|
Первичные формы
сравнительно молодых вулканов, не затронутых позднейшими деформациями и
денудацией, могут быть легко восстановлены путем непосредственных наблюдений,
основанных на анализе топографических, аэрофотографических и других
аналогичных материалов. Более древние вулканические постройки подвергаются
эрозии и постепенно разрушаются, с течением времени утрачивая былые
характерные черты свойственной им морфологии. Если, кроме того, вулканы
деформируются, расчленяясь на отдельные блоки, то определение их первичной
формы еще больше затрудняется и в этом случае приходится прибегать к
различного рода реконструкциям, опирающимся на данные геологического
картирования, фациального анализа и использование других методических
приемов.
Однако внутренее строение вулканов в процессе денудации
становится более доступным прямому наблюдению; чем больше промежуток времени,
в течение которого вулкан подвергается разрушению после его угасания, тем
глубже вскрывается строение вулканической постройки. Для действующих же
вулканов глубинная структура может быть лишь частично вскрыта вследствие
эрозии или в результате крупных эксплозий, подобных тем, которые наблюдались
на Кракатау, Безымянном и на других вулканах.
Аналогичную картину может дать и расчленение вулканической
постройки трещинами, такими, например, какие известны в Исландии или на
склонах многих конических вулканов. При этом следует иметь в виду, что хотя
расчленение вулкана начинается еще в период его активности, тем не менее
денудация в это время обычно не достигает подошвы вулканической постройки, а
также зон, связывающих ее с глубинными питающими очагами, существование
которых предполагается по совокупности всех данных о вулканической
деятельности. Поэтому глубинное строение действующих вулканов может быть
определено только по косвенным геологическим данным или на основании
геофизических, преимущественно сейсмических наблюдений. Непосредственное
изучение глубинных очагов этих вулканов возможно лишь путем бурения, которое
пока практически не применяется, хотя вопрос о постановке соответствующих
работ уже рассматривался, в частности, в нашей стране Сибирским отделением
Академии наук СССР.
Древние вулканические постройки, подвергшиеся более
или менее значительной денудации, дают срезы различной глубины, а поэтому
представляют самостоятельную ценность в плане исследования глубинного
строения вулканов и выявления их корней, уходящих в недра Земли. Однако здесь
имеются свои трудности. Во-первых, чем глубже срез вулкана, тем более
разобщенными могут оказаться структуры верхней части постройки и глубинные
элементы ее строения, вследствие чего для их сопоставления могут
потребоваться косвенные данные. Во-вторых, если вулкан не был деформирован,
то его срезы, расположенные ниже основания, вскрывают лишь те части
постройки, непосредственная связь которых с выброшенными на поверхность
продуктами извержений вообще не устанавливается. В-третьих, древние
вулканические аппараты часто оказываются настолько сильно денудированными и
деформированными в процессе существования, что расшифровка их строения
становится затруднительной независимо от условий обнаженности. Таким образом,
по мере перехода от верхних частей вулканической постройки к более глубоким,
корневым, постепенно утрачивается возможность непосредственного сравнених тех
и других и все большее значение приобретают косвенные сопоставления и
гипотические построения. В таких сопоставлениях главную роль часто играют уже
не прямые отношения вулкана к его корням, а вулканических масс, накопившихся
в результате длительного развития ряда вулканов, т.е. различного рода
вулканических (или вулканогенных) толщ, к корневым зонам, свя- зывающим эти
массы с недрами Земли.
На разных денудационных срезах доступны изучению либо
суперкрустальные, либо глубинные, или интеркрустальные, элементы строения
древних вулканов. О супер- крустальном строении можно говорить, по-видимому,
в том случае, когда первоначальный вид вулканической постройки либо совсем не
изменен, либо подвергся лишь частичным и в общем незначительным
преобразованиям. Обычно это относится к современным вулканам, реже — к
вулканам более древним, но мало отличающимся по возрасту от современных. Так,
суперкрустальная структура великолепно сохранилась в третичных вулканах
Армении, в вулканах Оверни и некоторых других районах мира. Что касается
интеркрустальных структур, то их можно, вероятно, разделить на те, которые
отвечают относительно более высоким и более глубоким зонам, а кроме того
выделять субкрустальные, или мантийные, корневые зоны. В этих наиболее
глубоких зонах существенные преобразования первичного строения вулканической
постройки осложняются наложением на нее метаморфических процессов, вследствие
чего реконструкции первичных ее контуров должна предшествовать большая работа
по восстановлению первоначального состава метаморфических пород, что само по
себе далеко не всегда дает эффективные и однозначные результаты.
Тем не менее даже в областях распространения
метаморфизованных пород докембрия детальные исследования позволяют
реконструировать сохранившиеся первичные элементы древних вулканических
построек. Большую работу в этом направлении в течение длительного времени
проводят в Карельском филиале АН СССР под руководством В.А. Соколова [212].
Аналогичные палеовулканологические реконструкции появились также в Канаде
[319, 359] и стали широко привлекаться к поисковым работам в Австралии [340].
