Проявление позднеюрского – раннемелового вулканизма в Вилюйской синеклизе и ее обрамлении в виде прослоев вулканических туфов мощностью до 10 м отмечалось многими исследователями [9, 10]. При этом за все годы не было обнаружено ни одной вулканической структуры, с которой можно было бы увязать продукты вулканической деятельности этой территории. Работами ИГАБМ СО РАН на Лено-Вилюйском водоразделе в 2014 году [5] впервые был установлен ранее не известный вулканический конус, сложенный дацитовыми туфами, лавами и лавобрекчиями. Позднее, на космоснимках, были найдены и заверены полевыми работами обширные поля красных грубозернистых туфов андезитов, которые являются хорошим поисковым признаком вулканической активности этого региона [7]. Обнаруженным новым геологическим образованиям были даны названия: вулканическая структура – «Тень-01», вулканическое поле – «Тюгенинское» [4–6]. Районы развития вулканизма всегда сопровождаются рудными месторождениями Au, Ag, Cu, Pb, Zn и др., поэтому целью данного исследования является выяснение особенностей геологического строения вулканического поля и характера сопровождающей рудной минерализации.
Метод выявления вулканических структур
Выявление структуры магматогенного происхождения осуществлялось с использованием цифровой модели рельефа с разными углами подсветки (теневой рельеф). При вертикальном положении источника света теневой рельеф контрастно проявляет малые интрузивные тела [4], что позволило обнаружить потенциальный объект вероятного магматического происхождения, а в 2014–2016 годах полевыми работами подтвердить его вулканогенную природу. Интегрирование в ГИС проект космических снимков среднего и высокого разрешений (Landsat-8 и Microsoft – BingMaps) позволило с высокой детальностью установить контуры вулканической структуры, отдешифрировать взаимоотношения и границы лавовых потоков.
Результаты исследования и их обсуждение
Вулканические постройки Тюгенинского вулканического поля протягиваются в С–С-З направлении и сложены андезитовыми и дацитовыми лавами, включая лавы жерловой фации, кластолавы, лавобрекчии, туфолавы, пемзы и красные туфы (рис. 1 и 2). На севере преобладают вулканиты андезитового, а на юге – дацитового состава. Андезиты лежат на отложениях батылыхской свиты (K1bt – 145,8–124,5 млн лет), редуцированных в аграфеновское (K1-2ag – 104–93,5 млн лет) и чиримыйское (K2cr – 93,5–86,6 млн лет) время, а конус дацитов прорывает эти отложения. На сегодняшний день уверенно диагностированы два различных по морфологии типа вулканических аппаратов. Первый связан с полями андезитовых лав, второй – с дацитовыми и описанный ранее как вулкан «Тень-01» [5–7].
Рис. 1. Вулканическая постройка Лено-Вилюйского водораздела: 1 – Схема расположения вулканической постройки на Лено-Вилюйском водоразделе; 2 – Вулканическая постройка «Тень-01» по результатам дешифрирования космических снимков картографического сервиса Microsoft – BingMaps и заверки полевыми работами (1 – жерло вулкана «Тень-01»; 2 – конус вулкана; 3 – первый лавовый поток; 4 – второй лавовый поток; 5 – андезиты; 6 – граница вулканического конуса; 7 – граница жерла вулкана; 8 – радиальные разломы вулканического конуса; 9 – сдвиги левосторонние; 10 – лавовые потоки); А – Вулканический пирокластический конус андезитового типа и валы – внешний 1280 м, внутренний – 680 м.; Б – Вулканический конус «Тень-01»: 3D композит цифрового рельефа и снимка картографического сервиса Microsoft BingMap. Номера образцов соответствуют типам вулканических пород на рис. 2
Рис. 2. Образцы вулканических пород (с привязкой к рис. 1). 1 – Красные туфы (обр. 1006-6); 2 – Полосчатая и волнистая лава андезитов (темное) с прослойками и линзовидными обособлениями дацитов (светлое) и обсидиана (черное) (обр. 1006-1); 3 – Вулканическая пемза с шаровой отдельностью (обр. 1006-3); 4 – Полосчатая и волнистая лава дацитов (обр. 10107); 5 – Вулканическая лава и пемза с вытянутыми пузырями (обр. 10102); 6 – Вытянутая форма пузырей в лавовом потоке дацитов (обр. 1029-1); 7 – Лавы и туфолавы дацитов с остатками несгоревшей флоры папоротников (обр. 1029-2)
Андезитовый тип представлен вулканическим пирокластическим конусом и кольцевыми валами вокруг конуса, сложенными красными туфами. Андезиты и андезибазальты массивные и миндалекаменные, с редкими порфировидными выделениями и гломеровыми скоплениями удлиненных табличек неотчетливо зонального, полисинтетически сдвойникованных андезина [Ab52An45Or3] и лабрадора [Ab47,5An51Or1,5] в вулканическом стекле преимущественно санидинового [Ab42,5Or57,5] состава.
