CC BY
185
УДК 551.2.03
СТРУКТУРНАЯ ПОЗИЦИЯ ТРАППОВ ЮГА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
1 I-1 9 ?
М.Е.Тонких',|А.С. Барышев, К.Н.Егоров2, Д.А. Кошкарев3
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова,83. 2,3Институт земной коры СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128.
Уникальная по масштабу позднепалеозойско-раннемезозойская трапповая формация Сибирской платформы генетически связана с развитием Ангаро-Тунгусской астенолинзы. Формирование трапповых структур в коровом субстрате с различными реологическими свойствами происходило при функционировании многочисленных питающих источников базитовой магмы, пространственное положение которых определяют корово-мантийные и коровые разломы. Образование интрузивных и эффузивных трапповых тел при полном цикле происходило в следующей генеральной последовательности: протяженные мощные силлы^-разноразмерные секущие тела ^•туфо-лавовые образования. Ил. 4. Библиогр.16 назв.
Ключевые слова: астенолинза; синеклиза; базитовый магматизм; силлы; Сибирская платформа; траппы.
STRUCTURAL POSITION OF TRAPS IN THE SOUTH OF SIBERIAN PLATFORM M.E. Tonkikh, A.S. Baryshev, K.N. Egorov, D.A. Koshkarev
National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664033. Institute of Earth Crust, SB RAS, 128 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
Unique in scale Late Paleozoic - Early Mesozoic trap formation of the Siberian platform is genetically linked with the development of the Angara-Tunguska asthenolens. The formation of trap structures in the crust substrate with different rhe-ological properties occurred under the action of multiple supplying sources of basic magma, whose spatial position is determined by crust-mantle and crustal faults. The formation of intrusive and effusive trap bodies in the full cycle occurred in the following general sequence: extended large sills ^ multi-dimensional intersecting bodies^ tuff-lava formations.
4 figures. 16 sources.
Key words: asthenolens; syneclise; basite magmatism; sills; Siberian platform; traps.
На Сибирской платформе трапповая формация представлена большим разнообразием интрузивных, эффузивных и пирокласто-осадочных фаций. Вопросы объема и фациального состава трапповой формации освещены в ряде работ [3, 4, 6, 8, 12-15]. В то же время остаются не до конца решенными такие проблемные вопросы, как структурная позиция трапповой формации, ее региональные различия, временная последовательность интрузивного и эффузивного магматизма, механизм и условия образования силлов.
Трапповая формация Сибирской платформы генетически связана с развитием Ангаро-Тунгусской астенолинзы. Она своими двумя частями определила положение Присаяно-Енисейской и Тунгусской синеклиз. Трапповый магматизм, обусловленный астенолинза-
ми, изначально характеризуется той мерой вещественной неоднородности, которая предопределена естественными природными вариациями состава верхней мантии.
Астенолинзы юга Сибирской платформы. Астенолинзы - это области относительно перегретых, разуплотненных масс вещества верхней мантии (астеносферы). Для них характерно увеличение электрической проводимости и замедление скоростей поперечных сейсмических волн. Глубинные магнитотел-лурические зондирования показали, что астеносфера на юге Восточной Сибири не образует непрерывного слоя на квазиедином уровне, а распадается на три астенолинзы: Саяно-Байкальскую, Ангаро-Тунгусскую и Вилюйскую [9]. Ангаро-Тунгусская астенолинза (АТА)
1Тонких Марина Евгеньевна, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры прикладной геологии, e-mail: [email protected]
Tonkikh Marina, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Associate Professor of the Department of Applied Geology, email: [email protected]
2Егоров Константин Николаевич, кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией, тел.: (3952)425434, email: [email protected]
Egorov Konstantin, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Head of the Laboratory, tel.: (3952) 425434, e-mail: [email protected]
3Кошкарев Денис Анатольевич, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник, тел.: (3952)425448, e-mail: [email protected]
Koshkarev Denis, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Research Worker, tel.: (3952) 425448, e-mail: [email protected]
подразделяется на две части - Ангарскую и Тунгусскую. Глубина до поверхности астеносферы колеблется от 60-80 км до 200-250 км. Низкое стояние поверхности астеносферы характеризует кратонные области, высокое - области деструктурированной литосферы архейского кратона. Астенолинзы ограничивают ядра кратонов с мощной литосферой (~ 250 км). Области кратонизации охватывают пространство, занимаемое Ангаро-Непско-Ботуобинской (АНБ) и Бай-китской (Б) антеклизами. Астенолинзы определяют положение синеклиз, которые проективно вкладываются в их контуры (рис. 1). Максимальные мощности осадочных образований Присаяно-Енисейской (ПЕ) и вулканогенно-осадочных Тунгусской (Т) синеклиз пространственно соотносятся с центральными частями астенолинз.
Конфигурация изогипс поверхности астеносферы и кристаллического фундамента показывает высокую степень их конформности.
