|
Проблема хронологических
отношений между процессами образования геологических структур и
вулканической деятельностью геологического прошлого относится к
наиболее общим и существенно важным в палеовулканологии. Не случайно именно
этой проблеме уделяли особое внимание не только крупнейшие тектонисты,
например М.М. Тетяев [222] и Штилле [482], но и ведущие петрологии — Тиррель
[497, 498] и Ю.А. Кузнецов [88] , а также металлогенисты, среди которых
первенство в этом отношении принадлежит Ю.А. Билибину [15]. Всесторонний
интерес к этой проблеме объясняется тем, что в хронологических отношениях
между магматическими и тектоническими процессами вскрываются их взаимосвязи и
выясняются общие закономерности развития не только самих этих процессов, но и
сопровждающего их рудо- образования.
Во всех построениях, связанных с разработкой
рассматриваемой проблемы, предполагается, что имеется некая общая схема
тектонической эволюции, которую испытывает каждый участок земной коры,
последовательно переживающий различные стадии геосинклинального развития, а
затем интенсивную деформацию, после чего переходит в относительно спокойное,
"стабильное" кратонное, или платформенное, состояние. Для этой
схемы не имеет значения, как возникла геосинклинальная обстановка. Обсуждение
открывается моментом, фиксирующим некоторое начальное состояние
геосинклинального развития, вслед за которым могут быть выделены средние и
поздние этапы развития, а затем — этап преобразования геосинклинали в
платформу.
Принятая в таком виде схема является очень общей, но она
отвечает такому же весьма общему взгляду, предполагаеющему смену во времени
геосинклинального развития платформенным. Этот взгляд, как известно, лежит в
основе современных теоретических представлений в геологии. Именно данная
схема обычно привлекается к анализу отношений, между вулканической
деятельностью и развитием геологических структур.
Коль скоро геотектоническая последовательность установлена
в таком общем виде, остается только расставить соответствующим образом
вулканические проявления. В итоге изменения в развитии вулканических событий
определяются, в сущности, независимо от хронологии, устанавливаемой
палеонтологическими или физическими методами. Такой способ построения схем
для анализа отношений вулканизма к тектонике заманчив своей простотой и
ясностью, так как позволяет сразу же сопоставить ряд тектонической
последовательности с магматологической, как ее назвал Г. Штилле [268, 482] .
Хорошо известная схема, поясняющая общие черты
взаимоотношений между вулканизмом в широком смысле слова и тектоникой, была
предложена Штилле в 1940 г. и обоснована им различными данными по геологии
Европы и Северной Америки, правда, существенно упрощенными. В схеме не
придавалось значения, например, гранитам, распространенным на платформах,
поэтому Штилле считал, что сиалическому плутонизму орогенических зон
противостоит небольшая группа "вулкано-плутонов", связанных с
германотипной тектоникой "кратонных областей". Однако он отмечал
при этом, что такие гранитные плутоны представляют "нечто иное",
чем плутоны орогенных областей, так как относятся вообще-то к сфере
вулканических явлений. Эта "небольшая группа" сейчас широко
разрослась за счет гранитных корневых зон риолитовых и игнимбритовых
вулканических ассоциаций, встречающихся совместно в кальдерах и
вулкано-тектонических депрессиях. К тому же выводу о широком распространении
внегеосинклинальных гранитоидов приводит, как уже отмечалось, также анализ
тектоники Евразии [220] .
Существенно схематизированным оказался и выделенный Г.
Штилле субсеквентный вулканизм. Вскоре выяснилось, что этот вулканизм не
обязательно наследует сиали- ческие черты предшествующего, по Штилле, геосинклинального
плутонизма и что "субсеквентный этап" вообще крайне сложен.