Вулканическое сооружение, сложенное андезитовыми лавами, представлено кольцевой долиной (депрессией) в кальдере, окруженной серией валов (рис. 1, А) вулканических пород. Излияния, вероятно, носили трещинный характер, так как практически все приурочены к С-З разломам левосдвиговой кинематики.
Дацитовый тип представлен вулканическим конусом (рис. 1, Б) и несколькими потоками лав. Конус имеет правильную форму с пологими склонами, усеченный приблизительно на одну треть и возвышающийся на 70 метров над окружающей местностью. Основание конуса является почти правильным кругом, диаметром 2,5 км. Усеченная поверхность конуса ровная, пологая, наклонена к востоку, имеет неправильную округлую форму диаметром около 800 метров и покрыта растительным покровом. Объем вулканического конуса, вычислен по цифровому рельефу программным комплексом MicroDem и составляет 133,3 млн м3. Это позволяет косвенно оценить возможный объем вулканического материала. Коренные обнажения дацитов наблюдаются по краям кратера и на склонах конуса. Дациты флюидально-такситовые со стекловатой основной массой полевошпат-кварцевого состава и микролитами ортоклаза, олигоклаза и санидина, реже – андезина и лабрадора. Среди разновидностей пород отмечены дациты жерловой фации, волнистые и полосчатые лавы, лавобрекчии, туфолавы. Вулканический конус и лавовые потоки на космических снимках диагностируются отчетливо. Более молодые потоки выглядят серыми, более старые – покрыты зеленой растительностью. Лавовые валы можно увидеть по краям молодых потоков. Они формируются, когда лава остывает и затвердевает по краям и в верхней части потока, в то время как центральный поток по-прежнему продолжает продвигаться вперед. В туфолавах удаленной части потока (рис. 1, обр. 6 и 7) сохранились остатки флоры папоротников.
Ксенолиты магматогенной природы постоянно присутствуют в лавах вулкана «Тень-01», представлены раскристаллизованными породами высокой плотности (более 3 гр/см3) темно-зеленых оттенков, могут быть отнесены к субвулканической фации глубинности и характеризовать глубокозалегающие породы магматического очага. По соотношению суммы щелочей к кремнезему (TAS-диаграмма, рис. 3), ксенолиты относятся к пикритам, ультраосновным и основным пикробазальтам.
Рис. 3. TAS-диаграмма сумма щелочей – кремнезем для классификации вулканических пород [13, 14]: Серии: I – Низко-щелочная; II – Нормально-щелочная; III – Умеренно-щелочная; IV – Щелочная. Группы: А – Кислые; Б – Средние; В – Основные; Г – Ультраосновные
В целом породы вулканической постройки относятся к группе кислых, нормально-щелочной и низко-щелочной серий. Эволюция составов вулканитов Тюгенинского вулканического поля, с учетом составов ксенолитов, в общем, имеет гомодромную направленность, выраженную в проявлении на начальной стадии пикритовых расплавов, а на последующих – пикробазальтовых, андезитовых, дацитовых и риодацитовых типов пород. Риолиты в пределах вулканического поля отсутствуют (рис. 3).
Типоморфные минералы вулканического комплекса разнообразны, но наибольший интерес представляют минералы переменного состава (монацит), ксеногенные минералы в лавах, самородные металлы и наложенная рудная минерализация в лавах.
Монацит (LREE)PO4 – моноклинный ортофосфат легких РЗЭ. В лавах вулкана Тень-01 встречается повсеместно и относится к акцессорным минералам. Микрозондовые исследования (табл. 1) показали, что монацит относится к Ce-разновидности с небольшим содержанием Ca. Его отличительной особенностью является высокая концентрация Th, что в целом характерно для кислого – среднего вулканизма [12].
Таблица 1
Состав монацита
|
Образец |
P2O5 |
CaO |
La2O3 |
Ce2O3 |
Nd2O3 |
ThO2 |
Сумма |
|
10102 |
29,63 |
2,18 |
10,06 |
27,80 |
16,91 |
11,97 |
98,6 |
|
10102 |
30,82 |
2,52 |
14,58 |
30,06 |
8,91 |
11,94 |
98,84 |
|
10102 |
33,64 |
2,70 |
13,57 |
30,74 |
6,59 |
10,85 |
98,09 |
|
10102 |
32,79 |
2,56 |
13,08 |
27,65 |
9,29 |
12,62 |
97,99 |
|
10102 |
34,42 |
2,00 |
14,90 |
30,37 |
9,49 |
9,27 |
100,45 |
|
10102 |
33,33 |
2,49 |
13,22 |
26,15 |
10,95 |
13,93 |
100,07 |
Примечание. Анализы выполнены в лаборатории физико-химических методов анализа ИГАБМ СО РАН на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM-6480 LV, аналитик С.К. Попова.