Древние вулканические постройки с корневыми зонами
верхнего интеркрустального яруса обычно представляют собой, по словам
Джагара, "интрузии под вулканами" [382], или систему так называемых
субвулканических тел в сочетании с вулканогенными породами, сохранившимися ог
денудации и деструкции в древнем вулканическом аппарате. Для срезов,
отвечающих верхнему интеркрустальному ярусу, типично, таким образом,
совместное нахождение интрузивных, излившихся и пирокластических пород в
единой структуре. В блоках земной коры, не претерпевших значительного
перемещения, связанного с общим изменением их пространственного положения,
вулканические постройки меняют свой облик преимущественно в зависимости от
эрозионного среза. В сильно разрушенных и расчлененных блоках отдельные части
постройки разрываются и перемещаются, вследствие чего на одном эрозионном
срезе совмещаются элементы, весьма разнородные по глубине образования. При
наличии устанавливаемых наблюдениями непосредственных связей между интрузиями
и излившимися или пирокластическими породами можно говорить о верхнем, а при
их отсутствии — о нижнем интеркрустальном ярусе корневых зон древних
вулканов.
Известны различные примеры палеовулканологических
реконструкций для территорий, где вулканические постройки подверглись
преимущественно денудации, сопровождавшейся деформациями лишь такого типа,
которые обычны и для современных вулканов, т. е. связанных с эксплозиями,
погружениями концентрических блоков над опустошаемыми при извержениях
глубинными магматическими камерами и т. п Такие примеры характеризуют
преимущественно древние и отчасти молодые платформы или области так
называемой завершенной складчатости.
Один из наиболее ранних известных примеров соответствующих
палеовулканологических реконструкций представлен в работах, посвященных
изучению сильно разрушенных третичных вулканов Тулейской провинции,
охватывающей обширную территорию, включающую, кроме Шотландии, также Северную
Ирландию, Фарерские острова, Исландию, о-в Ян-Майен и протягивающуюся вплоть
до берегов Западной Гренландии ( 24). На этой огромной территории,
разобщенной водами Атлантического океана, а в Гренландии на значительном
протяжении перекрытой льдами, распространены преимущественно базальтовые
лавы. Такой состав лав и их третичный, главным образом эоцен-олигоценовый и
лишь отчасти более поздний, возраст сближают отдельные участки Тулейской
провинции, раскинутые на площади, простирающейся в общем в северо-западном
направлении и имеющей около 3000 км в длину идо 1000 км в ширину.
Несмотря на общее господство базальтов, в пределах
Тулейской провинции распространены также андезитовые, дацитовые и риолитовые
лавы. Все эти разнообразные продукты извержений образовались в результате
деятельности вулканов, глубинные срезы которых с корневыми зонами лучше всего
изучены в Шотландии и Ирландии. Здесь они сосредоточены вдоль полосы
северо-западного (близкого к меридиану) простирания, следующей от о-ва Арран
на юго-востоке через Малл, Арднамерчен и Рум к о-ву Скай на северо-западе.
Имеется также группа вулканических построек в Северной Ирландии, в зоне
северо-восточного простирания примыкающая к берегам Ирландского моря ( 25) .
Для всей рассматриваемой территории типично кольцевое
строение корневых зон третичных вулканов, сравнительно легко
выявляемое по результатам картирования даек и по данным о распространении
различных интрузивных пород: гранитов, полосчатых и массивных габбро и др.
Хотя Джадд [389] ранее предполагал, что образование обширных лавовых полей
происходило в связи с деятельностью щитовых вулканов, а Гики [351] придавал
значение трещинным извержениям, нет сомнений в том, что сосредоточенные в
Западной Шотландии третичные интрузивные породы представляют, как подчеркивал
Стюарт [481], корни крупных центральных вулканов. В Шотландии имеется
соответственно шесть таких центральных комплексов, содержащих многочисленные
интрузивные тела, разнообразные по форме и составу. Для некоторых комплексов
устанавливается перемещение активности с течением времени. На о-вах Скай,
Арднамерчен и Малл имеется не менее трех таких центров, на Арране— два.
Вокруг некоторых центров былой активности располагаются
кольцевые интрузии.
Дугообразно изогнутые тела, состоящие из пород габбрового
и гранитного ряда, от сотен метров до 1,5 км шириной, могут следовать параллельно одно другому или разделяться вмещающими породами; особенно хорошо они
выражены на о-вах Малл и Ард- намерчен. Иногда расположенные ближе к центру
тела оказываются более молодыми. Некоторые из этих тел являются типичными
кольцевыми дайками, круто падающими в сторону от центра комплекса. Другая
группа представляет серию конических слоев, наклоненных под разными, но
преимущественно крутыми, углами к центру комплекса и к некоторому фокусу,
расположенному на значительной глубине, достигающей 3 км. Взаимоотношения между этими интрузивными телами и механизм их внедрения изучены Андерсоном
[280]. Предполагается, что конические слои возникают при подъеме
расположенного в недрах магматического очага, а кольцевые дайки — при его
опускании. Эти предположения подтверждены Андерсоном математическими
расчетами, а автором и П.М. Бондаренко [128] — также экспериментально. Общей
чертой центральных комплексов Шотландии следует считать крайнее разнообразие
состава свойственных им интрузивных пород. Среди них имеются граниты,
кварцевые габбро, эвкриты и другие габбро (полосчатые и массивные), а также
дуниты, а из серии ги- пабиссальных и эффузивного облика пород — долериты,
тешениты, кварцевые доле- риты, микродиориты, трахиты, риолиты, фельзиты и
обсидианы, а в некоторых случаях ультрабазиты, образующие дайки и силлы.
