Введение

Андезиты – вулканические породы с со­держанием SiO2 от 57 до 63%. Пробле­ма генезиса андезитов, несмотря на усилия ис­следователей, все еще остается одной из цен­тральных в петрологии, принципиальной для понимания генезиса всей известково-щелоч­ной серии [5, 6, 12]. Актуальность андезитовой проблемы резко обозначилась с развитием по­ложений глобальной тектоники, в связи с чет­кой приуроченностью известково-щелочных пород, к зонам предполагаемой субдукции океа­нической коры. Сходство химических составов андезитов со средним составом земной коры [12], наряду с широкой распространенностью, указывает на важность решения генезиса ан­дезитов, с точки зрения формирования земной коры. Установлена высокая энергоемкость про­цессов, приводящих к их образованию, которая достигается только в наиболее активных струк­турах Земли – островных дугах, различных континентальных активных окраинах.

Нерешённые вопросы и гипотезы

Однако, несмотря на некоторые достигнутые успехи в изучении проблемы, остается нерешенным ряд вопросов:
1) уровень земной оболочки и субстрат, где зарождаются андезиты или ис­ходные для них магмы;
2) состав исходных магм;
3) роль земной коры в их образовании;
4) факторы эволюции, приводящие к появле­нию больших объемов андезитов. Существую­щие гипотезы образования андезитов подразде­ляются на две группы. Одна из них предпола­гает частичное и полное коровое происхожде­ние, вторая – мантийная [12], предполагающая: а) непосредственное плавление ультрабазитов мантии; б) образование андезитов из мантий­ных исходных базальтовых магм [5, 12]. Вто­рая группа включает гипотезы, различающиеся способом вовлечения материала земной коры в магмообразование:
1) это может быть парциальное плавление земной коры базитового состава (амфиболиты, роговообманковое габбро);
2) многоступенчатое превращение океаниче­ской коры в зонах Беньоффа, с фазовым перехо­дом в кварцевый эклогит, с частичным его плав­лением и взаимодействием с веществом мантии;
3) контаминация субдуцированных океани­ческих пелитовых осадков базальтовой магмой;
4) смешение мантийных магм с кислыми [6, 11].
В последнее время стало ясно, что проблема происхождения андезитов может быть решена только комплексно, с учетом всех геологических и петрологических данных. Кроме того, по мере накопления фактического материала, все больше выявляется гетерогенность андезитов в зависи­мости от конкретных условий образования [4].

Кураминская активная континентальная окраина

Кураминскую активную континентальную окраину по преобладанию типов вулканитов, можно назвать «андезитовым поясом», что ха­рактерно для активных континентальных окра­ин андийского типа. Андезиты проявились почти во всех вулканогенных комплексах этой структуры, за исключением оясайского и кызыл­нуринского. Петрофонд андезитов и их субщелочных разностей в вулканогенных комплексах различный. В катрангинском комплексе (D₁) они составляют 70-80%, акчинском – 50-85%. Наи­более развиты они в средне-позднекарбоновую эпоху и размещены в Ангренской подзоне, где слагают акчинский вулканогенный комплекс. В Кураминской активной окраине андезиты слабо изучены [9]. Выявлено их геологическое поло­жение, они описаны петрографически и дана пе­трохимическая их характеристика, в результате чего все исследователи относят их к известко­во-щелочной серии (Т.Н.Далимов, В.А.Арапов, В.П.Коржаев, Я.М.Рафиков, И.Н.Ганиев и др.). Однако, их генезис никем не рассматривался. Мы попытались изучить происхождение анде­зитов и их субщелочных разностей, на примере акчинского комплекса северо-восточной части, Шаваз-Дукентского грабена.

