ПАЛЕОВУЛКАНОЛОГИЯ

ВУЛКАНОГЕННЫЕ ФОРМАЦИИ - парагенетические ассоциации

Андезитовая линия. Андезитовая формация Камчатки и Курильских островов

Андезитовые формации

В пределах Тихоокеанского пояса давно уже намечена "андезитовая линия", отделяющая базальтовые лавы океанических островов от преимущественно андезитовых лав окраин континентальных массивов и сопровождающих эти массы островных гирлянд. Распространение андезитовых ассоциаций вдоль этих гирлянд на западе Тихого океана и горных цепей, опоясывающих Тихоокеанское побережье Северной и Южной Америки, настолько наглядно, что о них упоминают даже в сводках, затрагивающих самые общие проблемы строения Земли и геофизики (см., например, [134] и другие работы) .

В современной структуре земного шара эти формации в большинстве случаев оказываются приуроченными к линейно вытянутым горным сооружениям (Кордильеры, Анды, островные гирлянды). В более ранние геологические эпохи андезитовые формации тоже наблюдались в областях, затронутых складчатостью, в которых они занимают линейно удлиненные зоны, ориентированные параллельно складчатым структурам того региона, в пределах которого размещаются, но также и в иных геологических структурах.

Андезитовые формации изменчивы по составу и дают серию переходов к риолитовым и базальтовым формациям; поэтому главным признаком, определяющим принадлежность конкретной формации к ряду андезитовых, является преобладание в ее составе пироксеновых или роговообманковых андезитов. В наиболее типичных андезитовых формациях количество андезитов достигает 75%, однако и в этом случае наряду с андезитами в строении формации нередко принимают участие также базальты и, риолиты. Помимо андезитов и других изверженных пород, в строении андезитовых формаций участвуют разнообразные осадочные, преимущественно пирокластические породы, вместе с которыми широко распространены продукты деятельности грязевых потоков. Обилие туфов в разрезах подтверждает представление о том, что подобные андезитовые формации возникают при деятельном участии эксплозивных извержений. Вулканогенные и осадочные породы сопровождаются породами, образующими дайки, штоки и некки, а в ряде случаев также пластовые интрузии. Характерна резко выраженная асимметрия андезитовых формаций; при общем линейном удлинении они обычно замещаются вкрест простирания различными сериями осадочных пород или другими вулканогенными формациями.

Среди примеров, иллюстрирующих особенности строения рассматриваемых формаций, удобнее всего в первую очередь ознакомиться с теми, которые характеризуют область типичного их распространения — Тихоокеанский пояс: формации Каскадных гор на востоке, Камчатки и Японии на западе Тихого океана. Затем можно будет обратиться к некоторым примерам более древних формаций, не связанных непосредственно с Тихоокеанским поясом.

Андезитовая формация Каскадных гор прослеживается вдоль Тихоокеанского побережья Северной Америки на протяжении свыше 1000 км в виде полосы шириной около 100 км. Характерные черты этой формации на севере описаны Уотерсом [228, 517], а в южной части Андерсоном [279] и Вильямсом [526,530]. Эта формация представлена мощной толщей туфов и лав, состав которых варьирует от базальтов до рио- литов, а андезитов содержится примерно 75%, что и определяет четко выраженную принадлежность толщи к андезитовой формации.

Различные пачки вулканогенных пород формации отделены одна от другой угловыми несогласиями, которые не прослеживаются на сколько-нибудь значительные расстояния. В Орегоне, как отмечает Уотерс, эти породы называют андезитами Западных Каскадов в отличие от более молодых андезитов и оливиновых базальтов Восточных Каскад. Этот разнородный комплекс андезитовых пород известен также под названием кичелусской серии.

