Геология и вулканизм трапповой формации Сибирской платформы

Состав трапповой формации

При всём разнообразии в составе Сибирской трапповой формации преобладают толеитовые долериты, на западной окраине формации распространены более кислые магмы с содержанием кремнезёма до 53%, на севере, в Норильском районе, наоборот распространены троктолитовые разности. Спорадически подобные разности встречаются и далее на восток. В составе формации известны лавовые потоки сульфидов и магнетита. Установлены многочисленные выбросы фельзитовых туфов из отдельных жерл прикратерной фациальной зоны палеовулканов. Эта странность показывает на сходство пермского вулканизма Сибирской платформы с современным вулканизмом Исландии, где кислые вулканиты составляют 5—6% от общего объёма изверженных пород. Состав формации дополняют угленосные обломочные вулканические породы – вулканотерригенные, которые составляют чуть ли не её половину.

Вулканотерригенные горные породы

Вулканические извержения, будь то на Камчатке или в Андах, сопровождаются обилием обломочной (вулканотерригенной) массы. Вулканотерригенные образования широко распространены и в трапповой формации Сибирской платформы. Почти сто лет они принимались геологами за морские осадки и расчленялись на свиты, которые, якобы простирались на тысячи километров. На самом деле, на континенте каждый вулкан в процессе роста (около 30-ти тысяч лет) и полного разрушения (1—2 млн. лет) создавал в своих окрестностях стратифицированный шлейф отложений, мощность которых, по данным Е. Ф. Малеева [9], может достигать 600 метров и распространяться на 30—40 км. В стратифицированных толщах обычны лавовые потоки, принимаемее геологами за пластовые интрузии, и различны туфы. Естественно, протяженность лав и слоев туфов тоже ограниченна. Формирование всей толщи мощностью от 300 до 1300 м есть результат извержений на одной территории нескольких поколений палеовулканов. Время извержения агломератовых (немых) и первых туфов определяется по данным палинологии и палеонтологии, собранным в стратифицированных в вулканотерригенных отложениях.

Среди вулканических обломочных пород выделяются элювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные и эоловые разности. Их первичное вулканическое происхождение подтверждается тождеством акцессорных минералов в изверженных в долеритах и туфах центральных районов изучаемой территории, что исключает проблему поиска источников областей сноса терригенного материала формации в целом.

К элювию по геологическим наблюдениям относятся некоторые аргиллиты, ископаемые почвы и залежи каменного угля, указывающие на глубокое химическое и физическое выветривание вулканитов в паузах между природными пароксизмами – извержениями, пыльными бурями, активной тектоникой. Условно к элювию можно отнести автохтонные (непереотложенные после извержений) агломератовые туфы прикратерной фациальной зоны. Такие часто спёкшиеся туфы являются вертикальным стержнем конусовидной вулканической горы. Достаточно хорошо они выделяются визуально в маршрутах, а также повышенной магнитностью. Пепловые туфы, выпадающие в радиусе 10—15 км от центра извержения многометровыми слоями, также сохраняются в первозданном виде без последующих перемещений.

К делювию относятся брекчии осыпей, отложения селей с шаровидной отдельностью. Мелкообломочная брекчия (щебенка) обычно залегает слоем до 0,5 м на долеритах и сверху перекрывается ископаемой почвы. К делювию условно относятся туфы промежуточной фациальной зоны, т.е. осыпи склонов вулканических построек и дальние выбросы при извержении. Для делювиальных туфов свойственна слабая магнитность. Степень магнитности приблизительно можно определить в полевых маршрутах, более точные измерения мы проводили в палеомагнитных лабораториях.

Пролювий – редкие обнажения конгломератов, отложений бурных потоков, среди туфов или песчаников. Галька преимущественно фельзитов плохо окатана, имеются крупные обломки кварца, кварцевых песчаников, редко известняков.

