CC BY
16
УДК 552.333 (234.9) Н.В. Короновский1
ФЛЮИДОГЕННЫЕ БРЕКЧИИ В ДАРЬЯЛЬСКОМ УЩЕЛЬЕ р. ТЕРЕК (ЦЕНТРАЛЬНЫЙ КАВКАЗ)
В Дарьяльском ущелье на Северном Кавказе описаны флюидогенные брекчии, связанные с эксплозивными извержениями позднеплейстоценового возраста, обусловленными декомпрессионными взрывами сильнофлюидизированной магмы на небольшой глубине.
Ключевые слова: брекчия, эксплозия, флюидолиты, новейший разлом.
This article describes the fluidolite's breccias which are located in the Darial Gorge of the North Caucasus. Fluidolite's breccias are connected with explosive eruptions in the Late Pleistocene and caused decompressive explosions of high fluidized magma at small depths.
Key words: breccia, explosion, fluidolites, newest fault.
Введение. В 1960 г. на Северном Кавказе в Дарьяльском ущелье, выработанном р. Терек, были обнаружены необычные толщи, описанные как эксплозивные брекчии позднеплейстоценового возраста [Короновский, Милановский, 1961]. В 2014 г. автору удалось вновь посетить эти места и получить новые данные о строении и положении брекчий в долине, что позволяет обсудить эти необычные породы и их возможный генезис, учитывая появившиеся в последние годы материалы по взрывным брекчиям в разных регионах России.
Фактический материал. Брекчии находятся в наиболее узком месте долины р. Терек, прорезающей осевую часть Большого Кавказа, в так называемой Дарьяльской теснине, где обнажаются позднепалеозойские граниты и нижнеюрские сланцевые толщи, которые дислоцированы в виде тектонических чешуй, залегающих практически вертикально [Панов, Ломизе, 2007]. Два гранитных массива — большой Дарьяльский и меньший Гвилетский — перекрыты нижнеюрскими отложениями. Оба массива сложены различными гранитами и остатками палеозойских кристаллических сланцев, а также пересечены дайками юрских диабазов. Оба гранитных массива позднепалеозой-ского возраста, по-видимому, являются продуктом изменения древнего кристаллического субстрата,
состоявшего из плагиогранитов. Следует отметить, что эти гранитные массивы — бескорневые и по форме напоминают яйцо, перекрыты кварцитами и глинистыми сланцами нижнеюрской кистинской свиты. С юга все отложения, включая граниты, обрезаны Шаухохским надвигом, полого наклоненным на север (рис. 1).
В самом узком месте Дарьяльского ущелья, на левом берегу Терека на скале возвышаются руины грузинской сторожевой башни первых веков н.э., а ниже, уже в долине — Дарьяльская крепость, построенная в 1846 г. В этих местах и были обнаружены три самостоятельных выхода весьма необычных пород, которые можно отнести к флюидогенным брекчиям [Шарпенок и др., 2008].
Самый северный выход находится на правом берегу Терека немного выше устья р. Кистинка, где непосредственно выше шоссе выявлено ва-лообразное поднятие высотой 40—45 м и длиной 300—350 м, обладающее полукуполообразной формой. Весь этот вал находится среди гранитов, и его материал прислоняется к ним. В тыловой части вала, в понижении, залегают остатки про-лювиальных или флювиогляциальных отложений с окатанными валунами диабазов, андезидацитов и гранитов размером до 1,5 м. Эти отложения образовались после возникновения вала, восточный склон которого сохранил свой первичный наклон.