Отдельные крупные плутонические тела на о-вах Рум и Скай представлены
пластовыми интрузиями перидотитов, алливалитов, эвкритов и габбро, имеющих
расслоенное, как предполагается, гравитационное строение. Считается, что
слоистые породы возникают вследствие подъема и опускания магмы вдоль
дугообразных трещин. Признаки гравитационного разделения материала имеются
также в интурзиях, подобных габбро Арднамерчена и пикрит-тешенитовым силлам
о-вов Скай и Шиант. В кольцевых дайках на о-ве Малл обнаруживаются переходы
кверху от кварцевых габбро через средние породы к гранофирам, что также, как
считают, вызвано гравитационными явлениями.
Эксплозивные жерла, сопровождающие интрузивные комплексы,
часто имеют тенденцию располагаться тангенциально к центрам активности, и
многие из этих жерл содержат риолитовые или трахитовые агломераты, а также
риолитовые или андезитовые обсидиановые лавы. Кольцевые интрузии о-ва Малл
ассоциируют с кальдерами,а граниты о-ва Арран занимают обширное кальдерное
опускание, содержащее основные, средние и кислые лавы, интрузии и
пирокластические породы. Интрузии всех плутонических комплексов, по-видимому,
сопровождались поверхностным вулканизмом, хотя большинство лав сейчас удалено
денудацией.
Наряду с комплексами пород, сосредоточенными в центрах
вулканической деятельности, широко распространены силлы и дайки, удаленные от
центров, рассекающие лавы на окружающем плато. Типичен также сложный состав
даек и силлов, особенно наглядно прослеживаемый на о-вах Скай и Арран. Обычно
в центре для них характерен кислый состав, а на периферии — основной. Кислые
части даек близ их скрещения нередко содержат ксенолиты основных пород и
обнаруживают различную степень гибридизации магмы, а в основных частях даек иногда
наблюдаются ксенокристы кислого материала. Все это приводит многих
исследователей к выводу об одновременном существовании кислых и основных
магм, хотя в ряде случаев интрузии кислой магмы следовали явно после
основных. Имеются также предположения о том, что происходил процесс
переплавления и мобилизации кварцевых порфиров при подъеме основных магм. Во
всяком случае, известно, что на рассматриваемой территории во многих
интрузиях обнаруживается тесная ассоциация кислых и основных пород. Некоторые
тела, сложенные основными породами, пронизаны сетью жил кислого состава.
Часто встречаются также малые тела гибридных пород диоритового состава,
которые могут, как писал Стюарт [481], представлять результат инкорпорации
кислого материала основ ной магмой, основного материала кислой магмой или
являться смесью двух магм разного состава. В целом для региона характерно
сосредоточение разного состава интрузивных и вулканических комплексов в
пределах корневых зон древних вулканов.
Реконструкции отдельных вулканических построек позволили
выявить типичные черты некоторых из них. Наиболее наглядна реконструкция,
представленная М. и Д. Ричи и другими [453, 454], для вулкана о-ва Малл ( 26)
. Здесь наблюдается сложная последовательность лавовых образований,
включающая широко распространенные платобазальты и подчиненные им лавы,
сосредоточенные в кальдере древнего центрального вулкана. После экструзии
центральных лав ранняя кальдера превратилась в центр интрузий большого числа
разнообразных крупных и малых тел. Позднее центр активности дважды менялся,
перемещаясь на север, сначала до местности, расположенной около Бейн, а
позднее до Лохба, где кольцевая дайка внедрилась вдоль края сложного
кольцевого сброса, окружающего блока, опустившийся примерно на 1С00 м
(поздняя кальдера) .
Главная интрузия и сопровождающие ее жерла разместились
вокруг трех последовательных центров ранней кальдеры. Они включали
многочисленные крутые кольцевые интрузии и конические слои, а также множество
других тел. Вокруг области, вклю чающей эти центры, интрузивные породы и лавы
подверглись пневматолитовым изменениям. Даже в поздних дайках, секущих
кольцевую дайку Лохба, обнаруживаются соответствующие изменения. Общий
характер палеовулканологических реконструкций, проведенных Бейли и его
коллегами [287] для древних вулканов о-ва Малл, показан на 27, изображающем
геологическое строение местности, положение опустившихся кальдер и области,
подвергшиеся пневматолизу. Интрузии ранней кальдеры изображены на 28.
На о-зе Арднамерчен имеется аналогичный кольцевой
комплекс. По данным Ричи [453], он принадлежит трем центрам активности,
сменившим друг друга с течением времени. Наиболее ранний, самый восточный
центр отличается эксплозивным жерлом, в котором содержатся средние и кислые
породы, а также более поздними коническими слоями. Следующий, более западный
центр содержит две группы конических слоев и многочисленные крутостенные
кольцевые интрузии преимущественно габбро- вого состава. Наиболее поздний
центр, лежащий между двумя более ранними и секущий их, включает главным
образом концентрическую серию габброидных и эвкритовых колец с узкими телами
средних пород в центре.