Из ксеногенных минералов в дацитах установлены циркон, самородное железо, магнетит, титаномагнетит и шпинелиды (хромшпинелид, магнезиоферрит и ульвошпинель). К ксеногенным минералам андезитов относится циркон, магнезиоферрит, ильменит, гранат [Pyr75-82Alm18-25]. По содержанию MgO (2,87–3,88 %) ильменит может быть отнесен к низко магнезиальному типу [8]. На зернах ильменита присутствует магнезиоферритовая реакционная кайма, шириной до 20 nm, содержащая 0,7–1,22 % Cr2O3. Al-содержащий клиноэнститит (табл. 2) является индикатором высокобарических условий минералообразования. По данным Л.Л. Перчука [11] при увеличении давления растет содержание Al2O3 в Opx, характер зависимости описывается уравнением
y (Р, кбар) = 0,0323x3 – 0,6841x2 + + 5,2039x – 4,6906,
где x – содержание Al2O3 в пироксене.
Большая часть ксеногенных минералов имеет округлые формы со следами растворения по краям зерен.
Таблица 2
Химический состав клиноэнстатита в лавах и вычисленное по содержанию Al2O3 давление (Р, кбар)
|
MgO |
Al2O3 |
SiO2 |
CaO |
TiO2 |
FeO |
Сумма |
Р, кбар |
|
26,53 |
3,99 |
54,47 |
– |
– |
15,37 |
100,36 |
7,23 |
|
23,74 |
5,22 |
52,79 |
– |
– |
16,94 |
98,69 |
8,42 |
|
24,69 |
7,13 |
50,17 |
0,69 |
– |
15,62 |
97,61 |
9,34 |
|
24,27 |
6,35 |
51,25 |
– |
0,11 |
15,63 |
101,64 |
9,03 |
|
24,5 |
5,26 |
54,26 |
– |
– |
17,62 |
101,64 |
8,45 |
Примечание. Клиноэнстатит подтвержден на дифрактометре D2 PHASER Bruker, картотека PDF-2, близка карточка 00-035-0610, самые сильные отражения для клиноэнстатита d(I) – 2,874(100); 2,976 (69), аналитик Н.В. Заякина.
Самородные металлы относятся к редким и обычно представлены обособленными изометричными, реже удлиненными частичками с неровными краями размером в первые десятки nm. Установлены медь (преобладает), алюминий, серебро, железо и олово. Характерной особенностью минералов являются их примеси: Al (до 8,44 %), Sn (до 16,06 %) и Mn (до 2,23 %) в самородной меди; Cu в самородных алюминии (до 2,11 %) и серебре (до 9,2 %); Mn (до 1,31 %) в самородном железе. Самородное олово химически чистое.
Рудные минералы в вулканитах представлены наложенным Ba-Ag-Cu минеральным парагенезисом. Из минералов Ba установлены барит, цельзиан и гиалофан. С ними ассоциируют кварц, халькопирит, галенит и ряд минералов серебра (табл. 3): аргентит, имитерит, миаргирит и самородные серебро и медь [6, 7].
Таблица 3
Минералы серебра бариевых метасоматитов
|
S |
Ag |
Hg |
Sb |
Сумма |
|
Серебро самородное |
||||
|
– |
97,43 |
– |
– |
97,43 |
|
– |
96,43 |
– |
– |
96,43 |
|
Аргентит |
||||
|
12,72 |
84,17 |
– |
– |
96,89 |
|
13,73 |
85,08 |
– |
– |
98,81 |
|
Имитерит |
||||
|
11,68 |
50,85 |
35,7 |
– |
98,23 |
|
10,87 |
52,17 |
36,84 |
– |
99,88 |
|
11,44 |
52,36 |
35,83 |
– |
99,63 |
|
Миаргирит |
||||
|
20,61 |
39,59 |
– |
39,72 |
99,92 |
|
19,4 |
38,31 |
– |
36,82 |
94,53 |
|
20,54 |
38,88 |
– |
39,9 |
99,32 |
|
20,0 |
41,67 |
– |
38,13 |
99,8 |
Примечание. Анализы выполнены в лаборатории физико-химических методов анализа ИГАБМ СО РАН на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM-6480 LV, аналитик С.К. Попова.
Выводы
На Лено-Вилюйском водоразделе впервые обнаружена структура вулканогенной природы мелового возраста, с которой связаны излияния андезитовых и дацитовых лав. Эта находка объясняет происхождение описанных начиная с 1960-х гг. многочисленных проявлений вулканических туфов в обнажениях притоков р. Вилюй [1, 2, 3]. Металлогеническая специализация вулканических образований серебро-медная. Однако многочисленные проявления россыпного золота в регионе позволяют предполагать наличие и золотоносных руд, которые еще пока не обнаружены. Значительный интерес в понимании полноты вулканического процесса может оказать изучение ксенолитов магматогенной природы в лавах. Собранный на сегодняшний день материал свидетельствует о разнообразии поднимаемых лавами с глубин ксенолитов, что представляет большой научный интерес и требует пристального изучения.
Исследования выполнены по плану НИР ИГАБМ СО РАН, проект № 0381-2016-0004.