Уникальная по масштабу позднепалеозойско-раннемезозойская трапповая формация Сибирской платформы генетически связана с термодинамически возбужденной астеносферой. Пространственно область излияний и внедрений толеит-базальтовой магмы определяется контуром конвективного подъема разогретого мантийного вещества - астенолинз. Конвекционный механизм образования астенолинз обуславливает протекание траппового магматизма в динамических условиях растяжения земной коры. Процесс формирования астенолинз пространственно и генетически определяет весь ход становления трап-повой формации.
В глобальном масштабе связь базальтового магматизма с астенолинзами верхней мантии рассмотрена Г.Ф. Макаренко [5]. В этой работе показывается пространственная корреляция верхнемантийных астенолинз разных глубин с наземными базальтами разного возраста. В процессе геоисторического развития астенолинз на Сибирской платформе имели место определенные различия, которые отразились как в структуре земной коры, так и в формировании осадочного чехла. В Присаяно-Ангарской части АТА сформировалась Присаяно-Енисейская синеклиза. Для нее характерно глубокое погружение фундамента (~ 8,0 км) и поднятие подошвы земной коры (поверхность Мохоровичича). В отложениях осадочного чехла отсутствуют вулканогенные образования пермь-триасового возраста, но широко проявлены интрузии траппов в форме силлов, располагающихся на разных стратиграфических уровнях.
В Тунгусской части АТА сформировалась Тунгусская синеклиза. Для нее характерно глубокое погружение фундамента (> 7,0 км) и погружение подошвы земной коры. В синеклизе особенно большое развитие имеют триасовые вулканогенные образования. Мощность вулканогенного комплекса весьма непостоянна и увеличивается от бортов к центру синеклизы, достигая ~ 2000 м. В разрезе вулканогенного комплекса наблюдаются многочисленные лавовые потоки и покровы базальтов, перемежающиеся с прослоями пи-рокластических пород - туфов, туффитов и других
туфогенных образований. Местами пирокластические породы обособляются в мощные, самостоятельные, достаточно выдержанные горизонты [1]. Раннетриасо-вая вулканогенная формация Тунгусской синеклизы представлена вулканическими образованиями тутон-чанской, корвунчанской, нидымской и кочечумской свит [11]. Интрузии траппов проявлены преимущественно в форме секущих тел. Силлы траппов имеют существенно меньшее распространение в сравнении с Присаяно-Енисейской синеклизой.
Вилюйской астенолинзе пространственно соответствует Вилюйская синеклиза, для которой характерно глубокое погружение фундамента платформы (~ 12 км) и поднятие подошвы земной коры. В породном составе осадочного чехла практически отсутствуют эффузивы. Весьма незначительно проявлен и ба-зитовый магматизм. По взаимоотношению поверхностей фундамента платформы и подошвы земной коры Вилюйская и Присаяно-Енисейская синеклизы имеют определенную общность, которая дает основание предполагать и некоторые общие черты в развитии базитового магматизма. Астенолинзы своими линейными параметрами определяют продольную и поперечную симметрии в особенностях траппового магматизма. По иерархии астенолинзы определяют положение провинций, выделяемых в пределах развития трапповой формации Сибирской платформы. Ранее проведенными исследованиями [1] в западной части платформы выделены две крупные провинции - северная и южная, разделяемые зоной Тунгусского глубинного разлома. Северная трапповая провинция включает две субпровинции (Норильскую и Путоран-скую), которые отличаются развитием траппов повышенной магнезиальности, нормальной или пониженной щелочности. Южная провинция включает две субпровинции (Ангаро-Вилюйскую и Ангаро-Катангскую), в которых траппы обладают повышенной щелочностью. Каждая субпровинция отличается определенной геохимической специализацией магма-титов. Южная провинция в геологическом пространстве соответствует Ангаро-Тунгусской астенолинзе. По аэромагнитным и палеомагнитным [2] данным наиболее ранний позднепалеозойский магматизм проявился в южной части платформы, а нижнемезозойский - в северной. Пространственно это соответствует Ангарской и Тунгусской частям Ангаро-Тунгусской астенолинзы. Временной интервал траппового магматизма предопределен периодом активного развития астенолинзы. По совокупности косвенных геологических данных и определений абсолютного возраста траппов изотопными методами, период активного развития Ангаро-Тунгусской астенолинзы оценивается в 70-80 млн лет.
