Омеханизме внедрения траппов на сотни километров
УДК 551.263.036/038:551.2
? Апанович И.А., 2011
И.А. Апанович. ОАО «Гравиметрическая экспедиция № 3»
О МЕХАНИЗМЕ ФОРМИРОВАНИЯ МЕЖПЛАСТОВЫХ ИНТРУЗИВОВ ОСНОВНОГОСОСТАВА
Строение осадочного чехла, содержащего широкие межпластовые интрузивы (силлы), не представляется сложным. Тяжелее распознать закономерности формирования таких тел. Породы, объединяемые в эффузивно-лавовую фацию, накапливаются в большинстве случаев в отрицательных формах дневного рельефа – в котловинах, на опущенных приразломных поверхностях.
Чередование прослоев эффузивов и осадочного материала отражает прерывистый во времени, но понятный процесс главного вулканизма. Сложнее обстоит дело с веществом, относимым к интрузивной фации. «Большинство интрузий размещается в верхних горизонтах чехла, в палеозойских и раннемезозойских отложениях. В более глубоких горизонтах пластовые интрузии развиты незначительно, в том месте преобладают довольно редкие трещинные интрузии.
Глубина формирования интрузий образовывает 3 км и менее (в большинстве случаев около 1-1,5 км)» [8].
На Сибирской платформе в пределах Бахтинского мегавыступа из 38 пробуренных глубоких скважин в десяти суммарная мощность долеритовых силлов, вскрытых в нижне-среднепалеозойских осадочных толщах, образовывает 300 и более метров. К примеру, согласно данным бурения скважины «Моктаконская-4» в промежутке от 383 (кровля верхнесилурийских толщ) до 2334 м (подошва литвинцевской свиты среднего кембрия) зафиксировано 10 пластовых тел долеритов.
Мощности их составляют от 10 до 271 м, осадочных нижне-среднепалеозойских пород – от 5 до 232 м. Полагая межпластовые тела одновозрастными и значительно чаще пермско-триасовыми, мы вынуждены представить похожий на правду механизм глубинного послойного внедрения вещества на громадные расстояния (много километров). Как растолковать формирование и проникновение расплава протяжённых маломощных тел в уже существующие толщи без утраты тепловой энергии?
Отсутствие приемлемого механизма процесса в арсенале исследователей – следствие абсолютизма. Не обращая внимания на ограниченность применения способа актуализма (а тем более униформизма) в познании эволюции планеты, считается, что «единственной областью, в которой актуалистический способ был самоё применимым и самоё эффективным, есть область осадко- и породообразования, т. е. литология» [3]. Как это правильно, поскольку экстраполирование условий и механизмов протекания геологических процессов требует наличия объективной информации об эволюции всей совокупности.
К примеру, реально ли внедрение базитового расплава по солевым горизонтам? Пластичность солей возрастает при действии громадных литостатических нагрузок. Способна ли соль с температурой плавления при обычном давлении всего 772 ?С к переходу в расплав при действии магмы?
Характерная обратная зависимость в мощностях солевых прослоев и траппов (согласно данным глубокого бурения) отмечалась ещё раньше. Разбирая распространение нижнепалеозойских солей в области Бахтинского мегавыступа и одноимённого прогиба, Н.Н. Дашкевич (1996 г.) отмечал закономерное уменьшение мощности солей в области повышения мощности траппов.
При более тщательном анализе подобное соотношение выявляется и в других районах Сибирской платформы (Яркая площадь глубокого бурения, Иркинеево-Катангский мегавал). Но осуществление экзотермических реакций, поддерживающих совокупность в активном состоянии, без достаточного количества кислорода фактически нереально.
Одновременно с этим направляться подчернуть, что не существует надёжных информации о различиях в вещественном составе долеритов эффузивно-лавовой фации и организованных при замещении расплавом солей. Удалённые от солевых прослоев долериты макроскопически практически аналогичны приконтактовым разностям. Действительно, соли в таких сочетаниях смогут чаще быть гигантокристаллическими (по данным бурения скважины «Богучанская-1»).