Формация накапливалась в течение длительного времени, от раннего эоцена до плиоцена. Этому времени отвечают обширные базальтовые излияния к западу от Каскадных гор, в полосе Береговых хребтов, а также к востоку — на Колумбийском плато; на западе распространены подводные излияния, переходящие в спилиты п-ова Олимпик, на востоке — континентальные излияния, ныне представленные породами трапповой формации. Андезитовые извержения четвертичного времени, которым в некоторых случаях предшествовали базальтовые излияния, дали крупные вулканы Каскадного хребта: Адаме, Худ, Кратер-Лейк, Шаста и др. Мантии этих вулканов сложены анде- зитовыми лавами, брекчиями, туфами (обычными и спекшимися), лахарами и другими вулканогенными породами. Главная масса этих крупных стратовулканов сосредоточена в Восточных Каскадах. Среди них Кратер-Лейк был специально изучен Вильямсом и явился образцом, на примере которого он построил теорию образования кальдер путем обрушения после взрыва. Эоцен-плиоценовые андезиты местами сильно изменены (альбитизированы, соссюритизированы, частично хлоритизированы) под влиянием гидротерм.

Краткую характеристику рассматриваемой формации следует дополнить данными о корневых ее зонах, представленных многочисленными штоками, некками, а также небольшими батолитами гранодиоритов и диоритов. Размеры этих тел, прослеживаемых на севере Каскадных гор на протяжении более 300 км [10, 309], варьируют обычно в пределах 2,5—4,0 км, но самое крупное из них, так называемый Снокуолмский батолит, достигает 15 км в поперечнике. Все эти тела приурочены к зоне, следующей вдоль оси хребта. Некоторые штоки пересекают андезитовые лавы. Гранодиориты и диориты корневых зон во многих случаях подвергались автометаморфизму, свидетельствующему, по Уотерсу, о неглубоком залегании магматических очагов, застывших на небольшой глубине под тонкой кровлей.

В южной части Каскадных гор Андерсон [279] выявил широкое распространение лахаров, следующих вдоль западного склона этих гор и сменяющихся к западу, по направлению к долине р. Сакраменто, осадочными толщами серии ("формации") Тэхэма. О накоплении в этом районе осадочных пород, возникших в результате размыва андезитовых вулканов, писал также Фишер [344]. Андезиты Каскадных гор могут служить лишь частным примером андезитового пояса огромной протяженности, который может быть прослежен с некоторыми интервалами не только на территории Северо-Американского континента, где он располагался параллельно Кордильерам, но и в Южной Америке, где он следует вдоль горных цепей Анд.

Таким образом, андезитовая формация на востоке Тихого океана — это огромный вулканический пояс, имеющий на громадных пространствах сходные черты. Продолжение этого же пояса через Аляску на западную окраину Тихого океана приводит к андезитовым формациям Камчатки, Курильских островов и Японии.

Андезитовая формация Камчатки и Курильских островов тоже прослеживается на расстоянии во много сотен и даже тысяч километров при сравнительно небольшой ширине, порядка 100—150 км. Эта формация изучена в петрографическом отношении А.Н. Заварицким [52, 53], Г.С. Горшковым [37—39], Е.В. Быковской [21], В.И. Влодавцем [30], С.И. Набоко [154, 156] и другими исследователями, а в геологическом плане — Г.М. Власовым [26], В.К. Ротманом [198], А.Е. Святлов- ским [202], Э.Н. Эрлихом [271,272] и многими другими.

Как подчеркивает Е.В. Быковская, общая мощность накопившихся в неогене вулканогенных толщ, известных в литературе под названием андезитовой группы формаций, составляет 4—5 тыс. м, причем 60% их приходится на долю лав преимущественно андезитового состава.

В начале неогена, как предполагает Ротман, первоначально в подводных условиях возникли толщи, аналогичные комплексу "зеленых туфов" Японии, а затем к концу плиоцена вулканогенные серии пород стали накапливаться в субаэральной обстановке. Обильный пирокластический материал подвергался переотложению, подобно тому, как это отмечал Андерсон на юге Каскадных гор, вследствие чего возникли лахаровые накопления, расположенные у подножия растущей вулканической гряды.