Рис. 1. Схематический геологический профиль по правобережью Терека в районе Дарьяльского ущелья: 1 — брекчии, 2 — нижнеюрские образования, 3 — граниты палеозойские, 4 — диабазовые дайки, 5 — Шаухохский надвиг
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра динамической геологии, заведующий кафедрой, профессор; e-mail: [email protected]
Рис. 2. Выход брекчий аспидных сланцев в Дарьяльском ущелье, зарисовка, вид вдоль шоссе (а) и поперечный разрез обнажения черных брекчий в палеозойских бескорневых Дарьяльских гранитах (б). В брекчии видны вертикальные светлые линзы из перетертых кварцитов ки-стинской нижнеюрской свиты: 1 — палеозойские граниты, 2 — брекчии, 3 — включения перетертых кварцитов кистинской свиты нижней юры, 4 — крупные валуны из морены
Собственно вал состоит из плотносцементиро-ванной брекчии, состоящей из обломков черных аспидных сланцев, в которой встречаются вертикально ориентированные линзы и неправильные полосы, сложенные раздробленными светлыми кварцитами и песчаниками лейасовой кистин-ской свиты, нигде в этом месте не обнажающейся (рис. 2, а, б). Обломки черных аспидных сланцев размером от нескольких десятков сантиметров до мельчайших, почти пылеватых частиц сцементированы в очень плотную породу, из которой более крупные фрагменты сланцев, обычно остроугольные, можно выбить только молотком. В обломках присутствуют и кварциты кистинской свиты, но совершенно отсутствуют граниты, на поверхности которых эта толща расположена. В брекчии отсутствует какая-либо ориентировка, это беспорядочно слипшиеся между собой обломки черных, даже иссиня-черных аспидных сланцев, местами превращающихся в порошкообразный материал, напоминающий сажу, поэтому в этом случае вряд ли уместно говорить о спекании или сваривании.
В массе черных брекчий отмечены жилы и гнезда длиной до нескольких метров, образованные раздробленными, перетертыми з кистинскими кварцитами, имеющими поэтому желтоватый цвет, хорошо выделяющийся на общем черном фоне брекчий. Подчеркну, что все эти черные, сажистые, «сваренные» брекчии из обломков лейасовых аспидных сланцев находятся в области палеозойских бескорневых гранитов, а юрские породы должны подстилать эти массивы, обрезанные снизу надвигами. В массе черных брекчий в ряде мест отмечено присутствие небольших
гнезд светло-серого цвета размером несколько десятков сантиметров, материал которых можно отнести к дацитовым туфам или пеплам, но с большой примесью тонкоперетертых аспидных сланцев. Микроскопическое изучение материала этих гнезд показало присутствие частиц вулканического стекла и обломков полевых шпатов, но подобный материал фиксируется в брекчиях только в отдельных местах и занимает незначительный объем.
На левом берегу Терека, непосредственно под скалой с остатками башни первых веков н.э. и напротив вала с брекчией на правом берегу находятся остатки куполовидного вала с точно такой же брекчией (рис. 3). Его центральная часть оказалась размыта рекой, судя по тому, что выше по течению нет озерных отложений, разрушение вала произошло очень быстро после его образования.
Южнее в долине Терека, в устье р. Амали, находится еще один выход такой же черной брекчии, состоящей из обломков аспидных лейасовых сланцев.
Самый южный выход подобных же брекчий находится на правом берегу долины Терека, при-
Рис. 3. Поперечный разрез через долину Терека в районе руин древней грузинской башни на левом берегу. Остатки черных брекчий обнажены на
обоих берегах реки
мерно на 0,5 км выше Гвилетского моста, где на цоколе из кварцитов и глинистых сланцев ниж-нелейасской кистинской свиты и расположенных рядом гранитов на протяжении нескольких сотен метров находятся обнажения черных, с синеватым отливом, плотносцементированных брекчий аспидных сланцев. Обращает на себя внимание крепость брекчий, в которой все остроугольные обломки (до 5—20 см) сланцев и кварцитов и цементирующий их материал таких же сланцев, но измельченный до порошкообразного состояния, как бы спаяны, сварены в единую плотную массу.