Логичнее представить такие структурные изюминки температурным действием на отлагающееся в солеродном бассейне вещество. В скважине «Нижнетунгусская-4» 160-метровый силл перекрывается 70-метровым пластом каменной соли (без всякого плавления) на контакте бельской и булайской свит нижнего кембрия (материалы С.Н. Прусской, 2008 г.).
По-видимому, кое-какие межпластовые магматические тела смогут быть сингенетичны осадочным отложениям данного уровня.
Значит, в случае если интрузивные траппы разных уровней локализации – разновозрастные объекты, направляться искать обстоятельство разделения их количеств в различиях условий формирования. Среднепалеозойские главные породы интрузивной фации уверенновыделены и охарактеризованы лишь в разрезах, дешёвых изучению. «Силлы долеритов и габбро-долеритов мощностью до 120 м обширно развиты в низовьях рек Громадной Патом и окружающих и Чара районах, где они прорывают отложения кембрия, силура и ордовика, участвуя в сложных складчатых структурах, появившихся не ранее среднего палеозоя» [8]. Как магматическое вещество прорывает замечательные осадочно-метаморфизованные толщи?
Не обращая внимания на трудности в отыскивании правдоподобного механизма формирования трапповых тел, самые реальным на данный момент подходом можно считать привязку районов интенсивного базитового магматизма к территориям большой геодинамической активности, где в своё время осуществлялось сотрудничество мантийных и литосферных весов, соответственно могли работать разновозрастные тороидальные мантийные структуры [1]. Но никакие неспециализированные рассуждения не избавят исследователя от необходимости показа в подробностях механизма сотрудничества. Исходя из этого направляться увязать в единую совокупность три разноплановых момента, характеризующие изучаемый процесс.
1. В каких условиях на огромных площадях сформировались силлы разной мощности, локализованные на данный момент в карбонатных либо терригенных отложениях?
2. Каков настоящий физический механизм подъёма существующей осадочной толщи, в которую попадает базитовый расплав (либо замещения им отдельных слоёв)?
3. Из-за чего довольно часто уменьшена суммарная мощность силлов в районах, где увеличены мощности соленосных отложений?
Первый момент в отечественном перечне подразумевает выяснение палеогеографической обстановки в эру траппового магматизма. На данный момент излияния главных лав изучаются в Исландии и в пределах Гавайских островов в обстановке, которую возможно характеризовать и как субаэральную, и субаквальную. Ни о какой обширности ареалов этого магматизма обращение идти неимеетвозможности.
Пермско-триасовый магматизм Тунгусской синеклизы, либо палеогеново-четвертичные излияния толеитовых базальтов Северной Америки проявились на площади в много тысяч квадратных километров. Из этого сравнения направляться, что географическая, а правильнее – геодинамическая ситуация былаизменена.
Геологам малоизвестны случаи, в то время, когда в осадочном ранне-среднепалеозойском чехле выделялись бы замечательные широкие туфолавовые толщи, схожие с таковыми образованиями Сибири, Индии либо Американских континентов. Иначе, только в единичных случаях (и чаще в виде даек) в составе пермско-триасовой туфолавовой толщи Сибири среди базальтов исследователи выделяют маломощные тела габбро-долеритов [4; 5].
Вправду, совсем не фантастично выглядит проникновение в раннем триасе расплава из субвертикальной территории разлома в отслаивающиеся при тектонических подвижках раннепалеозойские слои чехла. Но расстояния наряду с этим постоянно составляют всего лишь первые километры, реже десятки километров. По-видимому, широкие тела пластовых габбро-долеритов и отдельные трещинные тела главного состава однако как правило поделены по времени образования.
В итоге, мы можем высказать предположение, что нижне-среднепалеозойские межпластовые интрузивы были организованы в условиях слабо расчленённого рельефа, а также в обстановке, мешающей осуществлению интенсивной эффузивной деятельности.
В качестве настоящего физического механизма внедрения магмы в первой половине 30-ых годов двадцатого века Ф.Ю. Левинсоном-Лессингом (совместно с А.С. Гинбергом и Н.Л. Дилакторским) была предложена догадка образования силлов при помощи обмена местами магмы с отслаивающимися и опускающимися пачками осадочных пород. Построения прекрасно растолковывают обрушение в расплав больших глыб-ксенолитов вмещающих пород.
