Оглавление
Рафиков Я.М.
(Институт геологии и геофизики им. Х.М. Абдулаева)
Аннотация.
В статье Рафикова Я.М. «Базальный вулканизм верхнего палеозоя Чаткало-Кураминской активной окраины» расссмотрена эволюция базальтового вулканизма Чаткало-Кураминской активной окраины, где выявлено, что в начале вулканизма был толеитовый тренд (даудабинский, уинский комплексы), в остальных временных срезах преобладает щелочной, субщелочной и редко известково-щелочной, а в конечной стадии базальтокого вулканизма вновь толеитовый тренд.
Введение
Рассматриваемый вулканизм в различные периоды верхнего палеозоя составляет 14% от общего объёма вулканизма. Базальты, стоящие в начале эволюционного ряда вулканизма, ближе всего к первичным магмам, механизм генерации которых нельзя считать до конца выясненным, что подтверждается разнообразными гипотезами их происхождения. Наиболее достоверная информация об условиях магмообразования появляется с момента обособления очагов базальтовой магмы откуда она поступает в верхние части литосферы. Вариации о составе базальтов обусловлены различием физико-химических параметров первичных магм и их изменениями в процессе эволюции. Условия образования базальтовых магм не ограничены только такими факторами как температура, давление и составом флюидов. Необходимо определиться также в отношении особенностей субстрата в зонах магмогенерации. О его составе можно судить по геофизическим данным, глубинным включениям в базальтах, изотопно-геохронологическим, петрохимическим данным, анализу распределения титана, суммы, железа, магния, хрома, никеля, кобальта, калия и некоторых других эдементов. Высокое количество титана, хрома, отношение Ni\Co (от2,5 до 5), железа, магния в базальтовой магме зависит от глубины выплавления субстрата, что характерно для первых мантийных выплавок. О природе водосодержащих минералов в породах зон магмогенерации можно также судить по отношению калия к рубидию (К/Rb). Базальты толеитового известково-щелочного ряда отличаются более высокими величинами этого отношения (К/Rb = 610-670) от базальтов субщелочного ряда с К/Rb = 470, что свидетельствуют о заимствовании литофильных элементов из мантийных субстратов более глубинного облика, в состав которых, возможно, наряду с амфиболом входит также флогопит. Таким образом, на основании вышеперечисленного, можно утверждать, что в различных геодинамических этапах и типах пород наблюдается многочисленный пестрый ряд от мезо до лейкобазальтов и формирование их происходит на разных глубинах при значительных вариациях флюидного давления и составу магмообразующего субстрата.
Базальты Чаткало-Кураминской активной окраины
В Чаткало-Кураминской активной окраине проанализированы базальты различных временных срезов, однако генезис их не расматривался. Главное различие типов базальтов заключается в химическом составе, обусловливающем особенности их минеральных парагенезисов. В первую очередь, базальты разделяются на основании содержания щелочей и тренде щелочности по отношению к кремнезему – на базальты нормальной щелочности и щелочные. Вторые (щелочные) содержат недонасыщенные кремнеземом силикаты, согласно нормативному или модальному составам. Группа базальтов нормальной щелочности разделяются на 2 типа: высокомагнезиальные (бонинитовые) и магнезиально-железистые. Последние по железистости разделяются на толеитовые и известково-щелочные. Щелочные базальты делятся на группу повышенной щелочности (субщелочные) и собственно щелочные в зависимости от наличия или отсутствия модальных фельдшпатоидов.
Подтипы базальтов
В зависимости от характера щелочности все типы базальтов могут быть разбиты на подтипы. В базальтах нормальной щелочности наиболее устойчивый признак – наличие в них калия. Выделяются низко, средне и высококалиевые базальты, которые соответствуют натриевым (низкокалиевым) Na2O/ K2O>4)2, (N2O+K2O=4-1) и калиевым ( Na2O/K3O<1) подтипам. Границы для определения подтипов по калиевости намечены Гиллом (1981 г.) на основании статистических данных 2600 анализов андезитов они экстраполированы в основную и кремнекислую масти диаграммы. Таким образом, выделяются главные четыре типа базальтов (с некоторыми подтипами) – толеитовые, известково –щелочные, субщелочные и щелочные.