Наиболее интересная особенность этого обнажения — брекчии из аспидных сланцев прорывают аллювиальные отложения молодой позднеплей-стоценовой террасы Терека, которая сложена галечником, заключенным в гравелитистом и песчаном матриксе (рис. 4). Хорошо окатанные гальки и небольшие валуны (до 0,3 м) представлены в основном андезитдацитовыми лавами молодых потоков Казбека и других вулканов этого района, а также юрскими диабазами, кварцитами и сланцами. Контакты с брекчией очень четкие и резкие, вдоль них в аллювии видны линзочки перетертых черных сланцев, а в приконтактовой зоне в брекчии находятся затащенные в нее отдельные гальки. Все эти особенности свидетельствуют о том, что брекчия имеет интрузивное и одновременно эксплозивное происхождение, так как она оказалась на поверхности после того, как прорвала аллювиальные отложения. Во всех брекчиях видны обломки аспидных сланцев, которые сами состоят из брекчий, что может указывать на взрывы, предшествовавшие выбросу материала на поверхность.
Рис. 4. Прорывание брекчий из черных аспидных сланцев верхнеплейстоценового аллювия на правом берегу Терека на 0,5 км выше Гвилетского моста около уреза воды. В контактовых участках брекчии видны затащенные гальки
Происхождение брекчий. Каким же образом можно объяснить появление столь необычных пород в днище наиболее узкой части долины Терека — в Дарьяльском ущелье? Сразу же можно отвергнуть их ледниковое (морены), пролювиальное, делювиальное или аллювиальное происхождение,
а также образование в результате оползней или обвалов. Этому противоречит состав пород склонов, почти полностью состоящих из палеозойских гранитов, тогда как толщи нижнеюрских глинистых сланцев отсутствуют. Они предполагаются под надвигами, ограничивающими Дарьяльский и Гвилетский гранитные массивы, которые, возможно, обладают яйцевидной формой, так как образовались за счет выжимания пород палеозойского субстрата. Среди ледниковых отложений — морен — в изобилии присутствуют валуны вулканических пород Казбекского района, которых в брекчиях нет.
Собственно брекчии состоят из разного размера угловатых обломков черных сланцев, заключенных в матриксе таких же перетертых до пыли более мелких обломков, и все они крепко сцементированы, как бы сварены. Местами в брекчиях попадаются сглаженные, округлые обломки сланцев и песчаников или кварцитов лейасовой кистинской свиты, получивших такую форму в результате окатывания в перемещающейся массе. Цемент в брекчиях практически отсутствует, если не считать за таковой измельченные до пылеватого состояния черные сажистые сланцы.
Обнаруженный недавно контакт брекчии с гранитами, образующими почти вертикальную стену, показал, что брекчия из аспидных сланцев прилегает к гранитам, но не влияет на них, не отмечено температурное воздействие на граниты. Можно предположить, что это апикальная часть брекчиевой пробки, часть которой была впоследствии размыта.
Объяснить формирование подобных брекчий, имеющих очень молодой позднеплейстоценовый возраст, лучше всего с помощью ее флюидоэкспло-зивного происхождения, т.е. по существу газового или почти газового взрыва, который привел к образованию пород, называемых флюидолитами и широко обсуждаемых в современной литературе [Голубева, 2003; Казак и др., 2008; Макарьев и др., 2016; Махлаев, Голубева, 1999; Петрографический ..., 2009; Шарпенок и др., 2008; Шарпенок, Лукьянова и др., 2003]. На некоторой глубине, в рассматриваемом случае не очень большой, происходила концентрация флюидов, возможно, с минимальным присутствием магмы, которые удерживались экраном из надвигов в сочетании с гранитными массивами. Под воздействием активных неотектонических движений, которые в этом районе весьма энергичны, в результате декомпрессии газовая составляющая флюидов вырвалась наружу со взрывом, дробя породы, окатывая (огалтовывая) обломки при движении к поверхности, перемалывая и перетирая их в тонкий матрикс, состоящий из этих же пород. Подобные процессы, объясняемые процессами с флюидизированной магмой, описаны уже давно [Летников, 1992].
