 1975; Яншин(ред.), 1978).

SiCW15 Pe«rcî«c,tcl G. Sieonov TiOî

Рис. 5.6.Химические составы вулканитов Кикладской островной дуги в координатах Si-K-Ti.

5.3. Вулканиты с геохимическими чертами магматизма зон субдущии. К геохимически выраженной группе вулканитов коллизионной зоны Центральной части Альпийского пояса относятся вулканиты с чертами вулканизма зон субдукции.

К этой группе относятся вулканиты известково-щелочного ряда с гомодромной направленностью извержений и проявлением в ходе эволюции процессов кристаллизационной дифференциации. Наибольшим распространением среди вулканитов группы пользуются породы среднего и кислого состава, а основные вулканиты отмечаются лишь на начальных этапах развития (Попов, 1996).

По соотношению петрогенных элементов вулканиты этой группы уверенно

можно отнести к субдукционным (рис.5.6). В общем, близки к субдукционным и спектры REE, характеризующиеся умеренным обогащением элементами по всему спектру, низким отношением La/Lu и отчетливой, хотя и не большой аномалией Eu . В ходе эволюции очагов прослеживается обогащение редкоземельными элементами более кислых пород

Однако, полные

геохимические спектры пород кислого и среднего состава (рис.5.7) отличаются от типично субдукционных и весьма близки к спектрам коллизионных

вулканитов, за исключением нессколько более выраженных

0|ЙЬ Бз К ThSrUCeNSTaNdP H! Zi-Eu П ТЫ УЬ Ni Cr

Рис. 5.7. Полные геохимические спектры для вулканитов Кикладской островной дуги.

минимумов Р и Ti для пород среднего состава, а также существенно большим обогащением Yb и обеднением Ni и Сг, что, впрочем, так же не роднит породы группы с типично островодужными.

Сходный характер с типично коллизионными имеют и графики зависимости содержания различных пертогенных окислов от кремнекислотности .

Расчетные глубины генерации расплавов оцениваются различными исследователями от 13-15 км до 60-70 км, а соотношения 87Sr/asSr колеблются от 0,7038 до 0,7076, указывая на то, что источники магм могут располагаться как в пределах верхней мантии, так и в нижней коре.

К породам данной группы в Центральном сегменте Альпийского пояса могут быть отнесены только вулканиты Кикладской островной дуги, интерпретируемой многими исследователями в качестве типичной активной островной дуги над зоной субдукции. Однако, геохимические особенности вулканитов, отмеченные выше, а также характер их эволюции и осбенности состава, отмечаемые другими исследователями (Попов, 1996; Zenga De Boer, 1989 и др.) не позволяют относить их к типично субдукционным, и, по всей видимости, черты свойственные для субдукционного вулканизма, являются здесь как бы "памятью" от недавно завершившегося процесса субдукции.

Следует также отметить и существование некоторых переходных разностей вулканитов, являющихся скорее типично коллизионными, но все же носящих некоторые черты субдукционного вулканизма, в частности, проявляющихся в соотношениях петрогенных окислов и поведении некоторых редких элементов. К таким образованиям на рассматриваемом участке Альпийского пояса можно отнести вулканиты Арарата и смежных с ним областей. Описанные особенности вулканизма в этом регионе скорее всего определяются не современным геодинамичьским режимом, несомненно коллизионным, а либо участием в магмогенераци вещества близлежащей Севанской офиолитовой зоны, либо, опять же памятью от завершившегося не так давно процесса субдукции (Pearce et al., 1991). Этот автор считает, что "память" от субдукции в виде не до конца прекратившихся процессов флюидной переработки и участия остатков мантийного вещества и вещества океанической коры в процессе генерации магм еще сохранилась, хотя и в существенно меньшей мере, чем в Кикладской островной дуге, где субдукция прекратилась значительно позже, а источником мантийного вещества можем служить мантийный диапир Макриса, фронтальные части которого располагаются на глубинах всего около 25 километров.