Поэтому в более поздней работе Штилле [269], специально
посвященной проблеме "субсеквентного вулканизма", он
существенно расширил представление об этом этапе и выделил в нем такие
подразделения, благодаря которым первоначальные ценности и ясность
представления были утрачены. Пришлось признать, во-первых, что субсеквентный
вулканизм может начаться с большим запозданием по отношению к
предшествующему сиалическому плутонизму, равным даже 50 млн. лет, и что
длительность его может охватывать интервал в 50, а иногда и 100 млн. лет
(например, на п-ове Индокитай). Но тогда спрашивается, почему такой вулканизм
следует называть субсеквентным? Во-вторых, выяснилось, что субсеквентный
вулканизм чередуется с сиалическим плутонизмом, иногда неоднократно. Несомненно,
что критика со стороны Бедерке [291], ставившего под сомнение принципиальную
связь плутонизма с орогеническими фазами и отрицавшего возрастное различие
плутонических и вулканических процессов (на эту критику ссылался Штилле),
содействовала такому пересмотру первоначальной схемы.
В-третьих, для того чтобы сохранить понятие о
субсеквентном влуканизме, Штилле вынужден был обратиться к выделению наряду с
вулканическими и плутоническими еще и субсеквентных ассоциаций, которые
должны были, с его точки зрения, характеризоваться по типу пород как
сиалические, по месту и формам застывания — как преимущественно вулканические
(включая вулканоплутоны) , по хронологическим отношениям— как субсеквентные и
по происхождению — возникающие в верхней части земной коры. Проблематичность
выделения такого рода третьего типа ассоциаций несомненна.
Наконец, Штилле пришлось выделить еще
"продленный", или "продолженный", начальный магматизм
(кавычки принадлежат Штилле) . Этот вулканизм представлен, по Штилле,
породами, начальными по типу и происхождению, которые, пережив
геосинклинальные периоды, продолжали формироваться вплоть до момента главной
складчатости, а при известных обстоятельствах и еще несколько позднее. Это
"несколько позднее" Штилле не расшифровал, но привел ряд примеров
(который легко можно было бы увеличить) , показывающих, что одновременно с
гранитными интрузиями в центральной части геосинклинали, в краевых ее зонах
может продолжаться внедрение массивов основных и ультраосновных интрузий,
вслед за которыми в ряде случаев появляется экструзивный базальтовый
вулканизм, обычно незначительный.
Таким образом, в последующих уточнениях Г. Штилле
начальный симатический магматизм, как оказалось, может
распространяться н? интервал времени, в течение которого формируются
гранитные интрузии.
Все эти отклонения заставили Штилле отказаться от
первоначально намеченного строгого канона, включающего разделение
плутонических и вулканических этапов. В работе, относящейся к 1950 г., он говорил уже о разных видах магматизма вообще: начального, синорогенного, субсеквентного и
конечного, а не о сиалическом плутонизме и симатическом вулканизме. В итоге,
схема Штилле утратила свое первоначальное значение в его же построениях.
Схема Штилле столкнулась и с другими противоречиями.
Во-первых, сиалический гранитный магматизм, который Штилле относил к
"синорогенному магматизму ороге- нических фаз", оказывался
связанным не с "орогеническими фазами", а с более поздним
"посторогенным" этапом; этому этапу, который он назвал
"субсеквентным ква- зикратонным", в общем отвечает орогенный этап,
по Хераскову и другим исследователям. Позднее "посторогенное"
образование огромных масс гранитоидов достаточно наглядно подтверждается
геологическими исследованиями, обобщенными в работе Ю.А. Кузнецова и А.Л. Яншина
[89] , специально посвященной вопросам гранитоидно- го магматизма Европы.
Во-вторых, что еще более существенно, благодаря трудам
Н.С. Шатского [263, т. 2] и его учеников была выявлена общая картина
длительного развития складчатых структур, вследствие чего канонизированное
представление о "резкой", как писал Г. Штилле, смене начального
симатического вулканизма сиалическим в связи с кратковременной вспышкой
орогенеза оказалось неадекватным действительным отношениям между процессом
формирования структур и магматизмом. Утратило в связи с этим первоначальный
смысл также понятие "орогеническая фаза", о котором писал Г.
Штилле, так как дано было принципиально новое толкование угловым несогласиям.
В таком новом толковании "угловые несогласия (орогенические фазы)
образуются в результате наложения эпейрогенических движений на
складкообразовательные; складкообразование, идущее на фоне более крупного
эпейрогенического прогибания и, следовательно, седиментации, вызывает
неравномерное накопление осадков в мульдах и на сводах: такое движение,
происходящее на фоне эперогенического поднятия, вызывает денудацию поднятых
складчатых структур" [263, с. 2, с. 5891 .