Происхождение анде­зитов на примере Акчинского комплекса

Граница рассматриваемой северо-восточной части Шаваз-Дукентского грабена на севере, проходит по контакту гранодиоритов Карабаш­ского интрузива (С₂) с вулканитами акчинского комплекса (С₂²) и далее до кокрельского разло­ма, пересекая р. Шавазсай в среднем течении, и р. Акчасай (западный) – в верховьях. Южная гра­ница проходит вдоль правого борта р. Ангрен, по зоне Ангренcкого глубинного разлома [2], в вос­точной части срезается более молодой Бабайта­удорской кальдерой (Р₁). Описываемая террито­рия, в основном сложена акчинским комплексом вулканитов (С₂²), который детально рассмотрен в [8]. На описываемой территории выделены две зоны глубинных разломов: субширотная Ахангаранская и меридиональная Дукент-Гош­сайская. С первой из них связано формирование Шаваз-Дукентского грабена, а со второй – даль­нейшее его усложнение, вследствие наложения Карабауской мульды экструзивных куполов [2]. На первом этапе происходило формирование вулканитов акчинского комплекса.
Породы дацит-трахиандезитового (акчинско­го) комплекса на территории Кураминской зоны, развиты в пределах Лашкерекской и Адрасман­ской кольцевых депрессий, Алтынтопканской и Адрасманской депрессий, в северо-восточ­ной части Шаваз-Дукентского, Кумышканско­го грабенов и фундаменте Чадакского грабена. Его возраст, по палеофитологическим данным, определяется как ранне-среднекарбоновый, так как растительные остатки, выявленные на левом борту Туячавулсая и у подножия Алтын­дыкской экструзии на левобережье р. Карабау – Т. А. Сикстель и Л. И. Савицкая датировали, как московский и касимовский века каменноуголь­ной системы. На левобережье р. Ангрен, в басс. Кашкасая – С.Н.Задориной (в базальных слоях, в прослоях известняков) были собраны форамини­феры, также соответствующие московскому и касимовскому векам. По результатам двух опре­делений абсолютного возраста,(К-Аr методом по биотиту), трахиандезиты из Лашкерекской де­прессии, относимые к описываемому комплек­су В. Н. Волковым – датированы 303±9 млн. лет, что также соответствует рубежу С₂.

К началу страницы

Кураминская зона

Кураминская зона – типичный представи­тель эпиплатформенных орогенных областей Тянь-Шаня. Сложена в основном палеозой­ским магматическим комплексом пород. При этом до 90% площади приходится на верхне­палеозойские магматические образования, по­ловина которых представлена вулканогенными комплексами. Важнейшие особенности позд­непалеозойского магматизма Кураминской зоны сводятся к следующему:
а) вулканиче­ская форма магматизма генетически связана с образованием системы вулканоплутонических ассоциаций, появившихся от нижнего карбона до перми включительно;
б) широкое развитие пород известково-щелочной, субщелочной, в меньшей мере, шошонитовой серии, повышен­ная калиевость щелочных пород;
в) обогащен­ность всех магматитов магнетитом, флюори­том, апатитом, свидетельствующая о высоком значении флюидов; г) умеренная и низкая же­лезистость цветных минералов [3].
Специфика магматических образований (насыщенность магм флюидными компонента­ми и условия отделения последних от расплава с образованием особых структур и текстур вул­канитов) предопределила развитие своеобраз­ных групп пород, отнесенных к флюидопорфи­ровым комплексам. Последние на территории Кураминской зоны до настоящего времени не нашли должного отражения. Отдельные све­дения о них освещены в работах В. А. Арапова, Т. Н. Далимова, Я. М. Рафикова. Однако, труд­ность изучения флюидопорфировых комплек­сов и их большое разнообразие привело к тому, что до сих пор не существует единых критери­ев их выделения. По составу они соответству­ют большому спектру пород – трахибазальты, андезиты и автомагматические брекчии анде­зитового состава.