По геолого-геофизическим данным выделены глубинные (корово-мантийные и коровые) разломы, которые по пространственной ориентировке группируются в четыре системы: субмеридиональную, субширотную, северо-восточную и северо-западную. Пересекаясь, глубинные разломы образуют узлы разной сложности в зависимости от числа и направлений разрывов. По протяженности разломы подразделены на региональ-
ные и прочие. Наиболее крупными региональными разломами являются: Окино-Вихоревский, Ангарский, Каймоново-Кутский, Таймыро-Байкальский (западный), Таймыро-Байкальский (восточный) - субмеридиональные; Ангаро-Катский, Ангаро-Вилюйский, Приморский, Акиткано-Джербинский - северо-восточные; Главный Саянский, Бирюсинский, Присаяно-
Енисейский, Байкало-Катангский, Витимо-Тунгусский -северо-западные; Нижне-Тунгусский, Бирюсино-Лен-ский - субширотные. Западный и восточный Таймыро-Байкальские разломы ограничивают Таймыро-Бай-кальский структурный шов, разделяющий раннеархей-ские и позднеархейские складчатые системы. Глубинные разломы являются каналами поступления базито-
Рис. 1. Структурная позиция траппов юга Сибирской платформы: 1 - граница распространения осадочного чехла; 2 - контуры астенолинз (по изогипсе поверхности астеносферы
- 150 км). Астенолинзы: Ангаро-Тунгусская (АТА) - подразделяется на Ангарскую (АТАа) и Тунгусскую (АТАт) части, Вилюйская (ВА), Саяно-Байкальская (СБА). 3 - апикальные области астенолинз (по изогипсе поверхности астеносферы - 120 км), 4 - изогипсы поверхности фундамента платформы (в км). Антеклизы: Ангаро-Непско-Ботуобинская (АНБ), Байкитская (Б). Синеклизы: Присаяно-Енисейская (ПЕ), Тунгусская (Т). Прогибы: Присаянский (ПС), Предпатомский (ПП), Вельминская впадина (В). 5 - глубинные разломы региональные (а), прочие (б). Региональные разломы: 1 - Главный Саянский, 2 - Бирюсинский, 3 - Присаяно-Енисейский, 4 - Окино-Вихоревский, 5 - Ангаро-Катангский, 6 - Ангаро-Вилюйский, 7 - Ангарский, 8 - Каймоново-Кутский, 9 - Таймыро-Байкальский (западный), 10 - Таймыро-Байкальский (восточный), 11 - Приморский, 12 - Акиткано-Джербинский, 13 - Байкало-Катангский, 14 - Витимо-Тунгусский, 15 - Нижне-Тунгусский, 16 - Бирюсинско-Ленский. 6 - интрузии траппов, выходящие на современную дневную поверхность (дайки, штоки, силлы, неправильные тела). Контуры распространения силлов траппов в осадочном чехле платформы: 7 - Мотского, 8 - Усольского, 9 - Тулунского, 10 - Нижнеудинского, 11 - Тунгусского, 12 - участки выклинивания траппов внутри контура сила; 13 - область интенсивного проявления вулканизма; 14 - контур Ярактинской площади
вого расплава в осадочный чехол платформы. Трап-повый магматизм, обусловленный астенолинзами, изначально характеризуется той мерой вещественной неоднородности, которая предопределена естественными природными вариациями состава верхней мантии. На различиях вещественного состава трапповой формации в региональном плане скажутся латеральные неоднородности мантии как исходного материала при формировании астенолинз. При нормативном квазиоднородном минеральном и вещественном составе верхней мантии в процессе конвективного перемещения астеносферного вещества в объеме астенолинз, а также ассимиляции нижней части литосферы магма-титы трапповой формации в разных своих частях будут всегда иметь определенные различия по минералогии, геохимии и структурно-текстурным особенностям пород. Эти различия позволяют исследователям выделять (по разным основаниям) типы пород трапповой формации. Квазиоднородность исходного асте-носферного вещества обусловила весьма слабую дифференцированность интрузивных тел (силлов, штоков, даек). Выделяются только габбро-долеритовая формация, слагающая силы, и базальтовая - трапповая нерасчлененная (габбро-долерит-базальтовая и базальт-габбро-долеритовая). Выделяемые на геологических картах по текстурно-вещественным признакам Катангский, Ангарский и Кузьмовский интрузивные комплексы также не имеют четко очерченной пространственной группировки. В Присаяно-Енисейской синеклизе траппы разных фаз внедрения одинаковы по химическому составу и различаются лишь по распределению некоторых редких элементов [6]. Многие исследователи очаговые зоны внедрения траппового расплава располагали в глубоких впадинах синеклиз. При этом полагалось, что прорыв траппового расплава должен был происходить по глубинному разлому. Изложенная выше генетическая и пространственная связь траппового магматизма с астенолинзами с полной очевидностью свидетельствует о множественности питающих очагов. Плотная сеть глубинных разломов и приуроченность к ним интрузивных секущих трапповых тел (штоков, даек, неправильной формы) наглядно это показывают (рис. 1).
Глубинные разломы в области развития астено-линз и сопредельного пространства являются распределительной системой для продвижения траппового расплава. Разрывные нарушения литосферы как дефектные элементы ее целостности и зоны повышенной проницаемости являются каналами продвижения толеитового магматического расплава из астенолинзы и одновременно местом его кристаллизации. Роль путей перемещения магматического расплава присуща равноодинаково для разломов всех систем. Этим объясняется и образование трапповых тел в прилегающих к астенолинзам кратонных областях. В то же время, есть основания выделять места наиболее интенсивного и масштабного внедрения траппового расплава по геофизическим данным. Очаговые зоны, вследствие повышенной плотности и намагниченности траппов, отражаются положительными гравитационными и магнитными аномалиями. Пространственное
положение таких очаговых зон наиболее вероятно в зонах глубинных разломов и узлах их пересечения. На юге платформы может быть выделен самый крупный очаг поступления базитовой магмы. В контуре Ангарской части Ангаро-Тунгусской астенолинзы выделяется Катангско-Ковинский блок фундамента платформы, характерной особенностью которого является его интенсивная базификация. Пространственно блок ограничен региональными глубинными разломами: Анга-ро-Катангским с севера, Байкало-Катангским с востока, Ангаро-Вилюйским с юга и Окино-Вихоревским с запада. Основанием для такого утверждения является резкое возрастание граничных скоростей упругих волн на поверхности фундамента до 6,9 км/с при нормальных значениях ~ 6,1-6,15 км/с. Возрастание скорости обусловлено только повышением основности пород фундамента.