Раннедевонский вулканизм. Рифтогенные структуры.
В Чаткало-Кураминской активной окраины проявление раннедевонского вулканизма связано с взаимодействием локальных зон субдукции океанической плиты Туркестанского палеокеана с континентальной плитой Казахстано- Киргизского микроконтинента. Раннедевонский вулканизм проявился в двух меридионально вытянутых рифтоподобных структурах, обрамленных зонами глубинных разломов, с которыми связаны пояса даек, свидетельствующие о горизонтальном растяжении. Рифтогенные структуры –это Моголтауская, Курусай-Джангалинская, Алмалыкская, Болгалинская, Сукокская.
Выделенный рифт относится к группе континентальных эпиплатформенных – типа «щелевых». Для них характерна большая глубина (2-4км), незначительная ширина, невысокие краевые поднятия.
Континентальный раннедевонский вулканизм
Континентальный раннедевонский вулканизм делится на комплексы: катрандинский (базальт–андезит-риолит) и калканатинский (риолит). Удельный вес базальтов рассматриваемых комплексов варьирует от 9-14% в районах Калканаты, Сукока. Базальты, трахибазальты находятся в подошве разрезов и представлены стратифицированными покровами (эффузивная, эксплозивная фация ), редко это силлообразные афировые базальты мощностью от 1,5 до 4 м. Выделяют 3 типа базальтов: первый тип-оливин-пироксен-плагиоклазовые, второй тип-пироксен-плагиоклазовый, третий тип – состоит из вкрапленников титаномагнетита, образующих включения в плагиоклазах первой генерации редко встречается роговая обманка и биотит. Основная масса микролитовая, состоит из плагиклаза, пироксена, калиевого палевого шпата и магнетита. Важная особенность базальтов порфировый облик, многостадийность кристаллизации вкрапленников, наличие гидроксилсодержащих минералов, а также магнетита и титаномагнетита.
Комплекс “Уя”
Комплекс Уя (от Уя-сай, Каржантау) исследован В.П. Коржаевым, Я.М. Рафиковым, К.А. Рахмановым, А.Р. Ярмухамедовым и др. Он сохранился отдельными изолированными выходами вдоль зоны Угам-Кумбельского разлома, прилегая к краевым частям субмеридионального Тереклинского грабена. Геологическое взаимоотношение пород комплекса с нижележащими визейскими известняками разное. Так в Кураминском и Чаткальском хребтах они залегают на визейских известняках, а в хребте Каржантау (р. Уя) контакт тектонический. Комплекс “Уя” имеет двухчленное строение. Для нижней части характерен карбонатно-терригенный состав, для верхней-карбонатно-терригенно-вулканогенный. Вулканогенные образования, завершающие разрез мощностью от 30 до 350 м. В хребте Каржантау эффузивная фация представлена трахибазальтами мощностью 25-75 м, замещается глыбовыми и бомбовыми туфами аналогичного состава мощностью 150 м, а разрез завершается экструзией трахитов. В пределах Тереклинского грабена (район горы большой Чимган, басс. рек Мазарсай, Караарча, Кургант) вулканогенная часть разреза представлена разнообломочными туфами, лавами трахибазальтов и трахиандезитобазальтов мощностью от 100 до350 м. Субвулканическая фация уинского комплекса представлена силлами и мелкими штокообразными телами трахибазальтов мощностью от первых десятков метров, протяженностью до 250-400. Они прорывают визейские известняки (Чаткальский хребет, басс.р. Бельдерсай и Кураминский хребет) и терригенные образования комплекса (хр. Каржантау, басс. р. Уя). Жерловая фация представлена центрами извержений, которые приурочены к зоне Кенкольского разлома (район горы большой Чимган, Азалсай, Ташкескен). По данным В.А. Арапова и др. это некки овальной формы, размером 100-300х250-500м, выполненные лавами, кластолавами, эруптивными брекчиями трахибазальтов или трахиандезибазальтов. Вулканогенные породы уинского комплекса сложены преимущественно трахибазальтами и трахитами, количество которых невелико. В петрохимическом отношении базальты комплекса предыдущими исследователями относились к калиевым. Отмечено, что среди щелочей калий преобладает над натрием. По типу щелочности породы относятся к калиево-натриевой серии, но имеют 2 ветви: натриевую и калиевую, при этом оливин-пироксеновые трахибазальты натриевой серии, а пироксен-плагиоклазовые калиевые. Но самое главное, повышенное содержание МgO до 8,4%,что указывает на мантийный источник уинского вулканизма.