Одновременно с этим, тяжело представить отслаивание, погружение в расплав и довольно часто существующий не сильный термальный контактовый метаморфизм маломощных и огромных по площади (тысячи квадратных километров) слоёв. Были и другие догадки, не лишённые «не сильный мест», и касающиеся в основном неспециализированного механизма поступления глубинного магматического вещества в верхние горизонты коры.
В случае если вычислять, что продвижение расплава по плоскостям напластования с формированием 10-метрового по мощности широкого силла безбыстрой утраты тепловой энергии и прекращения перемещения физически выглядит неправдоподобно, значит, действительность данного процесса практически нулевая. Остаётся предположить, во-первых, что базитовый расплав поступал из формирующихся расколов протолитосферы, но ещё при отсутствии многокилометровых перепадов дневного и подводного рельефа.
Во-вторых, направляться допустить возможность сотрудничества поступающего в раннем фанерозое базитового расплава с карбонатно-галогенно-терригенным осадочным веществом в виде гелеобразной массы. Большую роль в составе для того чтобы геля имели возможность играться вода, хлор, натрий, четырёхокись серы. Эти вещества выступают в качестве «сверхплавких компонентов осадочных пород Карру» [11].
Довольно часто наблюдающееся переплавление пород, вмещающих триасово-юрские долериты провинции, авторы растолковывают большим содержанием жидкой фазы в боковых породах. Они уверены в том, что «совершенная масса, складывающаяся из круглых зёрен, имела возможность бы стать мобильной в том случае, если бы 26 % её количества составляла жидкость».
Значит, осадочное (и вероятно уже прогретое) вещество для того чтобы состава воображало необычный расплав, участвующий во сотрудничестве. Верхний слой поступившего базитового расплава на громадной площади скоро охлаждался, в следствии чего в один момент формировался контактирующий пласт осадочных пород, участвующих в первичной литификации. Главным породообразующим причиной наряду с этим являлась температура.
Следующая порция расплава из-под сформировавшегося экрана изливалась на уже литифицированные отложения. На их мощность воздействовали как поверхностные факторы (толща гелеобразных первичных осадков; неоднородность их плотности, определяющая степень плавучести; параметры водной массы), так и глубинные (интенсивность магматической деятельности).
В самая простой ситуации над поступающим расплавом второй фазы постоянно оказывался всплывший низкоплотный осадочный гель, и процесс литификации повторялся. При стремительной кристаллизации засолонённого геля формировались гигантокристаллические породы.
Появившееся элементарное переслаивание (магма-осадок) совместно с водой стало играть роль экрана, мешающего эффузивной деятельности. По-видимому, отсутствие эффузивов в таких толщах имеется следствие и изюминок параметров магматического расплава.
Расплав, организованный в приповерхностных слоях ещё горячей, но маломощной протолитосферы, мог быть разогретым, но очень выдержанным в отношении перепадов давления. (Температуру корректнее воображать как следствие давления, определяемого силами тяготения). Существование стабильных давлений свидетельствует, что магма содержит мало летучих компонентов. Предположение об образовании чисто долеритовых силлов из дегазированного расплава было сделано ещё во второй половине 30-ых годов двадцатого века В.С.
Соболевым [10]. Так как полурасплавленное вещество глубин планеты при равномерном давлении довольно стабильно. «Только резкое снятие давления в ограниченном количестве заставляет устремляться в том направлении газы из области, где давление выше. Газы отжимаются в область понизившегося давления, и расплав бурно вскипает». Данное утверждение выглядит очень логично, оно не противоречит повседневным наблюдениям.
Действительно, в следующей цитате представлены хорошие выводы пара иного содержания. «Но в случае если давление значительно уменьшается, к примеру при проникновении и разрыве пород зияющей трещины к поверхности, то газы, растворённые в магме под большим давлением, начинают переходить в обычное газообразное состояние, что сопровождается большим повышением их количества… При разгрузке давления в условиях неожиданного возрастания количества они приводят к вспениванию магматического расплава и поднимаются кверху, захватывая его с собой. Постоянное уменьшение давления при подъёме усиливает данный процесс подобно цепной реакции» [9].