Автомагматические брекчии

Автомагматические брекчии широко развиты в восточной части Шаваз-Дукентского грабена (правобережье р. Ангрен). Территория сложе­на в основном вулканогенными образованиями акчинской свиты, возраст которой, по палео­фитологическим данным, датируется как С₂²-С₃¹. Среди вулканогенных образований нами выделены три эксплозивно-экстру­зивных ритма, которые начинались с тре­щинных извержений базальтов, игнимбри­тов, андезитов, андезит-дацитов и их пи­рокластов. Затем происходило внедрение автомагматических брекчий в виде суб­вулканических, жерловых, силлообразных, небольших экструзивных, пластообразных тел. Завершался каждый ритм образовани­ем экструзивного купола аналогичного со­става. Предположительный объем извер­гнутого материала составил 350-450 км³ при сохранившемся объеме 165-180 км³.
Эти вулканогенные образования от­носили: Ю.Х.Ахмедуллин – к туфоподоб­ным порфиритам с присутствием в них туфолавовых разностей; Ю.К.Лященко, М.П.Аделунг, В.П.Коржаев – к туфам; Н.П.Катышев, В.Н.Ткачев – к экструзивным об­разованиям; М.О.Сулейманов, О.Б.Белоплотова – часть их относили к туфам, часть – к субвул­каническим образованиям; Г.Е.Уткин считал их кристаллокластическими лавами, а по мнению С.Я.Лапидуса, В.А.Арапова – это типичные иг­нимбриты. Главной причиной расхождения мне­ний о происхождении этих вулканитов является неправильная интерпретация их кристаллокла­стической структуры. В этих вулканитах преоб­ладающее количество вкрапленников имеет об­ломочный габитус, что придает породе сходство с игнимбритами и туфами, в то же время цемен­тирующая масса лавовидная, нередко с флюи­дальной текстурой, спорадически встречается фьямме. Породы практически одного и того же состава (андезиты, андезибазальты) и переходы их из одних образований в другие практически не улавливаются. Имеющийся в нашем распоря­жении петрографический материал показывает, что эти образования генетически взаимосвяза­ны друг с другом, т. е. в их составе присутству­ют как кристаллокластические туфы андезитов, игнимбритов того же состава, так и автомаг­матические брекчии. Последние представлены субвулканической и экструзивной жерловой фациями (басс. р. Гошсая и Карабау). В преде­лах северо-восточной части Шаваз-Дукентского грабена автомагматические брекчии установ­лены в нескольких местах: на левом и правом бортах ручья Наусалы, в междуречье Наусалы, Орайлыксая, Кызылалме, а также в Дукент-Ка­рабау [8] (рис. 1).

Рис. 1. Схематическая геологическая карта участка Наусалы. 1 – четвертичные делювиальные отложения; 2 – ав­томагматические брекчии; 3 – туфоконгломераты; 4 – туфо­песчаники; 5 – границы субвулканических тел; 6 – контакты геологических тел: достоверные (1), предполагаемые (2); 7 – предполагаемые разрывные нарушения.