Механизм и условия образования силлов. Механизм подъема жидкого магматического расплава за счет избыточного гидростатического давления, обусловленного разностью плотностей расплава и окружающих твердых пород, рассмотрен в ряде работ [7, 10, 15]. Нами проанализированы физические условия образования трапповых силлов и обоснован следующий механизм их внедрения.
Вмещающая силл геологическая среда испытывает деформации. Внедряющийся силл разрывает напластования горных пород, действуя как гидравлический (в начале процесса внедрения) и как механический (по мере затвердевания расплава) клин. При этом в его фронтальной части происходит максимальное сжатие пород. В общем случае, силл будет внедряться в напластования пород, обладающих высокой степенью пластичности и низким пределом прочности при разрыве. Для характеристики пластических свойств горных пород используются коэффициенты пластичности - отношение общей работы, затраченной на деформацию, к работе упругих деформаций, и предел текучести - разница напряжений при их постоянной деформации, ниже которой деформация существенно упругая. При анализе этих свойств осадочных пород в условиях глубинности до 10 км можно составить следующий ряд по уменьшению значений коэффициента пластичности: каменная соль-известняки-доломиты-алевролиты-аргиллиты-песчаники. Коэффициент пластичности каменной соли стремится к бесконечности - это означает, что у нее даже после достижения значительной по величине пластической деформации разрушения не происходит. По возрастанию предела прочности при разрыве осадочные породы образуют следующий ряд: аргиллиты- алевролиты- известняки- песчаники- доломиты. Известняки и доломиты имеют высокую прочность на сжатие и значительную пластичность, следовательно, они будут наиболее трудно разрушаться. Таким образом, энергетически наиболее выгодными для внедрения силлов в сложном разрезе осадочного чехла являются соли, а затем карбонаты, что реально и наблюдается на юге Сибирской платформы. Соленосные отложения на юге Сибирской платформы имеют мощность 2-2,5 км, а в их составе выделяются мотская, усольская, бельская,
булайская, ангарская и литвинцевская свиты. Нижняя часть соленосной толщи во внутренних районах Иркутского амфитеатра представлена терригенно-сульфатно-карбонатным комплексом пород мотской свиты вендского возраста. В пределах Сибирской платформы отмечаются четыре района максимального накопления соляных толщ кембрия: Верхне-Ленский (~ 2000 м), Канско-Тасеевский (~ 2500 м), Вельминский (~ 2500 км), Тунгусский (2200-2500 м). Сокращенные мощности кембрийских отложений характерны для всей территории Непско-Ботуобинского района [16]. Процесс внедрения энергетически обеспечивается за счет гидростатического и гидродинамического давления. Гидродинамическое давление зависит от степени насыщенности расплава газовыми флюидами. Силл продвигается по пути наименьших затрат энергии. Он внедряется как жидкое тело в начальной фазе. Магматический расплав в питающем очаге насыщен газами и оказывает высокое давление на окружающие породы. Базитовая магма под давлением продвигается вверх по глубинному разлому, достигает осадочного чехла и внедряется в его напластования без ассимиляции. Место внедрения силла в какое-то литологи-ческое напластование предопределится его реологическими свойствами. Прежде всего это будут горизонты солей и карбонатов. При внедрении силла соль может выдавливаться в силу своей высокой пластичности и перетекать в область с меньшим литостатиче-ским давлением (своды антиклинальных форм), образуя раздувы или контактные поверхности между ними. Немалую роль в формировании силлов играет и флю-идонасыщенность субстрата нижних горизонтов осадочного чехла. Тепловой поток, который предшествует внедрению магматического расплава, оказывает значительное влияние на термодинамические условия в субстрате. Первыми реагировать на эти изменения будут флюиды, содержащиеся в порах пород. Они начнут перемещаться в направлении теплового потока по наиболее проницаемым зонам, что будет способствовать устойчивому оттоку нагретых подземных вод (рассолов) из области аномального теплового поля. Так, по данным Феоктистова [15] температура базито-вого расплава способствует прогреву вмещающих толщ в диапазоне 200-800°С.