Какая между высказываниями отличие? В первом утверждении отсутствует несоответствие в отношении экспериментально установленного явления перехода веществ при больших давлениях в более плотные их модификации, в которых мало низкоплотных составных частей. Из второго хорошего вывода направляться, что проявления вулканизма имеется следствие существования всего лишь немногих предельно сжатых молекул воды и других газов, многократно увеличивающих собственный количество при снятии давления.
Более настоящей представляется первая модель процесса, которая не подразумевает существование некой изолированной совокупности, а основана на настоящем трансформации особенностей взаимодействующей материи. С применением этого механизма удаётся несложнее растолковать не только довольно часто встречаемое переплавление осадочных пород, что «есть одной из самые интересных и, к тому же, таинственных изюминок» [11].
Авторы отмечают факт весьма редкой встречаемости тридимита среди спёкшихся осадочных пород провинции, не смотря на то, что температура перехода кварца в тридимит всего 870 °С. В итоге, сложные трансформации магматических и осадочных пород провинции случились в основном «под действием жидкой среды, включавшей как магматические эманации, так и поровые жидкости осадочных пород». «Обширно распространённое переплавление осадочных пород долеритами Карру находится в превосходном несоответствии с уникальностью явлений ассимиляции… Обрисованные нами случаи чистого плавления осадочных пород, по-видимому, обусловлены в основном легкоплавким характером последних, чем большой температурой магмы» [11]. Иными словами, действию магмы на этом этапе формирования осадочного чехла довольно часто подвергались не простые осадочные толщи, а полужидкая масса, сконцентрированная в широких небольших морских бассейнах.
Учёт настоящей геодинамики на раннем этапе формирования осадочной оболочки предполагает более сложный процесс сотрудничества земных весов. Поступление магматического расплава сопровождалось вертикальными подвижками, потому, что в палеозое начала формироваться двухслойная структура планеты [2].
Результатом этого явилось интенсивное разрушение образующихся материков и поступление в бассейн громадного количества осадочного материала, участвующего в образовании «геля-расплава», а в итоге – «долеритово-осадочных» палеозойских толщ. Быть может, на протяжении для того чтобы процесса, в то время, когда термальному действию подвергалось и осадочное, и вулканогенное вещество, формировались карбонатно-кремневые прослои, и плотные массивные известняки.
В больших масштабах охарактеризованный механизм функционировал и в позднем палеозое. Пермские долеритово-осадочные толщи Горного Таймыра – самоё яркое подтверждение этому.
Отметим ещё один принципиальный момент, следующий из построений. «Термально-осадочный» механизм накопления фанерозойских пород требует пересмотра протяжённости этапов формирования таких толщ. Трёхкилометровый по мощности чехол платформ при лавинообразном поступлении литификации и обломочного материала его при прогреве магматическим расплавом имел возможность сформироваться весьма скоро. Из материалов изучения траппов северо-запада Тунгусской синеклизы направляться, что туфолавовая толща мощностью 2500 м была организована всего за 600 тысяч лет [6].
В провинции Карру обширно распространены ассоциации главных и кислых пород, организованных из относительно маленьких по количеству интрузий базальтовой магмы. Считается, что кислые разности не являются продуктом кристаллизационной разделении магмы главного состава. Самый полно лишь сотрудничеством исходного расплава с окружающим веществом, содержащим «плавни», разъясняется вся последовательность базитового магматизма провинции.
Вправду, существует возможность, что морские бассейны этого периода имели возможность иметь далеко не равномерную солёность. Натрий, калий, хлор, окисленная сера в больших количествах поступали не только по разломам из приповерхностных магматических очагов. В массовом количестве они выносились с первичных материков, временно обогащая прибрежные водные веса и содействуя дифференциации условий осадкообразования.
Иначе, при продвижении в шельфовой области к прибрежной территории быстро ухудшались условия поступления магматического расплава, но ситуация помогала накоплению соленасыщенных отложений. В немного поднятых мелководных бассейнах отлагалось больше солей, но меньше формировалось межпластовых интрузий главного состава (рисунок).