Рис. 5. Деформация днища трога ранне-позднеплейстоценового оледенения в Дарьяльском ущелье Терека. Черное — размещение флюи-догенных брекчий
Не случайно, что эксплозивные брекчии приурочены к днищу долины Терека, так как в ней меньше всего сопротивления вырывающимся газам, и, кроме того, вдоль долины Терека проходит активный новейший разлом [Миланов-ский, Короновский, 1964; Короновский, 2016], к которому южнее приурочено несколько других центров извержения. Так, в районе г. Степанц-минда (прежнее название Казбеги), на левом склоне долины р. Чхери, впадающей в Терек непосредственно ниже шоссе, обнажается толща андезитовых туфобрекчий и туфов, залегающих на лейасовых сланцах или, скорее, их прорывающих и перекрытых нижним из трех Чхерских лавовых потоков, берущих начало из вулкана Казбек. Туфобрекчии и туфы обособлены в виде отдельного холма и образовались они в начале раннего плейстоцена.
Автором выявлено, что в Дарьяльском ущелье наблюдается подъем днища ранне-позднеплей-стоценового трога, фиксирующий аномальное воздымание всего района ущелья, которое отчасти и возникло вследствие этого крайне молодого воздымания структур (рис. 5). Вполне возможно, что именно эти молодые тектонические подвижки инициировали взрывные извержения в ущелье. Ниже по течению Терека на его левом берегу в 1 км на север от с. Верхний Ларс в молодых верхнеплейстоценовых аллювиально-пролювиальных отложениях присутствует прослой рыхлых черных брекчий, состоящих из аспидных сланцев с гальками других пород. По-видимому, он представляет собой результат размыва эксплозивных брекчий, находящихся выше по течению в Дарьяльском ущелье.
Заключение. Установленные верхнеплейстоценовые брекчии, состоящие из очень крепких «спекшихся» черных аспидных сланцев нижней юры, в Дарьяльском ущелье Терека, в полосе развития гранитов, представляют собой, скорее всего, результат газовых взрывов на небольшой глубине. Их можно отнести к флюидогенным брекчиям, практически лишенным вулканического материала. Местами брекчии прорывают верхнеплейстоценовый аллювий, а их центры приурочены к современному днищу долины Терека, масса брекчий перекрыла долину, но быстро размывалась. Для позднего плейстоцена в долине
Терека установлены энергичные тектонические движения, которые и могли вызвать декомпрессию флюида, связанного с магматическими очагами Казбекской вулканической области, выявленными в недавнее время.
Образование подобных брекчий можно объяснить существованием на глубине флюида и расплава. Во время подъема этого состава, когда давление падает, начинается их обособление, впоследствии могут образоваться вода и свободные газы [Арсанова, 2016]. Последние накапливаются в апикальной части магматической колонны, а если будет резко снято препятствие их концентрации, т.е. исчезнет экран, произойдет декомпрессия, и газ окажется растворенным во флюиде в неограниченном количестве, окажется выброшенным из подводящего канала или магмовода. В рассматриваемом случае произошел выброс пробки из гранитов и частично из юрских аспидных сланцев, и только потом была вынесена масса брекчии, спекшейся под воздействием повышенной температуры при взрыве. Подобная брекчия и возможный механизм ее формирования позволяют отнести эти образования к эксплозивным флюидитам [Шарпенок, Лукьянова, 2003], т.е. к породам, возникновение которых обусловлено взрывом на некоторой глубине. В Дарьяльском ущелье эта глубина не могла превышать мощность лейасовых сланцев, т.е. несколько сотен метров, иначе в брекчии находились бы обломки других пород, но они здесь не обнаружены.
Новейшая тектоника в Казбекском районе проявлена исключительно активно. Достаточно упомянуть о субширотном разломе, проходящем в районе центра извержений в устье р. Чхери. Смещения по нему за поздний плейстоцен составили не менее 400—500 м [Милановский, Короновский, 1964]. Существование магматических очагов с кровлей мощностью около 10 км установлено микросейсмическим зондированием (ММЗ) на западе соседнего района [Горбатиков и др., 2015]. Поведение минерализованного нагретого флюида на глубине в несколько километров описано С.Н. Ивановым [Иванов и др., 1999] и подтверждается микросейсмическим зондированием. Все это говорит о реальной возможности почти чисто газовых взрывов в Дарьяльском ущелье Терека.