В процессе внедрения силла происходит изменение и его собственных реологических свойств. В начале процесса внедрения силл обладает свойствами жидкости. Вмещающие его напластования испытывают гидроразрыв. Силл работает как «гидравлический» клин. По мере увеличения времени продвижения головная часть силла остывает, его температура понижается, вязкость увеличивается, расплав остывает, кристаллизуется и обретает реологические свойства твердого тела. Значительно остывшая головная часть силла раздвигает среду вмещения уже как «механический» клин. Остывший магматический клин при своем продвижении производит уже значительно меньшее температурное воздействие на окружающие породы. Максимальные температурные воздействия испытывают горные породы среды вмещения в прикорневой питающей области силла, поскольку нахо-
дятся в высокотемпературном поле в течение всего временного интервала внедрения (от начала внедрения до конца процесса). Внедрение силла всегда происходит по восстанию вмещающих толщ, что диктуется энергетической выгодностью - уменьшением преодолеваемой литостатической нагрузки. То что силлы при своем продвижении переходят только в верхние горизонты, также объясняется тем, что только в этом случае уменьшается литостатическое давление. Это энергетически выгодный путь (рис. 2). Большой энергетический потенциал питающего магматического очага предопределяет возможность расщепления силла на две составляющие в случае встречи непреодолимой преграды (прочной геологической неоднородности). Выклинивание силла происходит при исчерпывании энергетического потенциала питающего магматического очага или разлома, по которому произошло большеамплитудное вертикальное перемещение благоприятного литологического напластования. Внедрение силла приводит к образованию инъективных структур путем воздымания вышележащих геологических образований на величину их мощности.
Пластовые интрузии траппов (силлы). В южной части Сибирской платформы, где ведутся нефтегазоносные работы, глубокими скважинами выявлено широкое развитие пластовых трапповых тел (силлов) внутри осадочного чехла. Силлы траппов прослеживаются и по сейсмическим данным, по совокупности отраженных волн. В то же время, будучи выдержанными в региональном плане, кровля и подошва трап-повых силлов неровные, отмечаются куполообразные вздутия и пережимы, наблюдается расщепление силлов на несколько тел [15; 12].
Силлы траппов располагаются во всем разрезе отложений венда-нижнего палеозоя, на разных стратиграфических уровнях, характеризуются большим диапазоном по мощности и площади. Силлы установлены в мотской, усольской, бельской, булайской, ангарских свитах нижнего кембрия, а также образованиях верхнего кембрия и ордовика. Необходимо отметить, что пространственная корреляция и идентификация вскрытых скважинами пластовых траппов затрудняется многочисленностью питающих каналов базитовой магмы. Прежде всего, это относится к Тай-мыро-Байкальской шовной зоне.
Мотский силл залегает в верхней части разреза мотской свиты, представленной в основном доломитами. Силл имеет эллипсовидную форму в плане с ориентировкой длинной оси с северо-запада на юго-восток. По этой оси протяженность силла составляет ~ 550 км. Мощность силла в центральной части достигает 200 м. Гипсометрически силл воздымается в восточном направлении от отметки 3100 м до 2000 км. Усольский силл залегает в нижней части усольской свиты и характеризуется сложной формой в плане и разрезе. Сложность строения силла вероятнее всего обусловлена множеством питающих очагов, связанных с развитой системой глубинных разломов. Мощность силла весьма изменчива с максимальными значениями до 180 м. Ограничениями Усольского силла являются разломы. Особенно контрастно западное
ограничение по Окино-Вихоревскому глубинному разлому, по которому произошло опускание фундамента платформы амплитудой более 1,0 км. В своей юго-западной части Усольский силл перекрывает Мотский. По положению в геоструктурах Усольский и Мотский силлы из собственно Присаяно-Енисейской синеклизы переходят в область ее бортового сочленения с Анга-ро-Непско-Ботуобинсклй антеклизой. Выклинивание Усольского силла происходит только в сводовой части антеклизы. В отдельных своих частях силл приобретает форму лополита. Наиболее отчетливо это проявлено в юго-восточной части силла. На Жигаловской
Рис. 2. Структурные соотношения силлов: 1 - апикальная область астенолинзы (по изогипсе поверхности астеносферы - 120 км); 2 - глубинные разломы (на геологических разрезах); 3 - линии геологических
разрезов по скважинам; 4 - силлы траппов (на геологических разрезах); 5 - изогипсы кровли мотской свиты (в км). Изогипсы кровли силлов (в км): 6 - Мотского (М), 7 - Усольского (У), 8 - Тулунского (Т)
Тулунский силл располагается среди напластований верхнего кембрия-нижнего ордовика. Пластовое трапповое тело мощностью до 140 м из верхоленских отложений в наиболее погруженной части Присаяно-Енисейской синеклизы к окраинам выходит на уровень бадарановской свиты нижнего ордовика. Восточная граница распространения силла проходит по зоне Окино-Вихоревского регионального разлома. Заметим, что Тулунский и Усольский силлы практически не перекрываются. В структурном отношении силл также захватывает бортовую часть синеклизы.
Нижнеудинский силл располагается в верхах ордовикских и низах силурийских отложений. Мощность пластового тела траппов свыше 250 м. Пространственно силл располагается в Бирюсинско-Чунской части Присаяно-Енисейской синеклизы и Присаянском краевом прогибе.