Следует еще отметить результаты исследований, опирающихся
на определение абсолютного возраста изверженных пород в различных
тектонических обстановках. Для бассейна Моно в Калифорнии, например, Гилберт
с соавторами [352] установили, что вулканизм и деформации в этом регионе были
синхронными, хотя они считают взаимосвязь этих процессов скорее случайной,
чем необходимой. Для области батолита Боулдер в Западной Монтане (США)
Робинзон с соавторами [462] отметили, что вулканизм, складчатость, плутонизм
и разломы проявились после 700 млн. лет структурной и магматической
пассивности и их последовательность не отвечает стандартной схеме вулканизма
складчатость — разломы — внедрение батолитов. Детальные определения
абсолютного возраста пород позволили установить, что все эти события
протекали в течение последних 20 млн. лет мелового периода, причем главная
складчатость, разломы и вулканизм начались в одно и то же время, хотя не
повсеместно и несколько раньше плутонизма. Образование разломов вблизи
батолита предшествовало плутонизму или сопровождало его, а вдали от плутона —
следовало несколько позже внедрений. Разломы прекратились немного раньше, чем
складчатость. Таким образом, рассмотренные процессы были тесно связаны друг с
другом как во времени, так и в пространстве.
В итогехотяи сейчас сохраняются тенденции канонизировать
отношения вулканизма к тектонике, представляя их в виде схем, имеющих
всеобщее значение, тем не менее становится очевидным, что проблема этих
отношений должна разрабатываться на основе изучения реальных хронологических
данных о вулканизме и сравнения с теми данными, которые характеризуют
последовательное развитие геологических структур. Так как земная кора
гетерогенна и в структурном отношении, и по составу, то трудно предполагать
единообразное развитие вулканической деятельности на всем земном шаре даже в
том случае, если тектонический процесс протекает всегда в некоторой
определенной последовательности. Требуются исследования действительно
наблюдаемых отношении между двумя рядами явлений, тектонических и
вулканических, опирающихся в обоих случах на строгие хронологические данные.
Априорные схемы утрачивают свое значение, как только приходится обращаться к
исследованию реальных геологических условий развития тектонических структур и
характерных черт связанной с этим развитием влуканической деятельности.
Вопросы хронологических отношений между вулканизмом и
тектоникой в общем виде рассматривались также Тиррелем [498] в работе,
затрагивающей проблему распространения изверженных пород во времени и
пространстве. В этой работе он представил, в сущности, вариант схемы Штилле и
выделил следующие фазы развития: геосинклинальные — с офиолитовым
вулканизмом, орогенические — с гранодиорит- андезитовыми сериями и
посторогенные — трахибазальтовые и кварц-долеритовые. В отличие от Штилле
Тиррель подчеркивал значение связей между плутоническими и вулканическими
породами на всех этапах развития вулканизма. В остальном в его схеме, как и у
Штилле, вулканическая деятельность сопоставляется с некоторыми общими этапами
развития структур, которые включают длительное геосинклинальное развитие,
быстрый орогенез и посторогенное состояние. В работе Тирреля привлекает
внимание его стремление объединить в единую схему представления о
хронологических и пространственных связях вулканизма с тектоникой. Эта идея,
привлекающая к анализу хронологических отношений также пространственные
закономерности размещения изверженных пород, заслуживает особого внимания,
так как может способствовать дальнейшему прогрессу и более глубокому
пониманию связей между вулканизмом и тектоникой.
Известно, что исследование закономерностей
пространственного размещения продуктов вулканической деятельности обычно
выражается представлениями о "петрографических провинциях" [382]
или о "комагматических областях" [514]. Такие представления
существенно отличаются от рассмотренных выше тем, что их опорой являются
эмпирические обобщения данных о распространении изверженных пород, близких по
некоторым особенностям их состава, строения и возраста. Джадд, например,
понимал петрографические провинции как области, на территории которых
магматические породы в течение данного геологического периода проявляют
некоторые хорошо выраженные особенности минералогического состава и
структуры. Близким является определение Вашингтоном "комагматических
областей". Оба понятия, как и другие, им аналогичные, не включают
представления о развитии вулканизма во времени. Наоборот, строгое применение
этих понятий требует известных ограничений, предполагающих, что определенные
области или провинции могут быть установлены только для сравнительно узких
возрастных рамок. Впрочем, понятие о петрографических провинциях в ряде работ
[86, 100 и др.] рассматривается в широком плане, позволяющем относить к таким
провинциям обширные регионы, подобные Уралу, Кавказу, Крыму и т.д.
