СТРАТИГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ, 2004, том 12, № 1, с. 94-113
УДК 550.93:551.21 (479.22)
ГЕОХРОНОЛОГИЯ НЕОГЕН-ЧЕТВЕРТИЧНОГО ДАЦИТОВОГО ВУЛКАНИЗМА СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ МАЛОГО КАВКАЗА
(ГРУЗИЯ)
© 2004 г. В. А. Лебедев*, И. В. Чернышев*, М. М. Аракелянц*, Ю. В. Гольцман*,
О. 3. Дудаури**, Г. Т. Вашакидзе**
*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва
**Геологический институт АН Грузии, Тбилиси Поступила в редакцию 08.08.2002 г., получена после доработки 30.01.2003 г.
Проведено K-Ar и Rb-Sr изотопно-геохронологическое исследование представительной коллекции образцов умеренно-кислых вулканитов Джавахетской неовулканической области в северо-западной части Малого Кавказа (Грузия). Полученные данные свидетельствуют о том, что неоген-четвертичный вулканизм в этом регионе развивался последние 7-8 млн. лет в течение трех дискретных этапов: позднемиоценового (около 8-7 млн. лет назад), плиоценового (4-2 млн. лет назад) и четвертичного (800 - менее 50 тыс. лет назад). При этом умеренно-кислые вулканиты доминируют среди образований первого и заключительного этапов магматической активности Джавахетской области, в то время как для плиоценового этапа характерно преобладание базальтов с подчиненной ролью риолит-дацитовых лав.
На основании K-Ar данных установлена последовательность формирования дацитов Джавахетской области, относимых ранее к единой годердзской свите. В позднем миоцене (7-8 млн. лет назад) сформировались пирокластические толщи и внутриформационные потоки дацитов, вскрытые в ущелье р. Куры. Около 3 млн. лет назад образовались экструзивные купола Амиранисгора и Чики-ани. Дацитовые лавы Джавахетского хребта, по-видимому, изливались в конце плиоцена (около 2 млн. лет назад). Около 800 тыс. лет назад началось развитие дацитового вулканизма в пределах Самсарского хребта, который включает три дискретных фазы: образование вулканов "западной гряды" (800-700 тыс. лет назад), возникновение Самсарской кальдеры и других вулканов главного хребта (300-200 тыс. лет назад), формирование паразитических вулканов и лавовых потоков гиало-дацитов (менее 50 тыс. лет назад). Полученные геохронологические данные свидетельствуют о том, что вулканизм в пределах Самсарского хребта развивался вплоть до позднего неоплейстоцена, а, возможно, и голоцена, что позволяет отнести этот район Джавахетской области к потенциально опасным на возобновление вулканической активности.
Установлено, что фенокристаллы плагиоклаза в дацитовых лавах Джавахетской области содержат избыточный 40Ar и обладают иным первичным изотопным составом Sr и Nd по сравнению с основной массой пород. Показано, что этот феномен, отмечавшийся нами ранее при датировании четвертичных эффузивов других вулканических центров Кавказа, может наблюдаться и для пород плиоценового возраста. Подтверждено, что наиболее приемлемым материалом для K-Ar датирования молодых вулканитов является основная масса пород.
Ключевые слова. Изотопное датирование, геохронология, K-Ar метод, Rb-Sr метод, Малый Кавказ, Джавахетская область, дациты, неоген-четвертичный вулканизм, этапы вулканической активности.
ВВЕДЕНИЕ
Изучение геохронологии неоген-четвертичного вулканизма, проявившегося на новейшем этапе развития Земли, несомненно, важно для геологической науки и практики. Возможность применения по крайней мере трех-четырех методов изотопного датирования (K-Ar, Rb-Sr, U-Io, 14C) к молодым вулканическим породам при их геохронологическом изучении создает количественную (численную) основу для стратиграфии, геологического картирования, региональных геодинамических построений, оценочных прогнозов на вулканогенное оруденение.
В изотопном датировании молодых вулканитов есть специфические особенности; они подчеркивались и обосновывались в наших предыдущих работах (Чернышев и др., 1999; 2001; 2002а; 20026). В плане геолого-петрологического приложения изотопно-геохронологических данных -это возможность определения реальной продолжительности процессов вулканизма и активной жизни вулканов. Несомненным является и прогностическое значение изотопных датировок, определяющих период магматической активности и время последних извержений четвертичных вулканов, что важно для оценки вероятности возоб-
новления катастрофических извержений. Это последнее обстоятельство заметно стимулировало за последние 7-10 лет работы по изотопно-геохронологическому изучению четвертичных вулканов на территории Японии, Северной Америки, Средиземноморского пояса, в частности, на Кавказе.
Датирование молодых, особенно неоплейсто-цен-голоценовых (моложе 1 млн. лет) вулканических пород, в методическом отношении остается наиболее сложным в изотопной геохронологии. Это относится в первую очередь к K-Ar методу, как наиболее универсальному, позволяющему "охватить" весь интервал четвертичного времени, от его начала и вплоть до 20-30 тыс. лет, т.е. почти до начала голоцена. Современный вариант K-Ar метода для датирования четвертичных вулканитов базируется на использовании низкофоновой масс-спектрометрической аппаратуры, позволяющей измерять особо малые содержания радиогенной компоненты 40Ar порядка 0.00n-0.0n нг/г.