В качестве геологического феномена следует выделить многоярусное расположение силлов в юго-западной части Присаяно-Енисейской синеклизы: Мотского, Тулунского, Нижнеудинского, - характеризующихся большими площадями и мощностями. Суммарная мощность пластовых трапповых интрузий составляет ~ 500 м. В региональном плане силлы формировались только в пределах осадочного чехла платформы, а их длинные оси ориентированы на юго-восток. На юго-запад, запад и северо-запад силлы не могли продвинуться, встретив упор из плотных мета-морфизованных пород складчатого обрамления. Ограничительную роль с востока сыграл глубинный Окино-Вихоревский разлом. Возможной причиной феномена является пониженная мощность консолидированной земной коры (до 33 км) в сравнении с сопредельными территориями. Время внедрения силлов по калий-аргоновым определениям [15] составляет: Нижнеудинского - 276-246 млн лет, Тулунского - 229-215 млн лет, Усольского и Мотского - 207-195 млн лет. В Таймыро-Байкальской шовной зоне и области ее динамического влияния силлы траппов выявлены на многочисленных стратиграфических уровнях. Это обстоятельство вносит неясность в определение границ и стратиграфического уровня Тунгусского (Чонского) силла. В понятийном отношении его следует рассматривать как собирательный или пространственную интеграцию силлов разных уровней и площадных размеров. В районе нижнего течения р. Непы над Усольским силлом, на уровне бельской свиты залегает второе трапповое тело мощностью более 150 м. На Даниловской площади силлы траппов вскрыты в усольской, бельской и ангарских свитах. Мощность силлов колеблется от 30 до 100 м. На Преображенской и Верх-нечонской площадях силлы установлены в бельской, ангарской и верхоленской свитах.
Мощное пластовое тело (365 м) вскрыто в зоне контакта верхнего и нижнего палеозоя на Ербогачен-ской площади глубокого бурения. В стратиграфическом разрезе силл залегает между ангарской свитой нижнего кембрия и отложениями карбона. Принадлежность тела к интрузивной или эффузивной фации надежно пока не установлена. Некоторые исследователи [11, 12] относят его к эффузивным образованиям по критерию приуроченности к поверхности допоздне-палеозойского размыва. Следует отметить, что вскрывшая траппы скважина расположена в узле пересечения Витимо-Тунгусского и Таймыро-Байкальского (восточного) глубинных разломов.
В междуречье Чоны и Вакунайки выявлен силл траппов мощностью ~ 100 м в верхней части ангарской свиты. На этой же территории по сейсмическим данным выделяется отражающий горизонт в надосинов-ской части усольской свиты, который по совокупности характерных признаков (положительная полярность,
площади силл прослежен на глубине 1,77-1,82 км и расстоянии ~ 35 км при максимальной мощности > 200 м.
высокая амплитуда) может быть связан с трапповым телом. Сейсморазведкой также фиксируются скачкообразные смещения (~ 200 м) траппов. Трапповый силл по зоне разлома перемещается на более высокий гипсометрический уровень. Детальное изучение геометрических параметров силлов: вариации мощности, кривизны поверхностей подошвы и кровли, градиентов - возможно на известных нефтегазоносных площадях, где имеется плотная сеть глубоких скважин. Сложность внутреннего строения Усольского силла изучена на Ярактинской площади (рис. 3 и положение площади на рис. 1, на иллюстрациях показаны мощности траппового силла и собственно усоль-ской свиты - без траппов). На распределение мощностей усольской свиты оказали влияние как гипсометрия фундамента, так и нарушившие его целостность глубинные разломы. Средняя мощность свиты, определенная по 40 скважинам, составляет 366 м при колебаниях от 131 до 738 м. Эти наиболее резкие изменения мощности наблюдаются в скважинах, отстоящих друг от друга на расстоянии 8 км. Градиент возрастания мощности составляет 76 м/км. Изменения мощности свиты связаны с перетоком солей. Соли, в силу большей способности к пластической деформации, легко меняют свою форму, образуя мощные купола (диапиры). Крупный соляной диапир ~ 10 км в диаметре и мощностью > 700 м в усольской свите проявился на всех последующих вышележащих стратиграфических уровнях воздыманием структурных поверхностей. Амплитуда воздыманий уменьшается (затухает) от нижних уровней к верхним. Мощность траппового силла колеблется в широком диапазоне -от нулевого в области выклинивания до 150-170 м в куполообразных и валообразных раздувах (рис. 3). В пространственном соотношении мощности усольской свиты и силла траппов просматривается определенная связь. Наблюдается взаимообратное соотношение мощности силла и усольской свиты: мощность силла увеличивается в местах пониженной мощности свиты и наоборот (рис. 3, 4). Нет достаточных данных для того, чтобы связывать образование крупного со-
ляного купола в процессе внедрения силла. В то же время можно допускать возможность сгружения пластовой соли под механическим напором продвигающегося силла.