Таким образом, отмечавшаяся ранее различными авторами латеральная неоднородность в составе вулканитов коллизионной зоны (Попов и др., 1987; Демина, Короновский, 1996 и др.) может зависеть не только от гетерогенности субстрата, что связано со сложностью геологического строения зоны. Наиболее существенные различия в составах вулканогенных образований здесь скорее связаны с проявлением локальных геодинамических условий, возникших внутри зоны общей коллизии в результате взаимодействия отдельных структурных элементов, входящих в эту зону. Примером такой обстановки может служить проявление вулканизма, имеющего рифтовые черты, в Восточной Анатолии. На геохимических особенностях вулканизма может отражаться и проявление "наложенных" на общую коллизию геодинамических процессов. Так, состав вулканитов Западной Анатолии и восточной части Эгейского региона, возможно, отражает процесс проградации Красноморского рифта на север, проявляющийся одновременно с продопжающейся коллизией между Африкано-Аравийской и Евразийскими плитами.

Тем не менее, удается выделить отдельный геодинамический тип вулканизма,

соответствующий обстановке жесткой коллизии и имеющий свои, хорошо отличающие его от других геодинамических типов вулканизма, черты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований можно сформулировать следующие защищаемые положения

'\.На коллизионном этапе развития Эгейско-Кавказского сегмента Альпийского складчатого пояса в лозднекайнозойское время широко проявился субаэральный вулканизм, химизм которого отражает процессы, обусловленные не только общим сжатием, но и проявлением локальных геодинамических обстановок, как наложенных на общую коллизию, так и возникающих в результате взаимодействия между собою внутренних структурных единиц пояса.

2.В пределах изученного сегмента Альпийского пояса, выделяется самостоятельный тип собственно коллизионных вулканитов. Однако, помимо них, развиты и вулканиты, носящие геохимические черты, свойственные вулканизму субдущионных и рифтовых зон, что отражает особенности строения и геодинамики пояса.

3.Собственно коллизионные вулканиты обладают своим геохимическим обликом, отличающим их от вулканогенных образований других геодинамических обстановок. На разработанных нами тройных дискриминационных диаграммах в координатах ЗЮг-КгО-ТЮг, и 5/Ог-КгО-МдО собственно коллизионные вулканиты отображаются в четко обособленном поле, располагающимся между полями вулканитов зон субдукции и континентального рифтинга.

А.По распределению редких и малых элементов, собственна коллизионные вулканиты отличаются рядом особенностей, в частности характерными максимумами Ва, ТЬ, 1а, и минимумами 5г, У, позволяющими, в совокупности с соотношениями петрогенных элементов, уверенно относить их к магматическим образованиям обстановки межконтинентальной коллизии.

Согласно приведенным в защищаемых положениях геохимическим характеристикам, в пределах Эгейско-Кавказского сегмента Альпийского пояса к группе собственно коллизионных вулканитов можно отнести вулканогенные образования Б. Кавказа, Ахалкалакского нагорья, большей части Армянского нагорья, Карского плато, Синюкского нагорья, наиболее молодые вулканиты Кападокии, вулканиты района Конья, островов Хиос и Самос, а также района Фессалии. К вулканитам коллизионно-рифтовой группы могут быть отнесены в первую очередь породы вулканов Немрут и Биликан, расположенных в окрестностях оз. Ван, новейшие вулканиты "Угла Испарты" (район Афьон) и близлежащих вулканических центров в Западной Анатолии (Кула и др.), а также вулканогенные образования уже отмечавшейся ранее линии Южные Спорады - Салоникский грабен. Наличие вулканитов такого состава в Восточной Анатолии связано со взаимодействием Северо-Анатолийского и Восточно-Анатолийского сдвигов, приводящим в появлению локальных зон растяжения, достигающих пределов верхней мантии, т.е. с особенностями внутренней геодинамики пояса. "Рифтообразные" вулканиты Западной Анатолии и Эгейского региона могут отражать влияние процесса раскрытия Красноморского рифта, накладывающегося на процесс Африкано-Аравийско-Евразийской коллизии.