Закономерная сообщение траппового магматизма с динамическим развитием литосферы, с изюминками палеогеографической обстановки изучаемого периода видна на примере формирования траппов Декана (Индия). Большая разделение базитового материала, наличие тел различной морфологии (экструзии, дайки) отмечаются только для запада полуострова.
Тут в полной мере могла работать тороидальная мантийная структура, в зоне сотрудничества которой с литосферой появились разнообразные магматические объекты [2]. «В следствии изучения полного разреза лавовой толщи в пяти районах Индии выявляется направленное развитие магматического очага, давшего начало трём толщам лав (на каковые в Индии дробят всю эффузивную толщу), – от довольно более кислых внизу (более богатых щёлочами и водой) к более главным вверху, – обогащённым магнезией и СаО, что в полной мере соответствует и сибирским траппам» [7]. Мы видим, что большие трансформации расплава случились на начальной стадии, в то время, когда во взаимодействующих породах находилось предельное число активных веществ, а основное – воды. Чем больше степень начальной литификации пород, вмещающих расплав, тем больше «нормальность» долеритов в базитовых прослоях.
Неприятность нефтегазоносности долеритово-осадочного чехла актуальна для Сибирского региона. Таначинская и Моктаконская залежи углеводородов (УВ), найдены в пределах Бахтинского мегавыступа. Реально ли влияние рассмотренного механизма формирования чехла на образование нужного ископаемого.
При неком среднем содержании органического материала в осадочной взвеси благоприятные для генерирования углеводородов толщи должны характеризоваться большой мощностью и не самой большой толщиной прослоев магматического вещества. В аналогичных условиях к моменту окончания формирования вышележащих «толщ-экранов» поступление флюидов из «нефтематеринских» прослоев могло быть достаточно интенсивным.
Разумеется, не самые лучшие условия в этом замысле направляться ожидать для низов долеритово-осадочных толщ. Многократная активизация магматизма приведёт к интенсивному метаморфизму углеводородов и органики, мигрирующих в вышележащие коллекторы.
Как показывает бурение, в строении настоящих разрезов имеется неспециализированные черты. В первом приближении Таначинская газовая залежь сформировалась в верхах приблизительно 900-метровой амагматичной толщи. В её основании залегают два силла неспециализированной мощностью 137 м (скв. Тнч-1).
Углеводороды Моктаконского нефтегазоконденсатного месторождения сконцентрированы в отложениях более широкого диапазона глубин, но кроме этого приурочены к подобным «бездолеритовым» слоям мощностью 957 м (скв. Мкт-2). В основании толщ-коллекторов кроме этого вскрыты межпластовые интрузивы, имеющие мощности (снизу вверх) 83 и 32 м.
Восточнее в 2010 году выполнены геофизические изучения по региональным профилям «Алтай – Северная Почва» и «Скв. Хш-256 – р. Мойеро». В числе решаемых задач – определение северной бассейна и границы.
Значит, тут кроме этого должна быть показана закономерность «больше солей – меньше траппов». Сходу напомним, что из-за громадных глубин (5-10 км) информация о строении чехла не полностью надёжна. Информации о мощности вскрытых в нижнекембрийских отложениях силлов, и о наличии солей в кембрийских толщах очень мало. Палеогеографическую обстановку на данный период расшифровать сложно.
Однако, существует закономерность в распределении трапповых тел верхней части нижнепалеозойского чехла. Большинством скважин района вскрыты раннеордовикские силлы. Характерно, что их мощность (в метрах) при продвижении к северо-западу в область больших прогибаний коры возрастает: Хошонская-256 (0); Моровская-1 (22); Усть-Илимпейская-251 (102); Илимпейская-1 (269); Кислоканская-1 (262); Вивинская-1 (253). В юго-западном секторе района Туринская опорная скважина вскрыла в среднеордовикских толщах всего 20 м траппов, но в верхнеордовикских 322 м.
В районе юго-восточного борта Курейской синеклизы вскрыть осадочный чехол большой мощности исследователи постарались бурением скважины «Кочечумская-2». Действительно, забой остановлен в среднеордовикских толщах. В 436-метровой «ордовикской толще» траппов нет.