К корневым зонам третичных вулканов принадлежат также
центр вулканической активности о-ва Скай, и к ним могут относиться еще и
кольцевые интрузии и конические дайки о-вов Рум и Арран. Во всяком случае,
общая картина тесной связи интрузивных тел, расположенных в центральной части
комплексов, с лавами, кольцевыми и коническими дайками, а также сочетание в
этих телах различных по составу пород составляют наиболее типичную черту
рассматриваемой серии центральных вулканических комплексов, представляющих
корневые зоны третичных вулканов Шотландии, вскрытых на глубину, вероятно, на
меньше 3—5 км ниже их былой подошвы.
К числу давно и хорошо изученных примеров наиболее полно и
надлежащим образом документированных вулканов, имевших в прошлом коническую
форму л реконструированных весьма строго Вильямсом [526, 529, 530], относится
вулкан Мазама в Каскадных горах (США) . Этот пример может интересовать прежде
всего с точки зрения системы доказательств, привлеченных к выяснению
первоначальной морфологии подвергнувшегося разрушению вулкана, на месте
которого сейчас сохранилось только кратерное озеро (Кратер-Лейк) , а кроме
того, для объяснения процесса, создавшего главные черты морфологии этого
вулкана и его кальдеры. В данном случае Вильям- сом прежде всего были
предприняты меры к выяснению того, как выглядела вулканическая область перед
образованием вулкана Мазама. Была составлена геологическая карта масштаба
около 1 : 500 ООО [530] , которая позволила выявить особенности строения
фундамента вулканической постройки перед началом ее роста и обрисовать
предшествующую геологическую историю и процесс образования рельефа, а также
выяснить границы вулканической постройки и ее структурное положение. Район, в
котором расположен сам вулкан, был изучен Вильямсом особенно детально и для
него дана геологическая карта масштаба 1 : 75 000, которая иллюстрирована
блок-диаграммой.
Далее, для характеристики особенностей строения
вулканической постройки были привлечены геологические и петрографические
данные, характеризующие основные черты строения состава главного андезитового
конуса, природу его лав и сольфатар- ных полей, установлены вариации
мощностей лавовых покровов, переслаивающихся с лавами пирокластических пород,
а также состав андезитовых и дацитовых даек. Наибольшее внимание было уделено
определению состава, строения и условий залегания дацитовых пемз. Оценена
изменчивость состава этих толщ, их мощность и расположение относительно
центрального жерла, в котором размещаются короткие даци- товые потоки,
сопровождаемые дайковыми корнями. Все эти данные, так же как и результаты
подробного исследования стекловатых пепловых спекшихся туфов, послужили
Вильямсу основанием для последующих реконструкций. Вначале была выяснена
форма горы Мазама незадолго до ее разрушения. Типичные черты морфологии
конуса выявлялись путем сравнения особенностей современного рельефа
Кратер-Лейк (кратер- ного озера) и вулканических конусов Рейнир, Адаме и
Шаста, расположенных, так же как и Мазама, в Каскадных горах ( 29) . Это
позволило определить общую морфологию вулкана и степень сохранности остатков
вулканического конуса горы Мазама.
Тщательное изучение спекшихся туфов, изменчивости их
мощностей и зернистости в зависимости от удаления от центрального кратера
дало Вильямсу возможность определить объем материала, выброшенного во время
образования этих туфов, в 9,75— 11,75 миль3 и установить раздельно объем выброшенных
кристаллов и обломков древ
них пород в этой общей массе эксплозивного материала. С
учетом пористости выбросов Вильяме вычислил, что объем жидкой магмы составил
3 мили3, извергнутых кристаллов — 2 мили3 и обломков пород — 1,5 мили3. Объем
удаленного из недр материала, таким образом, составил не менее 6,5 миль3.
Анализ всех полученных данных по геоморфологии и
геологическому строению разрушенного вулкана и обобщение результатов
петрографического изучения состава и строения пород позволили Вильямсу
представить результаты проведенного исследования в виде серии разрезов,
демонстрирующих общую эволюцию Кратер-Лейка, расположенного ныне на том
месте, где ранее находился вулканический конус горы Ма- зама ( 30). Эта серия
разрезов нередко привлекается различными исследователями и составителями
учебников структурной и общей геологии для иллюстрации способа образования
кальдер путем обрушения вследствие истощения магматического очага, вызванного
мощной эксплозией, сопровождаемой появлением обильных скоплений спекшихся
туфов [например, 16, 249, 250 и др.].
Та же серия разрезов послужила художнику Роквуду образцом
для красочных картин, изображающих гору Мазама в период оледенения (которое
тоже было изучено Вильямсом), незадолго до разрушения ее вершины и вскоре
после ее разрушения. Цветные фотографии этих картин помещены Вильямсом в
кратком популярном очерке истории и происхождения Кратер-Лейк [529].
Реконструкция вулкана Мазама, угасшего сравнительно
недавно и ныне представленного только кальдерным озером, привлекает внимание
не только общими выводами о происхождении этого озера (а следовательно, и
аналогичного типа других кальдерных озер) . На этом примере можно видеть,
какими методами реконструируется вулканическая постройка в том случае, если
она подверглась разрушению и денудации даже совсем недавно. Приведенный
пример следует учитывать и с той точки зрения, что работы по реконструкции
древних вулканических построек должны быть доведены до соответствующей
наглядности, строго обоснованной во всех звеньях.