Временная последовательность интрузивного и эффузивного траппового магматизма. Временная последовательность интрузивного и эффузивного траппового магматизма исследователями трактуется неоднозначно. Одни исследователи считают, что верхнепалеозойско-нижнемезозойский типично трап-повый магматизм проявился в несколько фаз, начиная с базальтового вулканизма, и завершился внедрением огромной массы траппов [6]. Калий-аргоновые определения указывают на возможность проявления трех интрузивных фаз магматизма: пермской (275-245 млн лет), пермо-триасовой (230-215 млн лет) и триасовой (205-195 млн лет). Другие исследователи полагают, что ранние этапы магматической деятельности характеризовались становлением крупных мульдообразных или согласных пластовых интрузий, контролирующихся пликативными структурами. В последующие этапы образовались преимущественно секущие тела различной формы и размеров [1]. В [5] показывается следующая последовательность во времени траппового магматизма, характерная для всех возрастов и областей: интрузивы, эффузивы (в т.ч. базальтовые покровы), дифференцированные базиты, надстраивающие трапповый мегапокров. Весь магматический цикл может иметь продолжительность ~ 100 млн лет. Дифференцированные базиты внедряются вдоль разломов. В основу анализа временной последовательности интрузивных и эффузивных образований траппов нами положен принцип их энергетического обеспечения. В геологическое время развития астенолинзы ее энергетический потенциал увеличивается, достигает своего максимума и по мере расходования на магматические процессы уменьшается.
Образование интрузивных и эффузивных траппо-вых тел при полном цикле происходило в следующей генеральной временной последовательности: протяженные мощные силлы ^ разноразмерные секущие
Рис. 3. Вариации мощности Усольского силла на Ярактинской площади (положение Ярактинской площади показано на рис. 1): 1 - изопахиты Усольского силла (в м); 2 - глубинные разломы; 3 - скважины глубокого бурения
без силла (в м); 2 - глубинные разломы; 3 - скважины глубокого бурения
тела ^ туфо-лавовые образования. Такая последовательность определяется реологическими свойствами пород осадочного чехла, степенью нарушенности литосферы глубинными разломами и необходимой достаточностью энергетического потенциала. Для образования трапповых силлов, при наличии горизонтов пластичных пород, обязательным является относительно слабо нарушенная геологическая среда и необходимая достаточность внутренней энергии питающего магматического очага. Необходимая энергетическая достаточность определяется нижним и верхним пределами. Нижний энергетический предел определяется достижением магматической колонной подъемной силы, способной произвести механическое отложение и создание полостей для пластовой интрузии траппов. Верхний энергетический предел определяется величиной давления в очаге, при котором уже возможен взрывной вулканизм. В таком интервале внутреннего давления базитового расплава энергия будет расходоваться в основном на образование силлов. Образование силлов как процесс нагнетания расплава траппов в межслоевое пространство может протекать одновременно в нескольких местах по корово-мантийным субвертикальным каналам, каковыми являются зоны глубинных разломов. С этих же энергетических позиций в многослойной среде образование силлов должно начинаться с верхнего уровня. Для нижележащих уровней образования силлов энергозатраты возрастают, поскольку увеличивается литоста-тическое давление массы вышележащих горных пород.
Основная масса субвертикальных секущих тел траппов образуется после формирования силлов, но до начала взрывного вулканизма. После образования секущих тел траппов с небольшим отставанием во времени происходит мощный вулканизм, накопление пирокластических толщ и излияние лавовых потоков. Эта завершающая часть магматического процесса проявляется развитием вулкано-тектонических структур, которые контрастно выделяются изометричными гравимагнитными аномалиями. Безусловно, предложенная схема идеализирована и в реальной геологической среде на локализованных участках будет иметь
место квазисинхронность интрузивных и эффузивных фаций. Все зависит от энергетики питающего очага. При энергодостаточности туфы, лавы, подстилающие их осадочные горизонты пронизаны интрузивными траппами.
О работоспособности предложенной схемы можно судить по пространственному распределению интрузивных и эффузивных фаций трапповой формации на юге Сибирской платформы. Многоэтажные силлы траппов располагаются в Присаяно-Енисейской сине-клизе, где не проявился вулканизм. В области развития силлов чрезвычайно слабо проявлены и дайки габбро-долеритов. В Тунгусской синеклизе масштабно проявился вулканизм с образованием мощных толщ туфов и ограниченно интрузивный цикл с образованием трапповых силлов. Синеклиза характеризуется наибольшей интенсивностью и продолжительностью наземных вулканических процессов, резким преобладанием эффузивных пород над эксплозивными в эпи-центральной части и максимальным развитием гипа-биссального механизма по периферии, включая и кра-тонную область.
Выводы. С генетических позиций не синеклизы определили образование трапповой формации Сибирской платформы, а астенолинзы обусловили формирование синеклиз и проявление в них мощного ба-зитового магматизма в верхнем палеозое-нижнем мезозое.
Образование трапповой формации происходило при функционировании многочисленных питающих источников базитовой магмы, пространственное положение которых определяют корово-мантийные и коровые разломы.
Специфика формирования синеклиз связана с их глубинным строением. Различия в мощностях консолидированной земной коры Присаяно-Енисейской (3133 км) и Тунгусской (36-38 км) синеклиз выразились в соотношениях интрузивных и эффузивных образований трапповой формации. В Присаяно-Енисейской синеклизе преимущественно проявился интрузивный трапповый магматизм в форме силлов, а в Тунгусской синеклизе - эффузивный магматизм.
Библиографический список
1. Виленский А.М. Петрология интрузивных траппов севера Сибирской платформы. М.: Наука, 1967. 270 с.