Автомагматические брекчии по ручью На­усалы имеют четко рвущие контакты с порода­ми вулканомиктовой фации (туфоконгломераты, туфогравелиты, туфопесчанники). Внутреннее строение залежи неоднородно. Она сложена темно-серыми с фиолетовым оттенком поро­дами, имеющими лавовидный облик. На фоне афанитовой массы четко выделяются обильные вкрапленники плагиоклаза, реже, биотита, ро­говой обманки, кварца. Распределение темноц­ветных минералов крайне неравномерно. По­левошпатовые вкрапленники характеризуются кучным распределением. Наблюдаются облом­ки размером от 1 до 5 см мелко-крупнопорфи­ровых плагиоклазовых андезитов, гранодиори­тов. На отдельных участках видна вертикальная ориентировка сильно измененных пород (туфо­песчаников, андезитов, сланцев), а также авто­магматические брекчии по внешнему облику и составу создают типичную для туфов карти­ну – обломки минералов густо насыщают одни участки, а в других содержатся в незначитель­ном количестве. Наличие рвущих контактов, вертикальная ориентировка свидетельствуют об экструзивной природе этих образований. Дру­гое автомагматическое тело андезит-дацитов откартировано в нижнем течении р. Кызылалма (вблизи Кызылалмасайской жерловины). Это субвулканическое тело имеет вытянутую фор­му – протяженность 1200 м, мощность около 100 м и прорывает породы фундамента (сланцы, диориты). Контактовые изменения выражены слабо. Здесь больше обломков пород (гранитов, гранодиоритов, сиенодиоритов, сланцев, ба­зальтов, андезитов, трахиандезитов) уплощен­ной формы. В отдельных местах фемические минералы имеют ориентировку, параллельную контактам, обусловливая полосчатую текстуру. Автомагматические брекчии развиты по обоим бортам р. Гошсай, где имеют рвущие контакты с туфами андезит-дацитового состава акчин­ской жерловины, форма тел изометричная. На левом борту р. Гошсай установлены жерловины автомагматических брекчий андезит-дацитов с падением 40-45° на юг, выше полого (5-10°) инъецирующие во вмещающие породы (туфы акчинского комплекса). Ширина тела 70-80 м, простирается на 800 м. Здесь содержится боль­шое количество лавовидных обломков размером 5-8 см, параллельной ориентировки. Контакто­вые изменения не наблюдаются. Ранее эти об­разования назывались лавобрекчиями. Слабая выраженность контактовых изменений и боль­шое сходство пород с кристаллокластическими туфами затрудняло их однозначную диагности­ку в поле. Характерной особенностью туфовых образований является сильно выветрелый облик и сглаженные формы в рельефе. Автомагмати­ческие брекчии более плотные, менее измене­ны, выглядят сливными и на темном фоне вкра­пленники не всегда выделяются. В рельефе эти породы образуют скальные выходы, нередко с матрацевидной отдельностью.

К началу страницы

Петрографические особенности автомагма­тических брекчий

Петрографические особенности автомагма­тических брекчий следующие. Структура по­род резкопорфировая, сумма вкрапленников составляет 53-78% от объема породы. Обилие вкрапленников, которые распределены не­равномерно, визуально сближает их в полно­кристаллическую, реже, микропойкилитовую структуру со следами флюидальности и кварц- полевошпатовым агрегатом. Встречаются также ликвационные типы структур. Ведущим струк­турным признаком рассматриваемых пород яв­ляется обломочный облик породообразующих минералов и резорбция их основной массой. Вкрапленники представлены (в %): плагиокла­зом – 21-35, пироксеном – 0,3-6,4, биотитом – 3,8-7,8, кварцем – 0,4-2,2 и калиевым полевым шпатом – 0,2-1,8. Плагиоклаз преобладает среди вкрапленников и образует несколько генераций. Наиболее отчетливо фиксируются три генера­ции. Первая представлена изоморфными, слегка оплавленными табличками размером 0,2-0,5 мм, которые нередко в виде включений встречаются в плагиоклазах второй генерации. По составу соответствует андезину (Аn_45-48%). Эта генера­ция часто катаклазирована, замещена микрозер­нистыми агрегатами карбоната, эпидота. Вто­рая генерация (Аn_38-44%) образует кристаллы от 1-2 до 3 мм и имеет обломочный габитус. Тре­тья генерация – микролиты (Аn_34-42%) в основной массе. Размер их 0,01-0,02 мм. Пироксен соот­ветствует диопсид-авгиту (0,4-2 мм). Содер­жит включения плагиоклаза и биотита. Форма кристаллов короткопризматическая, окраска зеленоватая. Роговая обманка буроватого цвета, иногда с зеленоватым оттенком. Она образует зерна размером 0,2-0,8 мм. Нередко по ней раз­вивается биотит, образующий псевдоморфозы, иногда содержащие реликты бурой роговой об­манки. Биотит представлен мелкими чешуйка­ми размером от 0,1 до 0,2 мм. Нередко чешуйки оплавленные. Окраска буро-красная. Общая же­лезистость 38-41% [8].
Кварц встречается в виде корродированных микровкрапленников размером от 0,1 до 0,8 мм, а главная масса его совместно с полевым шпа­том представлена в основной массе. Калиево- натриевый полевой шпат присутствует в виде редких изометричных и таблитчатых кристал­лов размером до 1 мм, часто интенсивно пели­тизирован, зерна его корродированы основной массой. В последней он наблюдается в виде мелких таблитчатых пойкилитовых вростков в кварце, образующих микропойкилитовый агре­гат или в виде неправильных зерен в срастании с кварцем. Магнетит образует микровключе­ния в пироксенах, плагиоклазах, а также при­сутствует в основной массе в виде «рудной пыли» и изометричных зерен. В автомагмати­ческих брекчиях наблюдаются также обломки чужеродных пород, нередко оплавленные, изо­метричной формы, размером от 0,5-4-5 мм до 3-5 см. По составу они соответствуют грано­диоритам, порфировидным гранитам, сланцам, андезитам, песчаникам.
Основной особенностью автомагматических брекчий андезит-дацитов, не позволяющих рас­сматривать их в качестве лавовых образований, игнимбритов и туфов, является многостадийный характер кристаллизации и резко выраженный обломочный характер породообразующих мине­ралов. Плагиоклаз наряду с идиоморфным габи­тусом (1 генерация), благодаря автоклазу, тоже приобретает обломочный габитус. Темноцвет­ные минералы как правило не опацитизированы, а подвергаются хлоритизации, эпидотизации и серицитизации. Опацитизация отмечается толь­ко в апикальных частях автомагматических тел. Кварц имеет оскольчатый габитус. Основная масса пород криптокристаллическая, микропой­килитовая, иногда ликвационная. Последняя не­редко приводит к появлению «псевдопепловых» структур. Е.Б.Яковлева [13] объясняет это текто­ническим воздействием на частично раскристал­лизированный вязкий расплав, приводившим к деформации ранее сформировавшие кристаллы. Хрупкие минералы (кварц, плагиоклаз) при этом дробились. Возможно также, что своеобразный облик автомагматических брекчий связан с га­зовыми взрывами и дроблением вкрапленников в период поздних эксплозий и обломков пород. Специфичность условий залегания автомагмати­ческих брекчий – рвущие тела в приповерхност­ной части земной коры, тесная пространственная связь их с вулканитами, близость состава с по­кровными андезит-дацитовыми, андезитовыми разностями (туфами и игнимбритами). Особые петрографические черты позволяют выделить их в самостоятельную субвулканическую или экс­трузивную жерловую фацию.

