CC BY
7НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2016, №4
УДК 552.13(571.56)
Дискуссия о пирогенной или вулканической природе пород купольной структуры Тень-01
А.В. Округин
Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, г. Якутск
Дискутируются основные положения статей [1-4], в которых рассматриваются альтернативные гипотезы формирования пород структуры Тень-01. Даются некоторые минералого-петрографические критерии размежевания пород, образующихся при кристаллизации магмы и пиро-генном метаморфизме терригенно-осадочного субстрата.
Ключевые слова: горелые породы, пирогенный метаморфизм, андезит-дацитовый вулканизм, эссе-неит.
About Pyrogenous or Volcanic Nature of Rocks of the Dome Structure Ten'-01
A.V. Okrugin
Diamond and Precious Metal Geology Institute SB RAS, Yakutsk
Main concepts ofpapers [1-4] which present alternative hypotheses for the formation of rocks of the structure Ten '-01 are discussed. Some mineralogical-petrographic criteria for distinguishing between the rocks formed during magma crystallization and those resulted from pyrogenous metamorphism of terrigenous-sedimentary substratum are given.
Key words: combustion metamorphic rocks, pyrogenous metamorphism, andesite-dacite volcanism, es-seneite.
В данном номере журнала представлены две статьи [1, 2] с альтернативными взглядами на природу пород, участвующих в сложении пологой купольной структуры Тень-01, находящейся на южном склоне Вилюйской синеклизы. В последние годы с появлением статьи А.В. Костина с соавторами [3] о вулканогенной природе данной структуры и отнесением шлаковидных пород, ранее традиционно считавшихся горельни-ками, к андезит-дацитовым лавам, среди якутских геологов, как производственников, так и научных сотрудников развернулась острая дискуссия. Споры между сторонниками общераспространенной пирометаморфической природы горельников и нового веяния о вулканическом происхождении данных пород подогревается находками многих экзотических минеральных парагенезисов [4]. Последние наряду с минералами, образующимися в специфических условиях или повышенных Р-Т параметрах, включают
ОКРУГИН Александр Витальевич - д.г.-м.н., г.н.с., [email protected].
разные рудные, редкие и благородные металлы, а также предположительно даже и алмаз. Это, конечно, резко повышает интерес исследователей к этим породам, переводя их из ранга простого дорожно-строительного камня до уровня потенциально перспективных коренных источников ценных полезных ископаемых. В третьей статье [1], помещенной здесь, А.В. Костиным отмечается Аи-Си металлогеническая специализация лав Тюгенского поля, где выявляются два типа (андезитовый и дацитовый) вулканических аппаратов. Такая металлогеническая нагрузка также заметно увеличивает число сторонников новой гипотезы из числа геологов, занимающихся поисками рудных проявлений на закрытых платформенных территориях. Однако не следует особо торопиться с окончательными выводами по поводу генезиса этих весьма интересных и привлекательных с научно-практической точки зрения пород. В этой проблеме между пирогенной и магматогенной решениями пока ещё остаются неясные конвергентные нюансы.
В своей статье в этом номере журнала М.Д. Томшин и А.Е. Васильева [2] на основе петрогра-
ДИСКУССИЯ О ПИРОГЕННОЙ ИЛИ ВУЛКАНИЧЕСКОЙ ПРИРОДЕ ПОРОД КУПОЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ТЕНЬ-01
фических и минералогических исследований образцов мелового песчаника и тонкозернистой пористой породы с этой же конусообразной постройки Тень-1 считают, что шлаковидные породы возникли при плавлении меловых песчаников в результате подземного самовозгорания пластов углей. Соглашаясь со многими критическими замечаниями, указанными в данной статье по поводу недостаточно точного определения предыдущими авторами изученных пород, их химических, минеральных и структурно-текстурных особенностей, я хочу коснуться некоторых незатронутых аспектов данной проблемы.
Сложность выбора между пирогенной и маг-матогенной гипотезами формирования подобных пород заключается в том, что последние в обоих случаях проходят через стадию расплавленного состояния. Так как средний состав песчаников близок таковому гранодиоритов, то при плавлении песков получится расплав андезит-дацитового состава. Это придает горелым породам и вулканическим лавам схожий шлаковид-ный внешний облик. Горелые породы обычно развиты на территориях угольных месторождений, образуя зоны выгорания площадью до десятков км2 с положительными формами рельефа, которые хорошо картируются, т.е. конвергентные свойства проявляются и между морфологическими формами проявления пород, образующихся при пирогенном метаморфизме и вулканической деятельности.
В отличие от гомогенных магматических расплавов пирогенные расплавы имеют гетерогенное строение, вызванное неполным и неравномерным расплавлением неоднородных песчаных пород при их пирогенном метаморфизме. Состав равновесно кристаллизующихся фаз из магматического расплава полностью определяется исходным составом магмы и для эффузивных пород их количество обычно ограничивается парой ранних котектических минералов и единичными зернами сверхкотектических про-тофаз, которые цементируются тонкокристаллической основной массой. При постепенном пирогенном метаморфизме осадочных пород плавление начинается с нижней эвтектической температуры и в исходном метаосадочном субстрате остается большое количество более высокотемпературных акцессорных минералов, которые не равновесны с появляющимся «снизу» низкотемпературным расплавом, как по Р-Т параметрам, так и по химическому составу.