В рассмотренном случае воссоздавалась постройка,
разрушенная совсем недавно, но приниципиально немногим более значительны
затруднения, возникающие при реконструкции более древних вулканических
конусов, если они сохраняют симметричность строения и не слишком сильно
денудированы. Те же принципы изучения строения древнего вулкана сохраняются,
когда денудация заходит глубоко и вскрытыми оказываются корни, если при этом
вулканическая постройка не была сильно деформирована позднейшими
тектоническими процессами. Такие условия длительного сохранения построек, не
подвергшихся тектоническим перемещениям, создаются, как указано выше, главным
образом на платформах (преимущественно древних, но также и молодых),
вследствие чего именно к таким территориям относятся многие другие хорошо
известные примеры реконструкций древних вулканов по остаткам кольцевых
структур, свойственных корневым их зонам.
Одним из наиболее типичных примеров является так
называемый субвулкан Мес- сум, описанный Корном и Мартином [3991 в
юго-западной части Африки. Схема его строения была представлена названными
авторами в виде серии разрезов ( 31), а общий облик разрушенной постройки, в
строении которой участвуют граниты, можно видеть на составленной ими карте (
32). Возраст постройки, в пределах которой вскрыта сложно построенная
корневая зона вулкана, по-видимому, верхнепалеозойский. Во всяком случае,
имеются основания сопоставлять вулканические породы этого древнего вулкана с
аналогичными породами серии Карру. Длительная денудация нацело уничтожила
контуры первоначальной формы вулкана, которые сейчас могут быть
реконструированы для различных этапов его развития лишь приближенно, однако
глубинное строение, в котором выявляется сложное сочетание гранитных и
габбровых кольцевых залежей, видно предельно отчетливо.
Кольцевые структуры глубинных срезов вулканических
построек вскрываются также в ряде других ранее изученных Клоосом так
называемых субвулканах юго-за- падной Африки, имеющих вид обширных кальдер с
остатками вулканогенных комплексов, сохранившихся либо в центре (Эронго),
либо на периферии (Брандберг) этих структур ( 33). Аналогичные кольцевые
системы, представленные гранитоидами в сопровождении вулканогенных пород,
известны в Нигерийско-Камерунской вулканической области, где они
формировались в период поздний палеозой — мезозой. Для всех этих систем
выявлена тесная связь гранитоидов и вулканогенных пород и образование их в
процессе кальдерных опусканий [295, 494]. Начальная стадия образования
кольцевых систем отмечена экструзиями обширных масс кислых лав и спекшихся
туфов, ныне лишь частично сохранившихся от размыва в результате опускания по
кольцевым разломам [295] . Размеры кольцевых даек варьируют от 8 до 20 км, но иногда достигают 33 км в поперечнике (кольцевая габбровая дайка Межье—Межье). Могут быть
выделены два типа кольцевых даек: первый — начальные периферические,
преимущественно вертикальные, достигавшие, по-видимому, земной поверхности и
сопровождавшие образование кальдеры, второй — более поздние, внутренние,
часто наклоненные наружу, на верхних уровнях питавшие пологие пласты,
распространяясь вкрест простирания вулканогенного комплекса. Среди пород,
участвующих в строении кольцевых комплексов Нигерийско-Камерунской
вулканической области, более 95% представлено риолитами, кварцевыми
сиенитами, щелочными гранитами, а также гастингситовыми и биотитовыми
гранитами. Остальные 5% пород — анортозиты и оливиновые габбро. В некоторых
кольцевых системах Аира господствуют щелочные граниты.
Типичные черты первичного облика древних вулканов,
реконструированных на основании специальных исследований, рассмотрены в
работе В.В. Донских, В.Н. Зеле- пугина и И.И. Кронидова [45], посвященной
методике геологической съемки древних вулканов. Эта работа, о которой выше
уже упоминалось, наглядно демонстрирует значение и возможности исследований,
направленных на разработку палеовулканологических реконструкций и, в
частности, на восстановление первоначальной морфологии древних вулканов. В
этой работе имеются многочисленные примеры, иллюстрирующие строение
реконструируемых древних вулканов, подвергшихся в различной мере эрозии. К
числу мало эродированных вулканических построек названные исследователи
отнесли в первую очередь современные вулканы Камчатки и Курильских островов,
а также недавно угасшие вулканы Армении. Эта первая группа вулканов выделена,
в сущности, в качестве некоторых эталонов, позволяющих проводить сравнения.
Одним из таких эталонов может служить вулкан Головина ( 34) на о-ве Кунашир
(Курильская островная гряда). Что касается Армении, то среди ее угасших
вулканов рассмотрен пример Арагаца ( 35), отнюдь не бесспорный, как известно
по работам К.Н. Пафенголыда [175]. Другими примерами на той же территории
могут служить вулканы Гузгюилу, Араилер, также расположенные на Гегамском
нагорье. Все эти вулканы (за исключением Арагаца) хорошо сохранили первичные
черты морфологии, и среди них имеются стратовулканы, шлаковые конусы и
куполы. Таким образом, эти вулканы могут представлять интерес с точки зрения
реально наблюдаемых форм вулканических построек, а не в плане их
реконструкции, хотя и здесь можно встретиться с затруднениями при
истолковании вопросов происхождения таких построек. Тем более могут оказаться
дискуссионными аналогичные проблемы для древних вулканов.