К началу страницы

Орогенные андезиты

Составляя в целом единую группу пород [6], орогенные андезиты в то же время доста­точно разнообразны по химическому составу, минералогическим и петрографическим харак­теристикам. Из 126 химических анализов, ряд которых приведен в таблице по Кызылалмин­скому рудному полю, видно, что орогенные андезиты и автомагматические брекчии доста­точно разнообразны по химическому составу, минералогическим и петрографическим харак­теристикам.

Для разделения пород орогенных областей в целом, и андезитов в частности, предлагались различные классификации, в ос­нове которых как химические, так и петрогра­фо-минералогические характеристики. Глав­ные из них были рассмотрены Д.Джиллом, яв­ляются достаточно четкими и обоснованными [6]. Им был использован более гибкий подход, основанный на одновременном применении двух характеристик: содержание К₂О и величи­на отношения FeO/MgO при данном содержа­нии SiO₂ (рис. 2). Из диаграммы видно, что все андезиты известково-щелочные, высококалие­вые.

 

Рис 2. Номенклатура орогенных андезитов, по Д.Джиллу. а – положение известково-щелочных (СА) орогенных пород по отношению к толеитовым (ТH) и координатам FeO/MgO-SiO2; б – границы орогенных андезитов в координатах К2О-SiO2. 1 – брекчии, 2 – андезиты.

Характерна натриевая специфика рассма­триваемых вулканитов. При таком подходе в на­звании породы отражается ее принадлежность к известково-щелочной или толеитовой серии с определением содержания калия. Как заметил Д.Джилл, для разделения толеитовых и извест­ково-щелочных серий вместо АFM-диаграммы удобнее пользоваться более простой диаграм­мой FeO/MgO–SiO₂ предложенной Миясиро (1974), которая позволяет классифицировать отдельные породы или серии пород с узким интервалом составов. Это тем более правомер­но ввиду того, что границы между сериями до­вольно условны, так как между ними наблюда­ются все переходные разности, и серии нередко перекрываются. На большом статистическом материале Д.Джилл показал, что в рамках его классификации наиболее типичны среди оро­генных андезитов средне-калиевые известко­во-щелочные.