При горении пластов угля или битуминозных пород пирогенное расплавление вмещающих пород начнется с локальных участков, состоящих преимущественно из минералов, богатых щелочами и летучими, которые имеют наиболее
низкую (порядка 700-800оС) эвтектическую температуру плавления. С повышением Т области плавления будут постепенно расширяться, вовлекая все новые более тугоплавкие минералы. При этом между расплавленными участками и оставшимися твердыми островками будут постепенные переходы, придающие пиромета-морфическим породам брекчиевидные текстуры с теневыми контурами реститов. Судя по обилию ороговикованных ксеноморфных обломков терригенных пород среди шлаковидной массы, теплоты горящих углей не хватало для полного расплавления больших объемов горной массы. Неполным расплавлением песчаных терриген-ных пород можно объяснить присутствие в таких пирогенных породах самых разнообразных высокотемпературных ассоциаций минералов, которые хотя и не равновесны друг с другом, но сосуществуют метастабильно в данных более низких Р-Т условиях. Интересно также наличие в ксенолитах анортозитов по [3] эссенеита -редкого минерала, впервые обнаруженного в горелых породах пирогенных комплексов Вайоминга (США), но не установленного пока в каких-либо магматических образованиях. Следует отметить, что данные ксенолиты анортозитов по химизму, минеральному составу и текстурно-структурным особенностям более близки паралавам - продуктам полного плавления метаосадочного субстрата в ходе угольных пожаров [5]. Из таких расплавов в особых высокотемпературных и восстановительных (пироме-таморфических) условиях формируется не свойственная магматическим системам ассоциация эссенеита, железистых кордиерита и оливина, чистого анортита с высокой примесью железа, мелилита с подчиненным количеством кварца, барийсодержащего калишпата, волластонита, андрадита, энстатита, нефелина, герцинита, магнетита, ильменита и других акцессориев.
Формирование многих минералов с очень широкими диапазонами изменения составов: плагиоклазов, пироксенов, оливинов, гранатов, ассоциации циркона с бадделеитом, требующего очень низкий потенциал кремнезема, а также другие неравновесные парагенезисы трудно объяснить с магматогенных позиций. Наоборот, с точки зрения пирометаморфического происхождения горельников весь набор таких минералов можно рассматривать как реститовые более высокотемпературные составляющие терри-генных пород. Широкое развитие мелких выделений самородного железа проще объяснить восстановлением железа оксидом углерода, выделяющимся при горении угля. Физико-химические условия получения металлического железа из лимонитсодержащих осадочных по-
ОКРУГИН
род нами рассматривались в работе [6]. Летучие компоненты, освобождающиеся при пиролизе каустобиолитов из осадочного субстрата, подвергают значительным преобразованиям многие низкотемпературные акцессорные рудные сульфидные и другие минералы исходных пород. Следовательно, такой пестрый состав сосуществующих минералов, включающих парагенезис от высокотермобарических до постмагматических рудогенных минералов и специфических фаз, требующих высокотемпературные особо восстановительные условия, проще объяснить пирометаморфическим преобразованием терри-генных пород, нежели единым рудно-магматическим процессом в андезит-дацитовых вулканитах.
Наконец, андезитовый вулканизм обычно связан с зонами субдукции и трудно полагать, что в меловое время ареалы распространения андезит-дацитового магматизма могли так далеко проникнуть вглубь стабильной и жесткой платформенной области от ближайшего Охот-ско-Чукотского вулканогенного пояса. Внутри-плитный вулканизм, обусловленный локальными проникновениями мантийного вещества, характеризуется базальтовым и андезито-базаль-товым составом, т.е. здесь, по моему мнению, отсутствуют и геологические предпосылки для возникновения очагов андезит-дацитового вулканизма. Таким образом, для доказательства существования проявлений мелового кислого вулканизма в центральной части Вилюйской синеклизы необходимы веские аргументы, подкрепленные хорошими геохимическими и изотопными данными, а также минералого-петрографическими и геологическими исследованиями. Даже только само предположение существования молодого кислого внутриплатфор-менного вулканизма требует от автора определенной смелости, но если он сумеет безупречно доказать свою догадку - это будет очень важным и достойным научным достижением.
В заключение хочется отметить, что появление в журнале статей с разными взглядами на природу спорных явлений можно только приветствовать, т.к. подобное дискуссионное рассмотрение альтернативных точек зрения на определенную научно-практическую проблему привлечет внимание многих исследователей. Это также подтолкнет авторов к дальнейшим детальным мине-ралого-геохимическим и структурно-геологическим исследованиям своего сложного объекта изучения и приведет в итоге к наиболее близкому истине и логическому воззрению на генезис данного геологического феномена.
Литература
1. Костин А.В. Поисковые признаки скрытых рудно-магматические узлов на базе интегрированных в ГИС снимков Landsat-8 и Bing Map (на примере Тюгенинского вулканического поля) // Наука и образование. 2016. № 4. С. 51-57.
2. Томшин М.Д., Васильева А.Е. Тень от «Тени-01» // Наука и образование. 2016. № 4. С. 144-149.
3. Костин А.В., Гриненко В.С., Олейников
0.Б. и др. Первые данные о проявлении верхнемелового вулканизма зоны перехода «Сибирская платформа - Верхояно-Колымская складчатая область» // Наука и образование. 2015. №
1. С. 30-36.
4. Костин А.В. Минеральные парагенезисы анортозитовых ксенолитов и потенциальная ру-доносность верхнемелового вулкана Тень-01 (Лено-Вилюйский район, восток Сибирской платформы) // Наука и образование. 2015. № 2. С. 35-41.
5. Сокол Э.В., Максимова Н.В., Нигматулина Е.Н и др. Пирогенный метаморфизм. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. 284 с.
6. Округин А.В., Васильева А.Е. Якутское кричное железо: минералого-химический состав и физико-химические условия выплавления металла из Mn-Fe лимонитовых руд // Наука и образование. 2013. №1. С. 47-54.
Поступила в редакцию 27.06.2016