Хотя этот подход и схематичен, он тем не менее правильно
отражает существование таких черт развития вулканизма, которые, сохраняя
единообразие или общее сходство, могут прослеживаться на разных этапах
образования геологических структур, в пределах значительных интервалов
времени. Нельзя в связи с этим не обратить внимания на то, что Штилле, в частности,
показал сходство основных черт субсеквентного вулканизма с предшествующим
сиалическим плутонизмом, но в его схеме это единственное подобного рода
указание. Между тем анализ пространственных закономерностей выявляет более
широкий круг связей между различными этапами вулканизма. Имеются различные
виды подобных связей [ 118] , обусловливающие: 1) перманентное, 2) рекур-
ретное, 3) эпигенетическое и 4) эпизодическое развитие вулканизма.
Пернаментное и рекуррентное развитие приводит к
возникновению областей, существенно отличающихся некоторыми типичными чертами
и обладающих различной тектонической природой и размерами.
К областям перманентного развития вулканизма относится, в
частности, Сибирская платформа. В ее пределах длительно развивались процессы
базальтового (траппового) вулканизма, первые проявления которых принадлежат,
как считается, верхнему карбону [159]. Эти процессы завершаются либо в
триасе, либо, как полагают некоторые исследователи, к юре [36] .
Высказываются предположения, что эти возрастные рамки должны быть расширены
за счет более древних проявлений вулканизма, относящихся к девонскому, а
может быть, и к более ранним геологическим периодам [117]. Исследования Е.С.
Кутейникова и В.Л. Масайтиса [90] показали, что на Сибирской платформе имеются
также докембрийские траппы возраста 1000 млн. лет. Во всяком случае очевидно,
что Сибирской платформе свойственно длительное развитие вулканизма,
обнаруживающего устойчивый однообразный базальтовый состав на протяжении ряда
геологических периодов. В абсолютном летоисчислении это развитие продолжалось
свыше 100 млн. лет, даже если не учитывать данные Кутейникова и Масайтиса, а
также имеющиеся указания на возможный девонский трапповый вулканизм
рассматриваемого структурного блока земной коры.
Перманентное развитие вулканизма характерно также и для
некоторых геосинклинальных областей. Примером может служить Урал, своеобразие
которого, как области весьма широкого распространения габброидов и
гипербазитов, хорошо известно. Типичны для этой области также зеленокаменные
спилито-кератофировые формации, а в сериях гранитоидов — плагиограниты.
Разнообразные проявления основного и ультра основного вулканизма составляют
характерную черту Урала и прослеживаются нг протяжении длительных периодов
его существования, по-видимому, от глубокого докембрия до карбона. Таким
образом, и на Урале сравнительно однообразные черть развития вулканизма
непрерывно сохраняются в течение многих сотен миллионов лет.
Столь же устойчив на протяжении ряда эпох состав продуктов
вулканизма в Забай калье, которое С.С. Смирнов с полным основанием считал
классической страной грани тов. Подобно тому, как Урал отличается господством
габброидов и гипербазитов так и Забайкалье выделяется преобладанием различных
гранитоидов. Даже юрские вулканогенные толщи, комагматичные синхронным
гранитам, здесь отличаются прей мущественно дацитовым или дацит-андезитовым
составом и, таким образом, несомнен но относятся к дифференциатам гранитной
магмы. Эти черты для Забайкалья просле живаются на протяжении почти всей достоверно
установленной геологической истории от самых древних палеозойских эпох вплоть
до мелового периода включительно, т.е в течение ряда сотен миллионов лет.
Устойчивое сохранение состава разновозрастных продуктов
вулканизма на протяже нии многих геологических эпох и периодов при почти не
прекращающейся деятельное глубинных магматических очагов приводит к
образованию типичных для различны) областей естественных комплексов
влуканогенных пород или формаций. В целом ж( это и позволяет выделить области
перманентного развития вулканизма.