Древние вулканы, подвергшиеся существенной
денудации и поэтому имеющие вид, который В.В. Донских и его соавторы называют
"среднеэродированным", есть на территории Центрального Казахстана
(среднепалеозойские вулканы Жантау, Серек) и на Дальнем Востоке (мезозойские
вулканы Сололинский, Нют). Однако лучшие примеры представляют изученные
названными исследователями более "глубокоэроди- рованные" вулканы. Наиболее
выразительным является вулкан Машан в Центральном Казахстане, реконструкция
которого приведена на 36 по Л.Г. Никитиной [161] с дополнениями В.В. Донских
е соавторами [45].
Древние вулканические постройкис корневыми зонами нижнего
интеркрустального яруса характеризуются отсутствием непосредственных связей
между корневыми зонами и вулканогенными породами, вследствие чего они
приобретают вид более или менее самостоятельных плутонов или групп плутонов.
В таком случае обычно затруднительно определить связь таких интрузивных тел с
поверхностью Земли в момент их образования. Тем не менее могут быть
предложены различные подходы к решению возникающей сложной проблемы. Во-пер-
вых, возможно последовательное изучение интрузивных тел, вскрытых на
различных эрозионных срезах, особенно если сравнение строения различных тел
проводится в рамках определенного региона. Во-вторых, в связи с выдвигаемой в
процессе исследования проблемой внимание привлекают кольцевые интрузии.
В известной мере именно в этих двух аспектах проведено
изучение интрузий с целью реконструкции крупных вулканических построек,
подобных так называемым субвулканам типа Эронго, Мессум, а также шотландским
и другим аналогичным им структурам, рассмотренным выше. Хорошо известны,
кроме того, многочисленные примеры изучения кольцевых интрузий в целях
реконструкции древних вулканов в Центральном Казахстане. Можно сослаться, в
частности, на кольцевые интрузии Уль- кен-Каракуу, по которым В.В. Донских и
соавторы реконструируют верхнепалеозойские вулканы: одноименный с кольцевой
структурой и Аиртас ( 37). Аналогичный пример кольцевой системы дайковых тел
и интрузий представляет Байназар, для которого реконструкция дана теми же
авторами по материалам работы различных исследователей. Здесь, как и в
предыдущих случаях, реконструкция проведена на основании данных о размещении
системы кольцевых даек и других интрузий, в общем разобщенных с синхронными
вулканическими породами. Нет необходимости более подробно останавливаться на
разборе всех этих примеров, тем более что им сейчас посвящена разнообразная
литература.
Древние вулканические постройкис корневыми зонами
субкрустального или мантийного яруса представляют наибольшие затруднения в
процессе их изучения. С одной стороны, существуют гипотезы, предполагающие
гипербазитовый, эклогитовый или иной состав верхней мантии Земли, в пределах
которой размещаются субкрустальные вулканические очаги. С другой стороны, в
системе корневых зон, питающих вулканическую деятельность, невозможно найти
последовательно сменяющие друг друга эрозионные срезы различной глубины, вскрывающие
корни, расположенные в верхней мантии Земли и имеющие гипербазитовый,
эклогитовый или иной состав. Наоборот, обычна такая картина, при которой на
срезах разной, в том числе и очень значительной глубины, могут быть найдены
не только такие породы, но и граниты. Однако проследить смену корневых зон
гранитного состава аналогичными, но более глубокими зонами гипербазитового
или эклогитового состава, невозможно. В то же время на самых верхних
эрозионных срезах в корневых зонах можно найти сложное сочетание гранитов с
габбро и гипербазитами (например, некоторые корневые зоны третичных вулканов
Шотландии) . В целом же, известные в настоящее время данные о глубинных
корневых зонах древних вулканов достаточно противоречивы. Это вполне
естественно, так как, рассматривая субкрустальные корни вулканов, приходится
сталкиваться с системой гипотетических построений, связанных с весьма общими
представлениями о вероятном составе верхней мантии Земли, недостаточно
строгими и однозначными. Между тем важно иметь в виду, что при той сложности
процессов деформации, которые претерпевает земная кора, особенно в складчатых
областях, вполне возможно появление на земной поверхности наиболее глубоких
корневых зон древних разломов, отвечающих верхней мантии Земли. Поэтому не
следует, в частности, исключать возможности того, что к субкрустальным, или
корневым, зонам древних вулканов относятся наиболее глубокие эрозионные срезы
интрузивных тел, сложенных различного состава породами, в том числе
гранитоидами и габброидами, а не только гипербазитами. Иначе говоря, можно
допускать, что, например, гранитоиды катазоны, представленные преимущественно
гранито-гнейсами, относятся к субкрустальным корневым зонам. Тоже относится и
к амфибслитовым зонам некоторых районов, которые также могут рассматриваться
как мантийные зоны древних вулканов.