Вулканогенные образования Минбулакского комплекса
Вулканогенные образования минбулакского комплекса относятся к наиболее распространенным. Они развиты преимущественно в пределах Тереклинского и Гавасайского грабенов. Значительные поля вулканитов сохранились на Ангренском плато. Обнажающаяся на поверхности площадь выходов пород составляет 484,6 км2. Базальные слои с несогласием залегают на различных горизонтах вулканогенно-осадочной толщи раннего девона. В Гавасайском рифте вулканогенные образования перекрывают карбонатную толщу раннего карбона и, в свою очередь, прорываются гранитоидами карамазарского комплекса.
Химизм пород
Рассмотрим наиболее важные, с нашей точки зрения, особенности химизма пород. На диаграмме SiO2-(Na2O+K2O) фигуративные точки преобладающих составов от трахибазальтов до трахиандезитов. Значительная часть точек располагается в ряду щелочно-земельных пород, что характерно для известково-щелочных серий. Другая часть их наблюдается в поле пород повышенной щелочности.
Пространственно-временные взаимоотношения известково-щелочных пород весьма сложны. Часто они чередуются в разрезе комплекса, иногда отмечаются латеральные взаимопереходы. Из анализа строения разрезов в свете петрохимических данных, щелочные разновидности пород – более поздние образования, чем известково-щелочные. Подобные взаимоотношения щелочно-земельных и субщелочных пород указывает на возрастание роли щелочных компонентов в процессе формирования продуктов отдельных циклов, что подтверждается данными петрографических исследований. Соотношение Na2O и К2О в различных типах пород колеблется от 0,26 до 4 и они относятся к калиево-натриевому. Трахибазальты комплекса высокоглиноземистые. Известково-щелочной (боуэновский) характер отчетливо виден на соответствующих петрохимических диаграммах. Например, на диаграмме АFM фигуративные точки пород формации образуют компактную группу, локализованную в поле гиперстеновой (известково-щелочной) серии, по Х. Куно. Подавляющее большинство точек располагается ниже дискриминантной линии Т.Н. Ирвина и В.Р.Барагара, разделяющей толеитовые и известково-щелочные серии пород. Эволюция средне-каменноугольного вулканизма Чаткало-Кураминской зоны соответствует известково-щелочному типу.
Базальты Надакского комплекса
Базальты надакского комплекса на территории Кураминской зоны развиты в пределах Лашкерекской и Адрасманской кольцевых депрессий в Алтынтопканском, Алмалыкском, северо-восточной части Шаваз-Дукентского, Кумушканского грабенах. По петрографическому анализу базальтоидов Шаваз-Дукентского грабена, они в основном относятся к лейкократовым базальтам высокоглиноземистым. Химический состав базальтоидов северо-восточной части грабена представлен химическими анализами, при этом мы использовали диаграму щелочности, в первую очередь К2О при фиксированном содержании SiO2, K2O-SO2 (Le MaitreR.W.1989). По содержанию калия все рассматриваемые базальты высококалиевой серии, т.е. по типу щелочности высокоглиноземистые базальты и трахибазальты относятся к калий-натриевому ряду.