Аллювиальные осадки озер и речек в составе стратифицированной толщи трапповой форма отличаются чётким разделение песчаников и аргиллитов, т.е. отмытостью песков от глины, что исключено в элювии и делювии. Вместе с тем аллювиальные песчаники обогащены акцессорными минералами, которые обнаружены в протолочках долеритов и туфов.

Эоловые осадки в толще стратифицированных вулканотерригенных образований распространены достаточно широко, но до сих пор остаются незамеченными при геологических работах. По некоторым косвенным данным, они имеются на пространствах между долинами Ангары и Подкаменной Тунгуски. В среднем течении р. Суринды (со слов начальника геологической партии) по профилю скважин в 1969-м году получен разрез – переслаивание песчаников и пепловых туфов, что возможно только при извержениях туфового вулкана в пустыне. Мощность слоёв от трех до пяти метров, мощность разреза около 100 м. На правом берегу Подкаменной Тунгуски, в пяти километрах ниже устья р. Тэтэрэ, крупнозернистые неслоистые песчаники пеляткинской свиты, пермский возраст которой подтвержден сборами в этом же месте ископаемой флоры, перекрывают допермский конус туфового палеовулкана. Ниже пос. Ванавара, на Чамбинском пороге, в песчаниках той же свиты залегает глыбовый лавовый поток с ископаемой почвой под ним. Пеляткинская свита в этой точке залегает на пермских вулканотерригенных отложениях.

1 – На берегу Подкаменной Тунгуски на этом стратиграфическом уровне пеляткинская свита эоловых песчаников залегает на туфовом вулкане. 2 – в скв. 501 в основании вскрыты два слоя фельзитовых пепловых наземных туфов мощностью 15 и 10 м. 3 – в скв. 504 почти у основания вулканической толщи вскрыты агломератовые туфы мощностью 10 м. 4 – Стратиграфическое положение. На Чамбинском пороге глыбовый поток долеритов залегает на пермской почве, на пеляткинской свите.

Наиболее вероятно, что пеляткинская свита в данном случае сложена песками пермской пустыни, расположенной над уровнем моря на высоте не менее тысячи метров. О широком распространении пустынь в стране пермских вулканов могут свидетельствовать многочисленные (более 20-ти) сборы пермской флоры. Во всех точках, в бургуклинской, пеляткинской и дегалинской свитах, палеонтологами определено 10—12 видов растений. Только в одном случае в бургуклинских песчаниках определены два новых вида. При обилии сборов ни в одной точке не упоминаются условия захоронения растений, нет сведений ни о почве, ни о корневой части растений. Нет упоминаний и о лёгком окрашивании ржавчиной вмещавших их осадках. Да и о самих осадках нет ни слова. Скорее всего, захоронения – заметённые вихрями ветра сухие растения типа перекати поле. Таким образом, вся стратиграфия с расчленением «пермских осадочных угленосных отложений» на свиты не выдерживает критики, т.к. аккумуляция стратифицированных толщ завершается уже максимум через два миллиона лет после первых извержений вулканов.

Обязательным атрибутом разрезов отложений стратовулканов являются лавовые потоки и, редко, покровы. Лавы изливаются при этом через боковые прорывы в основании центрального конуса. Первые 3—5 км лава течёт по тоннелю в собственной туфовой постройке. Геологами эта извергающаяся магма рассматривается как внедрение силла. Далее лава волнистого или глыбового типа растекается по поверхности шлейфа собственного вулкана и иногда за его пределы. Последующими извержениями, возможно после перерыва в тысячу лет, лава перекрывается обломочными наносами и предстаёт перед геологами как внедрившийся силл. В теоретической геологии силы, т.е. послойные интрузии, известны, но как исключительная форма геологического объекта. В Сибирской трапповой формации их нарисовали сотнями на каждой карте, при этом «внедрялись» пермские послойные интрузии (триасовый магматизм не имеет подтверждений) в пермские рыхлые и слабо сцементированные отложения. Практически все такие «силлы» стокилометровой протяженности имеют массу признаков эффузивов [3].