Большие затруднения возникают в тех случаях, когда
приходится сталкиваться с задачами реконструкции морфологии вулканических
построек, подвергшихся интенсивным деформациям и выведенных из
первоначального залегания совместно с их корнями в связи с перемещениями
более или менее крупных блоков земной коры. Подобные сильно деформированные
вулканические постройки могут оказаться запечатанными внутри круто
наклоненной моноклинали вместе с корневыми зонами, вследствие чего их
реконструкция может оказаться очень трудной, а иногда и почти непреодолимой
задачей. Такие опрокинутые вулканические постройки тем не менее давно уже
были отмечены Гики [351] на Британских островах. В рассмотренных им случаях
благоприятным моментом явилось расположение таких древних вулканических
построек внутри осадочных толщ. Исследование разрезов позволило Гики представить
результаты наблюдений в виде идеальной схемы взаимоотношений между
погребенными вулканическими конусами и их горловинами ( 38). На схеме можно
видеть, что после захоронения под осадочной толщей вулканические постройки
были деформированы вместе с этой толщей, а затем денудированы. Различная
глубина среза повернутых набок древних вулканических конусов позволяет видеть
разнообразные взаимоотношения между горловинами древних вулканов и
окружающими их древними же продуктами извержений.
Аналогичную картину можно видеть в Тувинском прогибе,
где древний вулкан расположен среди девонских (нижний девон — эйфель)
отложений, образующих мощную толщу, состоящую из чередования
красноцветных и сероцветных песчаников, алевролитов и аргиллитов. Этой толще
подчинены сравнительно немногочисленные покровы базальтов и андезитов, а
также вулканогенные породы риолитового ряда, связанные непосредственно с
деятельностью четко обособляющегося и сравнительно хорошо сохранившегося
погребенного девонского Кулбусдашского вулкана.
Риолитовые туфы и вулканические брекчии с подчиненными
им лавовыми брекчиями и флюидальными лавами того же риолитового состава
образуют довольно крупное линзовидное тело в толще осадочных пород, имеющей
крутое, почти вертикальное падение на восток при меридиональном простирании.
Наибольшая мощность линзы вблизи долины р. Енисея, где наблюдается риолитовый
некк, составляет 300 м. Отсюда на север ( 39) мощность пачки вулканогенных
пород резко сокращается и на протяжении около 1800 м уменьшается до 20—30 м. Одновременно грубокластические накопления сменяются мелкообломочными
туфами, кислые же лавы выклиниваются, а затем исчезают из разреза.
Таким образом, продукты деятельности Кулбусдашского
вулкана наблюдаются только в районе, удаленном от некка на расстояние не
более 2 км. Внутреннее строение пачки вулканогенных пород, прилегающих к
некку, изменчиво по простиранию, вследствие чего она имеет
линзовидно-полосчатый облик. Близ некка нижняя ее часть (примерно 150 сложена
вулканическими брекчиями и туфами, верхняя (той же мощности) — лавовыми
брекчиями и лавами. Лавы вверху разреза имеют мощность около 50 м. С удалением от некка вулканические брекчии замещаются зернистыми туфами, лавовые брекчии —
флюидальными лавами, в свою очередь выклинивающимися, вследствие чего через 1500 м к северу от некка относительно мощная и сложно построенная риолитовая толща вырождается в
небольшой прослой мелкообломочных туфов ( 40).
Сложная морфология некка Кулбусдашского вулкана доступна
наблюдению благодаря тому, что вулканическая постройка, с которой он
непосредственно связан, лежит на боку. Это дает возможность изучать
особенности строения вулкана не столько в плане, как это делается обычно,
сколько в разрезе на глубину примерно до 1700 м. Картирование некка позволяет установить, что остатки древнего вулкана, которые в прошлом
располагались под земной поверхностью, представляют сложноветвистое
многоярусное древовидное тело. Полный диаметр его горловины, ранее
непосредственно сообщавшийся с лавовыми излияниями на поверхность, не менее 400 м, но он, вероятно, превышает эту величину, так как часть некка скрыта новейшими отложениями р.
Енисей.
Ограничивающие некк поверхности весьма неровные и в
разрезе дают неправильные извилистые контуры с многочисленными резко
очерченными выступами во вмещающие породы. От основного канала на различной
глубине от прежней поверхности излияний отщепляются три апофизы, образующие
линзовидные пластовые залежи во вмещающей стратифицированной толще. Одна из
апофиз имеет протяженность около 3 км; она образует раздув мощностью до 700 м и расщепляется на две пластовые залежи, которые, выклиниваясь, также раздваиваются на концах.
Две другие апофизы (500 X 200 и 250 X 150 м) имеют более простую морфологию с более или менее согласной верхней границей и неровным нижним контактом.
Коническая постройка Кулбусдашского вулкана подверглась
размыву перед его захоронением под девонской осадочной толщей. Эродированный
конус вулкана, судя по данным о мощности линзы вулканогенных пород в
прижерловой части, имел высоту не менее 300 м и пологие склоны, наклоненные к горизонту под углом 11°. Если учесть, что для построек подобного типа обычны углы
около 30 , то можно реконструировать вероятную первоначальную высоту
насыпного конуса вулкана, в девонское время возвышающегося над основанием,
по-видимому, на 800 м.