2. Гусев Б.В., Давыдов В.Ф., Ивлев К.А. и др. Палеомаг-нитная характеристика траппов Сибирской платформы // Состояние и направление исследований по металлогении траппов. Красноярск, 1974. С. 125-127.
3. Кузнецов Ю.А. Главные типы магматических формаций. М.: Недра, 1964. 387 с.
4. Магматические формации юга Восточной Сибири и северной части Монголии // Объяснительная записка к карте магматических формаций юга Восточной Сибири и северной части МНР масштаба 1:1 500 000. Составители: Г.Я. Абрамович, В.В. Булдыгеров, Н.А. Срывцев, А.П. Таскин. Иркутск: ВостСибНИИГГиМС, 1989. С. 119.
5. Макаренко Г.Ф. Периодичность базальтов, биокризисы, структурная симметрия Земли. М.: Геоинформмарк, 1997. 96 с.
6. Одинцов М.М., Владимиров Б.М., Домышев В.Г. и др. Тектоно-магматическая цикличность и металлогения юго-запада Сибирской платформы и ее краевого обрамления // Состояние и направление исследований по металлогении траппов. Красноярск, 1974. С. 9-11.
7. Попов В.С., Перцев Н.Н. Об оценках интрузивного давления // Актуальные вопросы современной петрографии. М.: Наука, 1974. С. 67-78.
8. Петрология и перспективы рудоносности траппов севе-
ра Сибирской платформы; отв. редакторы В.В. Золотухин, А.М. Виленский. Новосибирск: Наука, 1978. 217 с.
9. Поспеев В.И., Ипатьев С.Н., Кильдюшевская О.М. и др. Глубинные электромагнитные исследования южной части Восточной Сибири // Геология и полезные ископаемые юга Восточной Сибири. Иркутск: ВостСибНИИГГиМС, 1984. С. 137-141.
10. Робертс Дж. Внедрение магмы в хрупкие породы // Механизм интрузивной магмы. М.: Мир, 1972. С. 230-283.
11. Скрипин А.И. Тунгусская синеклиза в позднем палеозое-раннем мезозое // Советская геология. 1979. № 4. С. 39-49.
12. Скрипин А.И., Алексеев Е.Б. Эволюция траппового магматизма южной части Сибирской платформы // Геология и геофизика. 1981. № 11. С. 12-17.
13. Траппы Енисейской рудной провинции / под ред. Н.Н. Урванцева. Л.: Недра, 1968. 190 с.
14. Туганова Е.В., Малич Н.С. Магматические формации основных и ультраосновных-основных пород Сибирской платформы и их металлогения // Состояние и направление исследований по металлогении траппов. Красноярск, 1974. С. 27-29.
15. Феоктистов Г.Д. Петрология и условия формирования трапповых силлов. Новосибирск: Наука, 1978. 1б6 с.
16. Чечель Э.И., Машович Я.Г., Гилев Ю.Г. Закономерности строения соленосных отложений кембрия юга Сибирской платформы. М.: Недра, 1977. 143 с.
УДК 528.3
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КООРДИНАТ UNIVERSAL TRANSVERSE MERCATOR (UTM) В ТОПОГРАФО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ И МАРКШЕЙДЕРСКИХ РАБОТАХ И ЕЕ СВЯЗЬ С ПРОЕКЦИЕЙ ГАУССА-КРЮГЕРА
А
П.Р.Торосян1
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова,83.
Дается краткая характеристика универсальной проекции Меркатора (UTM) и приводится технология преобразования координат точек земной поверхности из проекции Меркатора в проекцию Гаусса-Крюгера. Предложенная технология может быть использована в производстве. Ил. 2. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: универсальная проекция Меркатора; проекция Гаусса-Крюгера; сближение меридианов; масштаб изображения; прямоугольные координаты; геодезические координаты.
USING RECTANGULAR COORDINATES OF UNIVERSAL TRANSVERSE MERCATOR (UTM) IN TOPOGRAPHIC-GEODETIC AND SURVEYING WORKS AND ITS CORRELATION WITH GAUSS-KRUGER PROJECTION P. R. Torosyan
National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The brief description of the universal transverse Mercator (UTM) projection is given. A transformation technology of the earth surface point coordinates from the transverse Mercator projection into the Gauss-Krnger projection is provided. The proposed technology can be used in industry. 2 figures. 4 sources.
Key words: universal transverse Mercator projection; Gauss-Kruger projection; meridian convergence; image scale; rectangular coordinates; geodetic coordinates.
В настоящее время в связи с использованием спутниковой технологии координатно-временных определений все актуальнее становится применение системы прямоугольных координат в универсальной проекции Меркатора (Universal Transverse Mercator (UTM)). Несмотря на то что картографическая основа в России создана в проекции Гаусса-Крюгера, в последнее время в геолого-геофизических и маркшейдерских работах широко используются
1Торосян Паруйр Рафикович, старший преподаватель кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел.: 89500503790; e-mail: [email protected]
Torosyan Paruir, Senior Lecturer of the Department of Mine Surveying and Geodesy, tel.: 89500503790; e-mail: [email protected]