Заключение

Таким образом, рассмотренные в данной работе андезиты и автомагматиче­ские брекчии имеют одинаковый химический состав, на что указывает их высококалиевый облик, превышение закиси железа над окисью и известково-щелочной тренд, что позволяет говорить об общности механизма их генезиса и предположить, что был единый магматический очаг. В то же время каждая вулканоструктура обладает своими, только ей присущими гео­химическими характеристиками. Наблюдается закономерное увеличение щелочности пород от Туркестанского палеоокеана к континенту. Эти и многие другие геохимические и геологи­ческие наблюдения указывают на существова­ние региональных особенностей в общем гло­бальном механизме петрогенезиса андезитов. Геохимические особенности подчеркиваются высоким содержанием редких элементов орен­дитового ряда. Автомагматические брекчии яв­ляются поисковым признаком на благородные металлы, а также медно-колчеданного орудене­ния для северо-востока России.

ЛИТЕРАТУРА

1. Арапов В.А., Анкудович П.М. и др. Петрогра­фические типы брекчий Чаткало-Кураминского региона и приуроченность к ним оруденения // Не­которые актуальные проблемы геологии и рудонос­ности складчатых поясов. – Т., 1980. – С. 3-12.
2. Арапов В.А. Вулканизм и тектоника Чаткало- Кураминского региона. – Т.: Фан, 1983. – 256 с.
3. Далимов Т.Н., Рафиков Я.М. Основные черты эволюции Чаткало-Кураминского региона в палео- зое // Узб. геол. журн. – 1987. – № 4. – С. 57-68
4. Бабанский А.Д., Рябчиков И.Д., Богати- ков О.А. Эволюция щелочно-земельных магм. – М.: Наука, 1983. – 160 с.
5. Иванов Б.В. Типы андезитового вулканиз­ма тихоокеанского подвижного пояса: Автореф. дисс…. докт. геол.-мин. наук. – М., 1988. – 36 с.
6. Кадик А.А., Максимов А.П., Иванов Б.В. Физи­ко-химические условия кристаллизации и генезис андезитов. – М., 1986. – 158 с.
7. Рафиков Я.М., Ганиев И.Н., Исламов Б.Ф. Средне-позднекаменноугольная вулканоплутони­ческая ассоциация Кураминской зоны (Срединный Тянь-Шань) // Геология и минеральные ресурсы. – 2009. – № 2. – С. 8-20.
8. Рафиков Я.М. Автомагматические брекчии Шаваз-Дукентского грабена // Узб. геол. журн. – 1989. – № 3. – С. 45-49.
9. Рафиков Я.М. Андезитовый магматизм Сре­динного Тянь- Шаня // Мат-лы Республ. конф. па­мяти акад. Т.Н.Далимова. – Т., 2012. – С. 15-17.
10. Рафиков Я.М. Новая схема верхнепалеозой­ского магматизма Чаткало-Кураминского региона (Срединный Тянь-Шань) // Геология и минеральные ресурсы. – 2020. – № 3. – С. 34-39.
11. Фролова Т.И., Перчук Л.Л., Бурикова И.А. Магматизм и преобразование земной коры актив­ных окраин. – М.: Недра, 1989. – 261 с.
12. Фролова Т.И., Бурикова И.А. Андезитовый вулканизм в истории Земли // Вестник Моск. ун-та. Сер. 4, геология. – 1992. – № 3. – С. 3-16.
13. Яковлев Г.Ф., Яковлева Е.Б. Флюидопорфи­ровые комплексы подвижных зон // Эволюция вул­канизма в истории Земли. – М., 1974. – С. 368-373.

Статья представлена членом редколлегии докт. г.-м. наук Р.Ахунджановым.

К началу страницы