Формирование вулканогенной формации на поверхности Земли, как и в других странах вулканизма, сопровождалось глубинными процессами, которые определили излияния в ряде случаев лав рудных, метаморфизм, метасоматизм и гидротермальные преобразования в приповерхностных и поверхностных горных породах. Все эти проявления, происходившие на одной территории, и есть вулканизм.

С вулканизмом косвенно связано образование Тунгусского угольного бассейна. Не случайно вулканизм и угленосность совмещены во времени и на одной территории. Основную роль в углеобразовании сыграли тёплый климат и плодородная почва, посыпаемая миллионы лет вулканическим пеплом, который служит прекрасным удобрением. Каменные угли фиксируют длительные перерывы извержений палеовулканов, свидетельствуют о континентальном (наземном) формировании трапповой формации.

Общепринятые представления о структурном положении трапповой формации Сибирской платформы в Тунгусской синеклизе противоестественны. По этой причине формация исчезла с геологических карт. В пределах самой формации за поднятия принимаются отрицательные формы пермского рельефа, где накапливались обломочные продукты вулканов. Подобная трактовка тектоники была проверена буровыми скважинами и отвергнута еще к 1983-му году.

Всюду в мире вулканизм приурочен к поднятиям. В частности, Диканьские траппы занимают плато Декан, долериты Карру возникли на одноимённом плато. Приведенные выше протерозойские и кембрийские траппы расположены на поднятиях. На поднятии, возникшем на месте инверсии кембрийской синеклизы, находится и Сибирская трапповая формация. Её фундаментом повсеместно оказываются карбонатные соленосные отложения, разбитые на горсты и грабены в пермском периоде и, видимо, в триасе. По самым приблизительным расчётам, объём всей изверженной массы во время платформенного вулканизма превышает 150 тысяч кубических километров с середины каменноугольного периода до конца пермского, т. е. за 80 млн. лет.

Литература:

1 Ван А. В., Матухин Р. Г. Продукты эксплозивного вулканизма в девонских отложениях северо-запада Сибирской платформы. //Труды СНИИГГиМС, серия «Литология и геохимия», вып.91. -Новосибирск, 1969.

2. Карпов Г. П. Вулканотерригенные породы Сибирской платформы//Литология и полезные ископаемые: АН СССР. – М., 1978. – С. 85—94.

3. Карпов Г. П. 1. Критерии эффузивов пермо-триасовой трапповой формации на юго-западе Тунгусской синеклизы //Схемы базитового магматизма железорудных и алмазоносных районов Сибирской платформы. – Иркутск, 1987. – С. 23—24.

4.Карпов Г. П. Стратиграфическое положение вулканогенных образований угленосной серии Тунгусского бассейна //Вестник СО АН СССР, серия «Геология». – М., 1990, №2. – С. 67—73.

5. Кутейников Е. С., Орлов И. М., Олейников Ю. Н. Позднепротерозойские траппы Анабарской синеклизы //Геология и геофизика. – 1967, №2.

6. Кутейников Е. С., Масайтис В. Л. Трапповый вулканизм и тектоника Сибирской платформы в позднем протерозое //Вулканизм тектогенез. – М.: Наука, 1968.

7. Лебедев А. П. Трапповая формация центральной части Тунгусского бассейна //Труды ГИН, вып. 161, серия «Петрография». – М.: изд-во АН СССР, 1955.

8. Леонов Б. Н., Прокопчук Б. И., Орлов Ю. И. Алмазы Приленской области. – М.: Наука, 1966.

9. Малеев Е. Ф. «Критерии диагностики фаций и генетических типов вулканитов». – М., Наука, 1975.

10. Обручев С. В. Тунгусский бассейн (южная и западная часть) //Труды Всес. развед. Объединения. Том 1. Вып. 164, – 1932.

