УДК 551.234
ОКИНСКАЯ ГИДРОТЕРМАЛЬНАЯ СИСТЕМА (ВОСТОЧНЫЙ САЯН) © 2013 г. П. С. Бадминов, А. В. Иванов, Б. И. Писарский, А. И. Оргильянов
Институт земной коры СО РАН 664033 Иркутск, ул. Лермонтова, 128, e-mail: irig@crust.irk.ru Поступила в редакцию 15.03.2011 г.
На западном фланге Байкальской рифтовой зоны находится Окинская гидротермальная система "вулканогенного типа", связанная с проявлением базальтового вулканизма. Она представлена очагами разгрузки термальных и субтермальных вод, приуроченных к узлам пересечения разноплановых разломов на границе двух крупных литосферных блоков. На основе данных по изотопии гелия определена величина теплового потока по всем источникам гидротермальной системы, которая в среднем сравнима с величиной теплового потока в дно южной котловины оз. Байкал. С помощью кремниевого и катионного геотермометров рассчитаны прогнозные температуры гидротерм на глубине их формирования. Глубина формирования источников Окинской гидротермальной системы в среднем равна 2.8 км, что на 1.1 км ближе к земной поверхности, чем йформ. гидротерм Прибайкалья. Пространственное совпадение локализации гидротермальной системы с районом проявления молодого вулканизма свидетельствует о связи с единым источником тепла, а ее тепловые параметры газовый и химический состав коррелируют с возрастом вулканизма.
Б01: 10.7868/80203030613040020
ВВЕДЕНИЕ
Термин "гидротермальная система" в рамках отдельных геологических структур, может быть отнесен ко всем гидродинамическим системам, формирующимся либо при нагревании вод региональным тепловым полем в результате глубокой циркуляции, либо при дополнительном поступлении в водоносные горизонты глубинного тепла, приносимого магмой или надкритическим флюидом [Кононов, 1983]. По обобщенной классификации А. Трусдела [Тгае8ёе11, 1976], основанной на предполагаемом генезисе аномального тепла, гидротермальные системы Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) разделены на два типа: "невулканические" и "вулканогенные". К "невулканическому" типу относятся трещинно-жильные системы гидротерм глубокой циркуляции. Системы "вулканогенного типа" приурочены к рифто-вым впадинам, их горному обрамлению и связаны с проявлением базальтового вулканизма. В пределах Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) известно свыше 50 термальных источников (рис. 1). В основном это кремнистые азотные воды, тепловой потенциал которых, индуцируется региональным тепловым полем [Голубев, 1982]. Однако на флангах БРЗ существуют гидротермальные системы, связанные с областями развития молодого вулканизма и имеющие локальные источники тепла. (Давно замечено, что магматическая активность отражается на температурных и химических особенностях газоводных флюидов [Дислер, 1971]). Здесь развиты исключительно субтермальные и термальные углекислые и углекисло-азотные ми-
неральные воды. Кроме того, вблизи крупных вулканических аппаратов голоценового возраста в радиусе 10—15 км до сих пор отмечается вынос тепла (термальная активность) [Лаврушин, Ма-ковозов, 2004].
Окинская гидротермальная система (ОГС) "вулканогенного типа", расположенная в западной части Саяно-Байкальского сводового поднятия представлена очагами разгрузки термальных, субтермальных вод в долине р. Сенцы и прилегающих к ней территорий (рис. 2) Монголо-Тувинской гидроминеральной области. В условиях сурового климата (среднегодовые температуры ниже 0°С), высоких гипсометрических отметок выходов источников (более 1500 метров над уровнем моря), мощной толщи многолетнемерзлых пород, проявления не только термальных вод, но и субтерм (8—20°С) свидетельствуют о существовании аномальных величин теплового потока. Измеренные и модельные значения теплового потока превышают 50 мВт/м2 [Petit et al., 2008]. Эта тектонически и сейсмически активная область расположена в зоне сочленения рифтоген-ных структур западного фланга Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) с районами преобладающего регионального сжатия Восточной Тувы, на границе двух крупных литосферных блоков Тувино-Монгольского массива (ТМ) и Тувинской зоны ранних каледонид (Т), где в недавнем прошлом происходили многочисленные крупные вулканические извержения (см. рис. 2).
Основу геологического разреза исследуемой территории составляют метаморфические поро-
Суходольные впадины
Впадины-озера
Разломы
Сбросы Сдвиги
Сибирская платформа
Позднекайнозойские вулканические поля
Голоценовые вулканы Термальные источники
0 100 200 300 400км
1_I_I_I_I
55°
Рифейский * Тувино- -« Монгольский палеомикро континет
Ш
50°
БОлнайский разлом
55°
100°
110°
Рис. 1. Термальные источники в структуре Байкальской рифтовой системы. Положение Окинской гидротермальной системы показано врезкой прямоугольной формы (см. рис. 2).
53°00'
Восточно-Тувинское вулканическое поле
52°00' -
© * .*
Лавы и вулканы Голоцен Плейстоцен Миоцен и плиоцен Минеральные источники --V Холодные ^Горячие
99°
100°
Рис. 2. Положение минеральных источников в структуре позднекайнозойских лавовых полей. Пунктиром показана возможная граница между Тувино-Монгольским массивом (ТМ) и Тувинской зоной ранних каледонид (Т) [Беличенко и др., 2003; Васильев и др., 1997; Рассказов и др., 2002].