Но «силурийский разрез» представлен в основном карбонатными породами мощностью 641 м, и межпластовыми интрузивами, на каковые приходится 685 м. Разумеется, в первой половине палеозоя масштабы формирования траппов закономерно изменялись и в геологическом пространстве, и во времени.
Установление смены соленасыщенных толщ бессолевыми отложениями подразумевает закономерное изменение в прошлом геотектонической обстановки в изучаемом регионе. Это база любых тектонических построений. Имеется надежда, что предложенный механизм формирования широких межпластовых интрузивов главного состава как один из вариантов, окажет помощь в ответе непростой задачи изучения истории формирования и глубинного строения коры геологических структур.
ЛИТЕРАТУРА
1. Апанович И.А. Гравитация. Прошлое, будущее и настоящее всегда движущегося мира.- Красноярск, 2006.- 160 с.
2. Апанович И.А. Геодинамика. перспективы и Проблемы.- Красноярск, 2010.- 230 с.
3. Геологический словарь.- М.: Недра, 1978.
4. Дараган-Сущов Ю.И. на данный момент вулканизм северо-востока Тунгусской синеклизы//Геология и геофизика, 1985, № 5.- С. 36-43.
5. Домышев В.Г. Пирокластические толщи, тектоника и трапповый вулканизм юго-востока Тунгусской синеклизы.- Новосибирск, 1974.- 118 с.
6. Линд Э.Н., Бакшт Ф.Б. Петрофизические изучения в КНИИГиМС//Геология и нужные ископаемые Центральной Сибири.- Красноярск, 1997.- С. 394-420.
7. Лурье М.Л. Краткий обзор докладов по траппам Декана на XXII сессии Международного геологического конгресса в Дели в декабре 1964 г. В кн. Петрология траппов Сибирской платформы.- Л.: Недра, 1967.- С. 16-19.
8. Минерагения Сибирской платформы/Ю.Г. Старицкий, Е.А. Басков и др.- М.: Недра, 1970.- 208 с.
9. Раст Х. вулканизм и Вулканы.- М.: Мир, 1982.- 344 с.
10. Соболев В.С. Петрология траппов Сибирской платформы.- Л., 1936.- 224 с.
11. Уокер Ф, Польдерварт А. Долериты Карру Южно-Африканского Альянса.- В сб.: петрография и Геология трапповых формаций (перев. с англ.).- М.: Изд-во Зарубежной литературы, 1950.- С. 8-182.
О механизме формирования межпластовых интрузивов главного состава
Образование широких межпластовых тел главного состава (траппов) представлено как сотрудничество осадочного и магматического вещества. Гелеобразные осадочные веса концентрировались в придонной части мелководных морей с маломощной литосферой. При сотрудничестве магматического расплава с гелеобразным осадочным веществом на громадной площади происходила стремительная литификация осадочных слоёв и охлаждение силлов.
В прибрежных районах (с более замечательной литосферой) магматическая деятельность была затруднена, и тут из обогащённого солями геля формировались галогенные отложения. Главные слова: базитовый магматизм, траппы, геодинамика, соленосные отложения, термальный метаморфизм.
About mechanism of the intrusive basic composition formation
One represented the formation of vast interstratal bodies такжеbasic composition (of trapps) as interaction of sedimentary and magmatic material. The jellous sedimentary masses concentrated in the benthonic part of shallow seas with a thin lithosphere. The interaction of a magmatic melt with a jellous sedimentary material resulted in a rapid lithification of sedimentary layers and sills, cooling over a large area. Magmatic activity was difficult in the nearshore regions (with a thicker lithosphere), and here it was formed halogenic deposits from a salt-enrichmented gel.
Keywords: basite magmatism, trapps, geodynamics, salt-bearing deposits, thermal metamorphism.
Апанович Иван Александрович.
Ведущий геофизик. Начальник тематической группы «Поиск».
ОАО «Гравиметрическая экспедиция № 3».
Красноярск. Тел. раб. (391)226-33-95
E-mail: fenomenivan@mail.ru