11. Филатов В. Ф. Среднепалеозойские траппы на западной окраине Сибирской платформы //Бюлл. ОНТИ ВИЭМС, серия «Региональная геология и методика геол. картирования». – 1969, №2.

ВУЛКАНИЗМ МИНУСИНСКОЙ КОТЛОВИНЫ

В небольшом очерке я напомню некоторые забытые моменты истории изучения девонского вулканизма так называемой Минусинской котловины. Конкретные факты не многочисленны, но они должны учитываться при геологических исследованиях всего региона.

Впервые в 1954-м году полная картина стратиграфии Минусинского межгорного прогиба была предложена С. В. Мелещенко (ВСЕГЕИ), в которой вулканогенные образования (упоминались в основном лавы) были отнесены к нижнему отделу девона. На средний отдел приходился перерыв в осадконакоплении (?). Осадочные отложения красноцветных песчаников были отнесены к верхнему отделу девона. Позже вулканогенные образования были объединены в быскарскую серию нижнего девона, а красноцветные песчаники – в туранскую серию верхнего девона.

Перерыв в 15 млн. лет в среднем девоне всегда вызывал у меня недоумение. В 1963-м году я безуспешно пытался объяснить, что изучение осадочных отложений не даёт оснований утверждать, что во время накопления осадков вулканы на смежной территории не извергались. Основанием для моих рассуждений был доклад П. П. Пискорского на техсовете Минусинской геологоразведочной экспедиции в 1955-м году. Пётр Петрович рассказал о гидротермальных проявлениях в красноцветных песчаниках верхнего девона в центральной части котловины. Это уже тогда ставило под сомнение стратиграфическую схему С. В. Мелещенко и наводило на размышления.

В 1965-м году опубликована статья И.В Лучицкого и Г. Н. Бровкова, которую геологи, работавшие в Минусинской котловине, не заметили или не придали ей значения. Статья меняет общее представление о размерах девонской котловины и её тектонике. Авторы предполагают, что в широтном направлении она прослеживается на расстояние около трёх тысяч километров. По более поздним данным И. В. Лучицкого [2], на востоке девонские красноцветы, в междуречье Казыра – Кизира, и западнее, на северных склонах Западного Саяна и Алтая сохранились в межгорных впадинах. В предгорье, севере, область распространения девонских отложений рассматривается как котловина. (Почему не синеклиза?) Таким образом, напрашивается вывод: в девонском периоде на обширной площади почти от Иркутской области до Прикаспийской впадины было море. На его берегах и на островах, утверждают авторы статьи, извергались вулканы. Не исключено (Прим К. Г.), что западный берег девонского моря находился где-то на южном Урале. На южном Оренбургском Урале, по данным И. А. Смирновой [3], распространены девонские эффузивы и осадочные отложения, аналогичные минусинским. Как принято в геологии, осадочные (вулканотерригенные?) образования оторваны от вулканитов во времени и отнесены в каменноугольный период.

В 1975-77-м годах в предгорье Западного Саяна при геологосъёмочных работах детальное петрографическое описание эффузивов выполнено Б. П. Зубкус. [1]. В конечном итоге она приходит к выводу о формировании быскарской вулканогенной серии, в том числе и в Сыдо-Ербинской впадине, в нижнем и отчасти в среднем девоне.

Далее, по работам 1971—1972 годов в пределах Сыдо-Ербинской впадины излагается эксклюзивный материал, по независящим от автора причинам не вошедший в геологические отчеты и не опубликованный, т.к. он противоречит общепризнанной стратиграфической версии. «Аномалия» началась на левобережье Красноярского моря от Абакана и далее на правой стороне прослежена на сотню километров в северном направлении. За два года были обнаружены руины трёх и явные признаки четвертого палеовулкана, наиболее вероятно, верхнего девона и карбона. Ниже приводится их полевое описание.