ды кембрия и протерозоя. Они представлены мраморами, гнейсами и кристаллическими сланцами в нижней части разреза и метаморфическими сланцами, слагающими его верхнюю часть. Эти толщи прорваны гранитоидами преимущественно палеозойского возраста. Громадную перестройку территория претерпела в мезо-кайнозое, когда древнее основание было вовлечено в горообразовательные процессы, сопровождавшиеся базальтовым вулканизмом и накоплением осадков.
ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
В летний период 1999 и 2000 гг. Байкальским гидрогеологическим отрядом Института земной коры СО РАН проведены работы по газово-хими-ческому опробованию углекислых и азотно-угле-кислых минеральных источников, расположенных в труднодоступных горных районах республик Тува и Бурятия (Восточный Саян). В верховьях р. Большого Енисея было опробовано три источника, в долине р. Сенцы еще семь. Опробование включало в себя отбор проб воды на макрокомпоненты, растворенные газы, отбор образцов травер-тинов и измерение температуры воды. Определение макрокомпонентов в водах производилось по стандартным методикам, редкоземельных и щелочных металлов методом эмиссионной фотометрии пламени на атомно-абсорбционном спектрометре "8о1ааг-М6"; анализ газа выполнен методом газовой хромотографии в гидрохимической лаборатории Института земной коры СО РАН (химики-аналитики Л.А. Дурбан и Н.Н. Поливанова). Содержание воднорастворенного гелия в пробах воды определялось на приборе "Ингем-1" также в Институте земной коры СО РАН (исполнитель Л.Л. Шабынин). Химический анализ образцов травертинов определялся методом атомной абсорбции на приборе "Перкин-Элмер-403", и методом пламенной фотометрии на приборе ДФС-12 в Институте геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН (исполнитель Л.Н. Матвеева). Измерения изотопных отношений стронция в травертинах осуществлялось из измельченного материала на приборе Finnigan МАТ 262 в лаборатории изотопии и геохронологии Института земной коры СО РАН (исполнитель Е.И. Демонтерова). Методика измерений и химическая подготовка проб описаны ранее [Рассказов, 2002]. Изотопные отношения гелия и неона в пробах воды определены на магнитном резонансном масс-спектрометре в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН (исполнитель Л.В. Хабарин). Эти данные позволили оценить тепловые параметры Окин-ской гидротермальной системы и установить связь с проявлением базальтового вулканизма. Температуры минеральных источников на глуби-
не формирования определены с помощью геохимических геотермометров, а тепловой поток по его взаимосвязи с отношениями изотопов гелия.
СТРОЕНИЕ ФУНДАМЕНТА В РАЙОНЕ ОГС И МОЛОДОЙ ВУЛКАНИЗМ
Тувино-Монгольский массив выделяется по области распространения вендских карбонатных отложений шельфового типа [Беличенко и др., 2003]. В палеозое территория ТМ была охвачена достаточно интенсивным гранитообразованием. После существенного перерыва, дальнейшее тек-тоно-магматическое развитие связано с вулканизмом, современный этап которого начался в раннем миоцене образованием Урикского и Окин-ского вулканических полей [Рассказов, 1993; Рассказов и др., 2000]. При этом в миоцене и плиоцене вулканизм мигрировал в пределах ТМ по сложной траектории, практически не выходя за его пределы. В позднем плиоцене—раннем плейстоцене вулканизм сместился на запад за пределы ТМ в область раннекаледонского фундамента, где в течение всего плейстоцена формировалось обширное Восточно-Тувинское вулканическое поле [Ярмолюк и др., 1999; Petit et al., 2008]. Наиболее молодые голоценовые извержения Жом-Болок-ской группы вулканов произошли непосредственно на границе ТМ (см. рис. 2). Минеральные источники, рассматриваемые в этой работе, тяготеют к области между голоценовыми и плейстоценовыми вулканами, что указывает на их потенциальную связь с молодым вулканизмом.
Ранее считалось, что в западной части Саяно-Байкальского сводового поднятия, в зонах тектонических нарушений существуют локальные изолированные очаги разгрузки гидротерм [Волкова, Яснитская, 1963]. Пространственное совпадение ОГС с районом проявления молодого вулканизма, свидетельствует о возможной связи ОГС с единым источником тепла. Согласно имеющейся гипотезе развития западного фланга БРЗ, формирование зоны аномального разогрева корового субстрата пространственно связано с подлито-сферными плюмо-подобными аномалиями [Рассказов, 1994; Рассказов и др., 2000]. Разогрев коры мог обусловить возникновение крупной конвективной гидротермальной системы, представленной как групповыми (Чойган, Хойто-Гол, Даргал), так и единичными (Халун-Угун, Дунду-Гол, Соруг) выходами термальных, субтермальных углекислых и азотно-углекислых вод на высоких гипсометрических отметках. Эта гидротермальная система контролируется крупным структурным тектоническим элементом земной коры — глубинным разломом. Выходы источников ОГС приурочены к Сен-цинскому региональному разлому субширотного простирания, активизировавшем
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.