Настоящая работа, являющаяся частью предпринятого авторами систематического изучения изотопной геохронологии и геохимии молодого магматизма Кавказского региона, посвящена геохронологии вулканизма Малого Кавказа, изученной на примере Джавахетской неовулканической области. Джавахетская область (нагорье) является одной из типичных вулканических областей Малого Кавказа на территории Грузии и Армении с широким развитием разнообразных по химическому составу и возрасту продуктов неоген-четвертичного вулканизма.
Интенсивно проявленный на Кавказе магматизм неоген-четвертичного времени согласно наиболее широко принятой точке зрения (Коронов-ский, Демина, 1999) по своей геодинамической природе является позднеколлизионным. Он начался в середине миоцена, когда Кавказский сегмент Альпийского складчатого пояса вступил в стадию "жесткой" коллизии Аравийской и Евроазиатской континентальных плит и продолжался вплоть до голоцена включительно.
В работах Г.М. Заридзе (1944), а впоследствии Е.Е. Милановского и Н.В. Короновского (1973) и других исследователей было выделено три этапа развития неоген-четвертичного магматизма Кавказа: 1) позднемиоценово-раннеплиоценовый; 2) позднеплиоценовый; 3) позднеплиоценово-ан-тропогеновый. По мнению авторов, 1-й этап наиболее мощно проявился на Малом Кавказе, в то время как магматические образования 2-го этапа широко распространены в пределах всего Кавказского сегмента. Вулканизм 3-го (четвертичного) этапа проявился локально и связан с формированием крупных стратовулканов, таких как Эльбрус, Казбек, Арагац и др.
Изотопно-геохронологические данные, полученные к настоящему времени по Большому Кавказу, позволили определить временные рамки и в
ряде случаев продолжительность отдельных этапов и фаз магматизма. На 1-м этапе магматической активности (9.5-8.3 млн. лет назад) сформировались лакколиты Пятигорья (Борсук и др., 1989). Согласно изотопно-геохронологическим данным М.М. Аракелянц с соавторами (1968) и результатам более поздних работ (Hess et al., 1993; Костицын, Кременецкий, 1995; и др.) 2-й этап магматической активности Большого Кавказа протекал около 4-2 млн. лет назад. В этом временном интервале сформировались многочисленные гипабиссальные гранитные интрузии (Эльджурту, Тепли, Сонгутидон и др.), а также Верхнечегемское и Нижнечегемское игнимбри-товые нагорья. В работах И.В. Чернышева с соавторами (1999; 2001) приводятся первые надежные K-Ar данные для четвертичных вулканитов Казбекской области и Эльбрусского вулканического центра. Полученные датировки в совокупности с имеющимися радиоуглеродными данными (Бурчуладзе и др., 1976; Богатиков и др., 1998; Чернышев и др., 20026) позволили установить, что новейший вулканизм Большого Кавказа развивался на протяжении последних 450 тыс. лет и проявился в виде трех дискретных фаз. Кроме того, авторы указывают на возможное существование еще одного подэтапа четвертичного вулканизма - около 900 тыс. лет назад, с которым связывается преимущественно эксплозивная деятельность в районе Эльбруса. Таким образом, суммируя имеющиеся на сегодняшний день изотопно-геохронологические данные, можно выделить три следующих этапа магматической активности Большого Кавказа: 1) позднемиоценовый (9.5-8.3 млн. лет назад), 2) плиоценовый (4-2 млн. лет назад), 3) четвертичный (900-0 тыс. лет назад).
Систематическое изотопно-геохронологическое изучение неоген-четвертичного вулканизма Малого Кавказа до настоящего времени не проводилось. Единичные датировки носят лишь оценочный характер и не достаточны для детальных геохронологических шкал и реконструкций. Плохая изученность молодого магматизма этой части Кавказского региона обусловлена, в том числе, значительным объемом изверженного здесь за последние 10 млн. лет материала, а также широким площадным распространением продуктов вулканической деятельности (от Аджарии до Нагорного Карабаха). С запада на восток на Малом Кавказе выделяются Эрушет-Арсианская, Джавахетская, Арагацкая, Гегамская, Варденисская, Сюникская и Араксинская вулканические области (Тутберидзе, 1993). На юге вулканическая провинция Малого Кавказа сочленяется с Карсской и Араратской областями, имеющими сходный характер проявлений молодого магматизма. Продукты неоген-четвертичной магматической активности Малого Кавказа характеризуются широким спектром петрохимических составов - от
л ~
А Л
1
8
л л
2 9
у у
3 10
4 1- 1-
и/ ш 11
5 12
ь 1_
+ +
6 13
*
44°00'
7 14
0 2 4 6 8 км
1_I_I_I_I
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Джавахетской вулканической области (составлена с использованием материалов Н.Н. Схиртладзе 1958; Н.М. Дзоценидзе и С.И. Кулошвили, 1974; Тутберидзе, 1993).
1-5 - четвертичные вулканиты Самсарского хребта: 1 - гиалодациты (III фаза активности), 2 - пироксен-плагиокла-зовые дациты (II фаза активности), 3 - амфибол-плагиоклазовые дациты (II фаза активности), 4 - пирокластические образования (II ф
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.