Вулкан (?) Знаменский – странный круглый котлован в красноцветных песчаниках верхнего девона на равнине в 5—6 км севернее г. Черногорска, восточнее автотрассы Абакан – Ачинск. Диаметр котлована около 1,0 км глубина до 10 м. В центре оборудована артезианская скважина. Дно и пологие спуски сложены красноцветными выветрелыми песчаниками. Под песчаниками в закопушах – дресва выветрелых эффузивов, которые прослеживались у восточного борта радиометром как слабая аномалия среди инертных песчаников до десяти метров узкой полосой как дайки. С восточной стороны приподнятый борт сложен песчаниками с пологим периклинальным падением; западный более высокий борт сложен основными сильно выветрелыми эффузивами. Эффузивы слагают и западный внешний склон до уровня равнины, почти до автотрассы. В северном направлении вдоль дороги лавовый бугристый рельеф тянется 1,5—2,0 км. Версия о вулканическом происхождении котлована возникла значительно позже, после обнаружения других явных вулканов и знакомства со статьей Лучицкого и Бровкова.

Вулкан Зезезенский обнаружен за околицей названной деревни при бурении скважины для изучения разреза осадочных пород верхнего девона. В интервале 0—5 м была вскрыта полиминеральная глина, далее – 195 метров агломератовых туфов андезитов, характерных для промежуточной фациальной зоны стратовулканов. В интервале 152—155 м в пустотке диаметром около 1,5 см обнаружено семечко, по форме – точная копия миномётной мины с трёхлопастным оперением. Длина его 8 мм, максимальный диаметр 1мм, цвет светло-жёлтый. Палеоботаник А. И. Санжара отнесла мою находку к группе голосеменных. //Википедия: голосеменны́е расте́ния (лат. Gymnospérmae) – древняя группа семенных растений, появившаяся в верхнем девоне, около 370 млн. лет назад [источник не указан] //.

Это противоречило общепринятым представлениям о вулканизме Минусинской котловины. Все «специалисты» были уверены: верхнедевонских вулканов в Минусинском районе Красноярского края не было; семечко оказалось лишним. Чтобы не пересматривать стратиграфическую схему и геологию региона, его проигнорировали, в отчёт оно не попало. Возможно, и скважина с её андезитами предана забвению. Вулкан оказался не к месту и не ко времени, село Зезезено живёт спокойно на вулкане, который извергался 270 миллионов лет назад.

Вулкан Лутагский. Фрагментом этого вулкана является гора Лутаг на правом берегу реки Сыда. У основания горы, ниже карьера по добыче бутового камня, в элювии изучены развалы игнимбритов, которые в восточном направлении, вдоль высокого правого берега реки, прослежены на расстоянии 8,0 км. В карьере на высоту 20—25 метров обнажён древний (девонский?) делювий – отложения крупнообломочных частично спекшихся глыб фельзитов. Далее кверху на плохо обнаженном склоне видно переслаивание галечников, брекчий и туфов. Перед вершиной в обнажении виден слой фельзитовой лавобрекчии. На вершине тригонометрический знак вкопан в привозной галечник. На геологической карте, на вершине горы показана «нашлёпка» интрузия гранитов. Далее в северном направлени идёт очень пологий длинный склон, где предполагается распространение осадочных красноцветных песчаников. На геологической карте в итоге вулканиты «оказались» красноцветными песчаниками. Центр палеовулкана находится южнее в пределах низменного левобережья р. Сыды.

Вулкан Спрятанный или Предполагаемый намечался где-то в Краснотуранском районе Красноярского края, севернее Минусинска. В одной из скважин в керне красноцветных песчаников, предположительно верхнего девона, оказалась вулканическая бомба – крупный (10 см) фрагмент вулканических витрокластических туфов фельзитов. Отчетливо было виден рисунок: при падении на мелководье «бомба» смяла слоистость в песчаниках. Образец был уникальным свидетельством извержения наземного недалёкого вулкана во время осадкообразования, но его участь оказалась такой же как у семечка, начальник геологической партии, до того как этот факт зарегистрировали и сфотографировали, выкинул этот кусок керна: нет туфов, нет вулкана. Можно продолжать рисовать на месте вулкана море.