Кулбусдашский вулкан интересен не только как пример
древней постройки, захороненной под осадочной толщей и впоследствии вместе с
ней перевернутой на бок в связи с формированием складчатой структуры
вмещающей толщи, но еще и как объект, на котором можно изучить в разрезе
особенности строения корневой зоны такой постройки. Изучая строение некка,
здесь можно как бы заглянуть внутрь вулканической горловины более чем на 1,5 км с учетом высоты частично денудирован- ного конуса и выяснить, что на таких глубинах структуры
пород риолитового ряда, образующих некк, сохраняют обычный облик и не
приобретают вид гранит-порфиров или тем более гранитов.
Таким образом, можно видеть, что для изучения корневых
зон, в которых формировались граниты с характерными для них структурами,
т.е. для изучения субструктуры древних вулканов, представленной гранитами,
необходимо вести наблюдения над срезами вулканических построек, вскрывающих
горизонты, расположенные на глубинах свыше 1,5—2,0 км ниже былого основания
вулкана. Однако в таких условиях гранитные тела, как правило, вследствие
размыва будут встречаться обособленно от связанных с их внедрением продуктов
вулканических извержений. Их совместное нахождение в единой вулканической
постройке будет представлять относительно редкий случай соотношений. Тем не
менее поиски подобных соотношений могут увенчаться успехом, что видно на
примерах древних вулканов Мессума, Эронго и других, наблюдаемых, впрочем, в
условиях несравненно более простых в тектоническом отношении.
Сравнение рассмотренных данных о палеовулканологических
реконструкциях древних вулканов позволяет более или менее наглядно
представить существующие трудности и различные возможности развертывания
соответствующих исследований, основанных на геологическом картировании и
опирающихся на фациальный анализ вулканогенных толщ и иузчение условий их
залегания. Очевидно, что в зависимости от эрозионного среза, структурных обстановок,
возможностей картирования и других условий могут наблюдаться различные
ситуации. В одних случаях, когда эрозионный срез незначителен, что возможно,
в сущности, лишь для современных или очень молодых вулканов, главным методом
реконструкции первичного облика вулканической постройки может служить анализ
преимущественно топографических данных с учетом некоторых наиболее
существенных геологических и морфологических особенностей ее строения. В
других случаях, тем более сложных, чем глубже эрозионный срез, основное
внимание при исследовании должно быть сосредоточено на наиболее полном и
всестороннем изучении геологических, в том числе фациальных, и других данных.
Наибольшие затруднения представляют древние вулканические постройки,
подчиненные круто наклоненным сериям вулканогенных и осадочных пород. Следует
подчеркнуть, что наиболее сложные случаи палеовулканологических
реконструкций, восстанавливающих строение глубинных корневых зон древних
вулканов, могут прдставлять особый интерес, поскольку в таких структурах
вскрываются те части постройки, которые недоступны для прямого наблюдения в
современных вулканах.
Общий ряд вулканических конусов, срезанных на различных
глубинах, достаточно наглядно представляет схема В.В. Донских с соавторами
[45], в которой использованы конкретные примеры изученных ими разнообразных
вулканов Камчатки, Курильских островов, Армении и Центрального Казахстана (
41).
Имеющиеся различные примеры реконструкции первоначальных
форм древних вулканических построек относятся преимущественно к вулканическим
конусам, имеющим вид стратовулканов или шлаковых накоплений. Имеются также
попытки восстановить первичные формы щитовых вулканов [45], но в случае
такого рода реконструкций приходится обращаться к выяснению наклонов,
измеряемых первыми градусами или во всяком случае не превышающими 10—12°.
Между тем такие первичные наклоны восстановить в вулканогенных толщах трудно
даже при небольших деформациях построек, а когда приходится иметь дело с
более или менее сложно дислоцированными комплексами вулканических пород,
возможность соответствующих определений представляется маловероятной или во
всяком случае весьма затруднительной. Существенные трудности возникают и при
реконструкции трещинных зон, питавших в прошлом вулканические поля, так как
из-за неоднократных перекрытий былых трещинных каналов невозможно увидеть их
в условиях спокойного залегания вулканогенных толщ. Лишь кое-где они могут
выступать в виде обособленных или группирующихся в пучки даек более или менее
значительной протяженности. Такие же дайки могут быть обнаружены и в
деформированных толщах. Нередко требуется очень тонкая и детальная система
наблюдений, проводимых в полевых условиях в целях выявления отдельных даек и
дайковых систем, чтобы восстановить трещинные зоны, непосредственно связанные
с покровами, формирующими вулканические поля.
Совсем иначе обстоит дело с системой вулканических плато.
В случае недеформиро- ванных вулканогенных толщ такие плато могут быть легко
установлены по особенностям их морфологии, тогда как подвергшиеся складчатости
вулканогенные толщи далеко не всегда позволяют однозначно решить вопрос,
формировались ли они первоначально как плато, возможно, в сочетании с
щитовыми вулканами в процессе преимущественно трещинных излияний или
представляют результат размыва системы вулканических конусов — стратовулканов
и шлаковых построек. Среди других реконструируемых вулканических построек
особо следует отметить кальдеры, во многих случаях типизируемые по данным о
строении древних, а не современных вулканических объектов. Впрочем, и для
вулканических плато наиболее типичными примерами являются древние, а не
современные вулканические поля, хотя способ образования таких плато лучше
всего выявляется путем сравнения древних плато с современными их аналогами.
|