В областях рекуррентного развития вулканической
деятельности определенные ассоциации пород вновь появляются либо после
значительного интервале относительного спокойствия или полного угасания
магматических очагов, либо после того, как состав продуктов вулканизма в
какой-то существенный по длительности период геологического времени заметно
изменился по сравнению с предшествующим Примером могут служить
среднепалеозойские прогибы Алтае-Саянской области НЕ юге Сибири. В частности,
в Минусинском прогибе преимущественно базальтовые излияния, начавшиеся в
самые ранние эпохи девонского периода, а может быть и в си луре, прекратились
в середине девона, а затем вновь возобновились в несколько инок форме
(базальтовые некки) в пермский и триасовый периоды. Аналогичную картин\
рекуррентного вулканизма представляют некоторые впадины Рудного Алтая, средк
которых подобные же отношения можно установить для риолитовых и риолито-даци
товых излияний девонского и пермского периодов [117]. Примером рекуррентного
развития вулканизма может служить в какой-то мере и Русская платформа с ее
двукратным проявлением базальтового вулканизма в рифее и девоне [164, 229].
Важно отметить, что рекуррентный вулканизм, так же
как и перманентный, ясно указывает на длительное в геологическом смысле
сохранение устойчивого состава глубинных магматических очагов, питающих
вулканическую деятельность определенной тектонической области, а
следовательно, на унаследованное развитие процессов в этой области.
Иными особенностями отличаются области с эпигенетическим
развит и- е м вулканизма. При таком развитии состав продуктов вулканизма
следующих друг за другом эпох оказывается резко различным. Именно этот тип
соотношений, определяющий наложенный характер вулканизма, соответствует
резкой смене состава продуктов вулканической деятельности с внезапным
замещением симатического вулканизма сиалическим плутонизмом. Примеры таких
смен служат обоснованием общих гипо- тетитческих схем развития вулканизма и
считаются общепризнанными, хотя, как это следует из приведенного выше
краткого обзора, такие смены совершенно необязательны даже для типичных
геосинклинальных областей.
В общей системе представлений о развитии вулканизма должно
быть отведено место также таким эпизодическим явлениям, которые отличаются
единичными одноактными или кратковременными вспышками вулканической
деятельности. Их связь с предшествующим развитием может оставаться неясной в
силу таких причин, которые определяются либо огромным интервалом времени,
отделяющим их от предшествующих проявлений, либо крупным пространственным
разрывом, обособляющим такие проявления вулканизма от известных в смежных
областях. В качестве примера можно сослаться, в частности, на вулканы
Нуньцзяна (Мэргеня) или на диабазовые интрузии Крыма.
В целом анализ пространственных закономерностей,
выявляющий многообразие связей между различными этапами вулканизма, приводит
к выводу о том, что идеальные схемы его эволюции во времени, подобные
предложенной Г. Штилле [268], не могут быть приняты в качестве эталонов,
имеющих всеобщее значение. Поэтому дальнейшее исследование в области изучения
общей эволюции вулканизма не следует ограничивать узкими рамками разбора
возможных приложений таких идеальных схем. Наоборот, необходимо направить эти
исследования на изучение действительных связей между различными этапами
развития геологических структур и вулканизмом и на выявление таких отношений,
которые определяют унаследованный или наложенный (эпигенетический) характер
вулканизма и учитывают при этом явления рекурренции, а также возможную роль
эпизодических процессов.
Определение унаследованных черт в развитии вулканизма
представляется особенно важным. Закономерное и в ряде случаев совершенно
очевидное перманентное или рекуррентное развитие вулканизма прямо указывает
на устойчивое сохранение почти неизменного состава глубинных магматических
очагов, расположенных в верхней мантии Земли.
Неодинаковый состав длительно существующих магматических
очагов, сосредоточенных в пределах различных крупных структурных элементов
земной коры, определяется, очевидно, неоднородным строением верхней мантии в
горизонтальном направлении. Поэтому данные об унаследованном развитии
вулканизма в течение ряда геоло- -ических эпох на обширных территориях,
представляющих крупные геологические ;труктуры, могут быть привлечены к
исследованию латеральной изменчивости состава зерхней мантии Земли.
|