К вулканитам, носящим геохимические черты субдукционного вулканизма в Центральном сегменте Альпийского пояса могут быть отнесены только вулканиты Кикладской островной дуги. Однако, геохимические особенности вулканитов не позволяют относить их к типично субдукционным, и, по всей видимости, черты свойственные для субдукционного вулканизма являются здесь как бы "памятью" от завершившегося относительно недавно, либо носящего "остаточный" характер процесса субдукции.

Помимо отмеченных выше основных групп плиоцен-четвертичных вулканитов в пределах Згейско-Кавказского сегмента можно выделить также и ряд переходных разновидностей, проявление которых может быть связано как с особенностями геологического строения, так и с внутренней геодинамикой.

Представляется, что полученные результаты могут оказать значительную пользу при построении геодинамических моделей, и помогут по новому оценить геодинамику и строение коллизионных зон.

' 'Предложенный в ходе работы технологический подход, заключающийся в сочетание ГИС с хорошо разработанными компьютерными методами петрохимического и геохимического анализа представляет собой новый подход к геодинамическим исследованиям, основанный на современных методах хранения и обработки информации. Разработанный макет информационно-аналитической системы Ре1гоТес является реально действующим инструментом для решения задач такого уровня.

Список опубликованных работ по теме диссертации.

1.Demina L.I., Koronovsky N.V., Simonov D.A., Sajneva I., Neogen-Quaternary volcan-ism of the Aegean Region and its geodynamic position. "IESCA-1995 Program and Abstracts, Abstracts Oral Present." Izmir, 1995

2.Симонов Д.А. Демина Л.И. Геодинамический режим плиоцен-четвертичного вулканизма Эгейского региона. Ежегодная научная конференция "Ломоносовские чтения" (тезисы докладов), М. МГУ, 1996.

3. Koronovsky N.V., Démina L.I., Simonov D.A., The geodynamic conditions of the Late-Cenozoic volcanism of the Caucasus and adjasted areas. "5-th Zonenshain conference on plate tectonics, Moscow, Nov 22-25, Program and abstracts", Moscow 1996.

4.Демина Л.И., Захаров B.C., Короновский H.В., Симонов Д.А., Петролого-тектоническая модель коллизионного магмтизма. "Закономерности эволюции Земной коры, Тезисы докладов", Том II., 1996.

5.Koronovsky N.V., Démina L.I., Simonov D.A., Late-Cenozoic Coliision Volcanism of the Caucasus. " North Caucasus Foredeep, Interplate Tectonics and Basin Dynamics, EUROPROBE/INTAS". Yalta, 1996.

6.Симонов ДА. Использование технологии GIS при решении геодинамических задач. Ежегодная научная конференция "Ломоносовские чтения" (тезисы докладов), М., МГУ, 1997.

7.Демина Л.И., Симонов Д А. Вулканиты как индикаторы геодинамических режимов. Ежегодная научная конференция "Ломоносовские чтения" (тезисы докладов), М., МГУ, 1997.

8. Koronovsky N.V., Démina LI, Simonov D.A., Late-Cenozoic Collision Volcanism of the Caucasus., " Геофизический журнал", т.19, № 1, 1997.

9.Koronovsky N.V., Demina L.I., SimonovD.A., Late-Cenozoic Geodynamicsand Collision Volcanism of the Caucasus. Terra Nova. V.9. Abstract Supplement №1, 1997.

10. Демина Л.И. Симонов Д.А. Вулканиты как индикаторы процесса континентальной коллизии. Докл. РАН, (а печатиУ

Подписано в печать 29.10.98. 'Усл. печ. листов: 1.75, Тираж 100 экз. Заказ №

Компьютерная верстка Д. А. Симонова. Отпечатано в фото множительной мастерской Геологического факультета МГУ

/

и