По-видимому, в отличие от Каскадных гор такие накопления образовались в морской, а не в субаэральной обстановке. В дальнейшем, в четвертичную эпоху были созданы современные вулканические постройки, для которых также характерно постоянное присутствие андезитовых лав и их туфов. Таким образом, андезитовая формация Камчатки имеет длительную историю развития от миоцена до современной эпохи.

Область, расположенная к востоку от андезитового пояса, отличается, по-видимому, преимущественным распространением подводных базальтовых (толеитовых) лав, по направлению же на запад общий характер смены другими вулканогенными формациями остается недостаточно ясным. Обычно предполагается, что в западном направлении происходит некоторое увеличение щелочности пород, которое приводит в итоге к распространению на территории Азии щелочных базальтов типа Уюнь-Хол- донги, описанных А.Н. Заварицким [55]. Об этом пишут С.Н. Набоко [154,156] и другие исследователи, хотя подобная закономерность не вполне отчетлива, как это показала В.В. Кепежинскас [71 ].

Разным этапам развития андезитовой формации отвечают разновозрастные корневые зоны, представленные дифференцированными и недифференцированными интрузиями диоритов, гранодиоритов, отчасти также габбро. Возраст этих интрузий определяется, по данным О.П. Волынца с соавторами [31 ], в пределах от 10 до 20 млн. лет. Известное разнообразие пород, слагающих корневые зоны андезитовой формации, отвечает вариациям свойственных ей самой пород, среди которых, помимо андезитов, имеются, с одной стороны, базальты, с другой — риолиты и их туфы.

Курильская островная гряда, как указывает Г.С. Горшков [39], сходна с Камчатской тем, что в ней преобладают пироксеновые андезиты,наряду с которыми значительно распространены базальты и андезито-базальты. Дациты и близкие к ним кислые андезиты среди массивных лав встречаются реже, но ими часто сложены обширные отложения пемз. Для лав восточной части островов характерно присутствие роговой обманки, почти не встречающейся в центральной части.

Андезитовая формация Курильских островов тоже имеет, по-видимому, длительную историю развития, но пока она намечается лишь очень приблизительно. Судя по данным Е.К. Мархинина [143], начальные стадии развития, как и на Камчатке, относятся к миоцену. Как и там, здесь вскрыты корневые зоны миоценовых и, вероятно, более молодых вулканов, представленные кварцевыми диоритами, интрузивными андезитами и андезито-базальтами. К подобным же корням третичных вулканов принадлежат, вероятно, описанные Г.П. Вергуновым [24] габброиды и гранитоиды, а также многофазное интрузивное тело, наблюдаемое в современном срезе на о-ве Парамушир на площади 100—110 км2. Это тело сложено габбро, диоритами, гранитами и их вариете- тами и имеет сравнительно хорошо выраженную полосчатость.

Южным продолжением Курило-Камчатской дуги является Японская дуга, имеющая сходное строение. Для нее также характерно широкое распространение андезитов.

Таким образом, на западе Тихого океана, как и на востоке, на протяжении тысяч километров прослеживается линейно вытяйутая зона, сопровождаемая породами андезитовой формации, среди которых наряду с господствующими андезитами распространены также базальты, дациты и риолиты. Этот гигантский андезитовый вулканический пояс располагается вдоль шва, отделяющего молодые неоген-четвертичные складчатые сооружения континентальных окраин и опоясывающих эти континенты островных дуг от глубоко погруженных структур ложа Тихого океана. По структурному положению и по особенностям истории развития, достаточно длительной, продолжавшейся не менее 25 млн. лет, андезитовая формация мало соответствует типу так называемых орогенных формаций, или формаций, возникающих, по схеме Штилле, в связи с развитием субсеквентного вулканизма. Аналогом этого пояса и его андезитовой формации является Индонезийская дуга с ее преимущественно андезитовым вулканизмом, описанным в работах Беммелена и других исследователей.