Базальтовый, субщелочной вулканизм
В раннепермскую эпоху на территории Кураминсой активной континентальной окраины Срединного Тянь-Шаня мощно проявился базальтовый, субщелочной вулканизм, продукты которого обьединены в шурабсайский комплекс. Эта ассоциация формируется обычно на позднем этапе магматизма или при отраженной активации.
Вещественный состав вулканитов Кумлай- Коксарекского и Чадакского грабенов принципиально одинаков, поэтому их петрографические особенности приводятся совместно. Базальты в вулканоструктурах распределены равномерно 33-32 % соответственно. По минералогическому составу среди них выделяются плагиоклазовые, плагиоклаз – пироксеновые, двупироксеновые петрографические разновидности. Отметим, что объём базальтов в этом вулканокомплексе составляет одну треть разреза, что не наблюдается во всех других верхнепалеозойских комплексах, где присутствуют базальты. Таким образом, в Кураминской континентальной окраине наиболее мощный базальтовый вулканизм проявился в раннепермскую эпоху. По химическому составу базальты формации принадлежат к субщелочному калиево-натриевому ряду. В большинстве структур они характеризуются высокой кремнекислотностью, щелочностью (5,75-6,3%) глиноземистостью (А12О3>17%) и соответственно обеднены МgO и CaO. Породы близки к производным высокоглиноземистой серии (за исключением щелочей).
Равашский комплекс
Равашский комплекс находится в Кугалинской рифтовой структуре и расположен в зоне сочленения Кураминского хребта с Чаткальским. Площадь его около 200 км2. Контролируется системой различно ориентированных крупных разломов глубинного заложения (Чаркасар-Кураминский, Коксарек Чаватинский, Мискан-Акташский) и имеет в плане прямоугольную форму. Рифт на современно эрозивном срезе глубоко эродирован. Сохранившаяся часть структуры фиксируется разломами заполненными в основном трещинами экструзивными, субвулканическими телами и дайками риолитов, относящихся по возрасту к кызылнуринскому комплексу (Р1), обрамляющему его по периферии. Северо-западная часть рифта срезана субщелочными гранитами, лейкогранитами арашанского комплекса (Р1). В структуре условно выделяются два блока: западный, где обнажается фундамент, представленный вулканитами базальт – андезит – дацитового комплекса (Сb2) и интрузированный гранитоидами карамазарского комплекса (С2). Восточный и юго-восточный блок рифта сложен бимодальной ассоциацией пород равашского комплекса (С2) долеритами, миндалекаменными базальтами, трахилиоритами, лиоритами и их туфами. Они залегают с размывами и конгломератами в основании на вулканогенных породах среднекарбонового комплекса.
Бимодальный комплекс
В строении бимодального комплекса, по данным Б.Д. Болгаря, Г.Н. Ситкевич, В.П. Коржаев и Я.М. Рафиков выделяются 6 пачек.
Нижняя базальная сложена конгломератами и песчаниками с горизонтами пепловых туфов и лав риолитов мощностью до 200м. Вторая четвертая и шестая пачки мощностью до 350, 50, 100 метров, соответственно, представлены псаммитовыми туфами, игнимбритами риолитов и трахириолитов с единичными прослоями туфов базальтового состава мощностью 1,5-20 м. В строении третьей (70-240 м) и пятой (200—300 м) пачек значение имеют выдержанные покровы и силлы долеритов миндалекаменных базальтов мощностью от 10 до 130м. Общая мощность всей толщи в районе оз. Кугалы 1100-1200м.