Описание каждого из «вулканов» выполнено в процессе геологических маршрутов фрагментарно, что делает их не очень убедительными, но все вместе они показывают тенденцию. Во-первых, отношение геологов к малейшим признакам вулканизма на вверенной им территории для изучения; во-вторых, подтверждают теоретические выводы о крупном морском бассейне седиментации на юге Сибири с вулканами на его берегах. Древние вулканы на девонской суше (на островах или материке), очевидно, были источником терригенного материала в процессе седиментации. Реальность суши подтверждается Черногорскими месторождениями угля. Естественно, возникновение угольных залежей не могло происходить в море. Болота, где накапливалась биомасса – сгоревшая без доступа кислорода древовидная растительность, могли появиться только на равнинной суше, на материке или на острове значительных размеров. Незамеченный ранее геологами материк от устья р. Абакан на левобережье прослеживается до Знаменского палеовулкана, затем – по правобережью до горы Лутаг. Геологические слои на этой территории, залегающие на красноцветных отложениях туранской серии, являются продуктами полного разрушения местных палеовулканов, т.е. вулканическими псевдоосадками, отдалённо похожими на красноцветные бассейновые песчаники. На псевдоосадочных отложениях сформирована кора выветривания мощностью 5—8 м. В составе коры выветривания имеются различные суглинки, глины и даже пески пустыни (?). Приведу только один пример. (Гидрогеологическая скважина, данные Ю. Александрова 2019 года).

В скважине в пригороде Минусинска, в селе Малая Минуса, вскрыты: эоловые грубозернистые пески (0—3 м), там же их мощность в карьере более шести метров; глина буроватая (17 м); глина буроватая со щебнем (43 м); красноцветные прочные песчаники на глубине 63 метра.

Разрез показывает, что «материк» не только в данной точке пережил несколько смен климата, но менялась и общая картина палеогеографии.

Из статьи 1965-го года Лучицкого и Бровкова следует определенный вывод: быскарская вулканогенная и туранская осадочная серии синхронны. Полученные мной в 1972-м году материалы полностью согласуются с таким выводом. Они уточняют тот факт, что между вулканогенными наземными образованиями и морскими осадками обязательно присутствуют вулканотерригенные обломочные горные породы в виде крупных массивов (серий). Подобные образования не имеют особых диагностических признаков и при составлении геологических карт попросту игнорируются, что видно на примере красноцветных толщ, в число которых необоснованно относят континентальные вулканиты, т.е. вулканотерригенные стратифицированные образования. Они отличаются от морских древних осадков по ряду признаков: по не столь яркой красноцветности; по отсутствию карбонатного и кремнистого цемента в общей своей массе; по слабой сортировке терригенной массы, т.е. по обилию в песчаниках глинистой (пелитоморфной) фракции.

P.S. 1979-м году в краткой беседе Игорь Владимирович Лучицкий подтвердил этот вывод в короткой беседе после защиты моей кандидатской диссертации в Новосибирске.

Литература:

1. Зубкус Б. П. Фациально-формационные и петрологические особенности средне-палеозойского вулканизма Алтае-Саянской складчатой области. // Всесюзн. минералогическое об-во АН СССР, Красноярское отд., вып. 4. «Минералы и горные породы Красноярского края». Красноярск, 1977. С. 74—80.

2. Лучицкий И. В. Вулканизм и тектоника девонских впадин минусинского межгорного прогиба. //Издательство АН СССР. Москва, 1976.

3. Смирнова И. А. Корреляция магматических комплексов Оренбургского Урала. Препринт. Свердловск, 1989. С. 74.