СПИСОК ЛИТЕРАТАТУРЫ
Арсанова Г.И. Цезий как индикатор ювенильного флюида и многофункциональность флюида // Система планета Земля. М.: URSS, 2016. С. 224-258.
Голубева И.И. Магматогенные флюидизатно-экс-плозивные образования севера Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 138 с.
Горбатикав А.В., Рогожин Е.А., Стапанова М.Ю. и др. Особенности глубинного строения и современной тектоники Большого Кавказа в Осетинском секторе по комплексу геофизических данных // Физика Земли. 2015. № 1. С. 28-39.
Иванов С.Н. Непроницаемая зона на границе верхней и средней части земной коры // Физика Земли. 1999. № 9. С. 96-102.
Казак А.П., Копылова Н.Н., Толмачева Е.В., Якобсон К.Э. Флюидно-эксплозивные образования в осадочных комплексах. СПб.: ООО «Элексис Принт», 2008. 38 с.
Короновский Н.В. Этапы новейшего вулканизма и проблемы их корреляции с формированием рельефа Центрального Кавказа // Геотектоника. 2016. № 5. С. 47-66.
Короновский Н.В., Милановский Е.Е. Верхнечетвертичные эксплозивые центры в Дарьяльском ущелье Терека (Центральный Кавказ) // Докл. АН СССР. 1961. Т.141, № 3. С. 690-693.
Летников Ф.А. Синергетика геологических систем. Новосибирск: Наука, 1992. 230 с.
Макарьев Л.Б., Миронов Ю.Б., Кухаренко Е.А., Шар-пенок Л.Н. Рудоносность флюидоэксплозивных брекчий Мурунского магматического узла (Северное Забайкалье) // Разведка и охрана недр. 2016. № 2. С. 13-20.
Махлаев Л.В., Голубева И.И. Флюидизаты и их положение в систематике горных пород // Геология и минеральные ресурсы европейского Северо-Востока России. Т. 2. Сыктывкар, 1999. С. 165-167.
Милановский Е.Е., Короновский Н.В. Плиоцен-четвертичные образования и неотектоника Большого Кавказа в полосе Военно-Грузинской дороги // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 1964. Вып. 6. С. 57-86.
Панов Д.И., Ломизе М.Г. Ранняя и средняя юра Большого Кавказа (стратиграфия и тектоника, вулканизм и геодинамическая эволюция) // Большой Кавказ в альпийскую эпоху. М.: ГЕОС, 2007. С. 39-110.
Петрографический кодекс. Магматические, метаморфические, метасоматические, импактные образования. 3-е изд. , испр. и доп. СПб.: ВСЕГЕИ, 2009. 200 с.
Ренгартен В.П. Геологический очерк района Военно-Грузинской дороги // Тр. Всесоюз. геол.-разв. объед. ВСНХ СССР. Вып. 148. М.; Л.: Гостоптехиздат, 1932. С. 3-38.
Шарпенок Л.Н., Голубева И.И., Лукьянова Л.И., Махлаев Л.В. Флюидиты как новый тип эндогенных горных пород // Происхождение магматических пород: Мат-лы междунар. петрографического совещания (Х Всероссийского). Т. 2. Апатиты, 2008. С. 281-283.
Шарпенок Л.Н., Лукьянова Л.И. К систематике и классификации флюидоэксплозивных горных пород // Вулканизм и геодинамика: Мат-лы II Всеросс. симпозиума по вулканологии и палеовулканологии. Екатеринбург: Институт геологии и геохимии УрО РАН, 2003. С. 744-746.
Поступила в редакцию 31.03.2017