Состав рассматриваемой ассоциации определяют породы, резко различающиеся по содержанию кремнезема. Это базальты с одной стороны- трахириолиты, риолиты – с другой. Вулканиты промежуточных составов практически не отмечаются. Соотношение между кислыми и основными породами в различных разрезах изменяются от 1:1 до 1:2. Для изучаемых пород характерно содержание щелочей и уменьшенное значение МgO, т.е. наблюдается фенеровский тренд и частично толеитовый. Толеитовый тренд наблюдается также на диаграмме FeO/MgO-SiO2 которая является классификационной при разделении толеитовых и известняково-щелочных серий и основана на различном обогащении в трендах железом.
Результаты расчетов нормативных составов расматриваемых базальтов по классификации СIPW (Cross, Iddings, Pirsson, Washington, 1902, 1903), широко применяемой в процессе петрохимических исследований, использованы при построении диаграммы OI-Di-Hy-Q, отражающей положение точек составов пород в обьеме упрощенного базальтового тетраэдра Г. Йодера и Т. Тилли в проекции на плоскость без плагиоклазовых парагенезисов. Базальты Кугалинского рифта варьируют от кварц –до оливин –нормативных составов.
Анализ классификационных диаграмм, построенных по химическим и нормативным составам, свидетельствуют, что долериты и базальты Кугалинской депрессии относятся к промежуточным и толеитовым сериям, что ранее для Кураминской зоны не было установлено. Особенность изученных пород заключается в высоком содержании ТiО2, натриевом типе щелочности, феннеровском тренде дифференциации и пониженном значении кремнезема.
Кучарский комплекс
В 1964 г. Соловьевым Н.И. выделен вулканогенно-осадочный Кучарский комплекс на левом борту р. Гава. Кучарский комплекс распространен в южной части предгорной полосы, протягиваясь по левобережью р. Гава до Коккозосая. Его нижняя граница определяется несогласным залеганием на различных горизонтах вулканитов шурабсайского комплекса.
Кучарская толща состоит из нижней пачки, сложенной терригенным материалом, и второй, представленной экструзией трахидацитов и субвулканическими телами долеритов. Долериты кучарской толщи прорывает субвулканическое изометричное тело долеритов размером 80×300м. Оно имеет четкие секущие контакты с терригенной пачкой, а также с экструзией трахидацитов. Химический состав кучарских долеритов относится к известково-щелочной серии натриевого ряда, характеризуются повышенными титанистостью, железистостью, известковистостью, пониженным содержанием
Раннепермские щелочные базальтоиды и лампрофиры
Раннепермские щелочные базальтоиды и лампрофиры выявлены в 1964 году И.В. Мушкиным в верховьях реки Карабау. Аналогичные породы выделены Л.Ш. Юсуфбаевым и Ю.Х. Ахмедуллиным в верховьях рек Акча и Шаваз площадью 12км2, а также Р. Ахунжановым и др. на правом борту р. Ангрен. Эруптивные брекчии оливиновых трахибазальтов тяготеют к Чилтенскому и Куакольскому разломам глубинного заложения. Среди трахибазальтов наряду с секущими отмечаются и покровные залегания (Б.Л. Рыбалов 1984г.) они прорываются трахириолитами кызылнуринского комплекса.
Петрохимически оливиновые трахибазальты относятся к субщелочной серии калиевого ряда (К2О до 5,4%), не насыщены кремнеземом и с повышенным содержанием магния до 12,10%, в связи с чем можно предположить, что расплав был мантийным. По химическому составу лампрофиры реки Карабау выделяются высоким содержанием К2О (8,20%), МgО (10,2%). Рассматриваемые породы на диаграмме SiO/CаO относятся к орендитовому ряду и сопоставимы с лампроитами Кошмансайской диатремы.
Выводы.
В процессе исследования выделены четыре типа базальтов: щелочные, субщелочные, известково-щелочные, толеитовые. Толеитовая серия проявилась в начале вулканизма Чаткало-Кураминской активной окраины (даудабинского и частично катрандинского комплексов), а в конце вулканизма лампроитовые дайки и некки. В основном базальтовый вулканизм характерен высокоглиноземистыми, щелочными, известково-щелочными и субщелочными базальтами.
