ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2009, № 3, с. 227-252
УДК 551
ГИДРОТЕРМАЛЬНАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ В РИФТОВОЙ ЗОНЕ ИСЛАНДИИ (ТЕКТОНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ)
© 2009 г. А. Р. Гептнер
Геологический институт РАН 119017 Москва, Пыжевский пер., 7;
E-mail: heptner@mail.ru Поступила в редакцию 28.04.2008 г.
Обсуждается распространение, время и последовательность формирования гидротермальной минерализации в рифтовой зоне Исландии. Рассмотрена жильная и поровая минерализация базальтов в зоне трещинно-дайковых роев. Установлен прерывистый режим формирования кремнистых и других гидротермальных минералов в зоне растяжения и образования трещинных роев при достаточно длительном существовании гидротермальной системы. Анализируется образование серий параллельно-слоистых выделений смектит-цеолитового состава в процессе растяжения и возникновения систем открытых трещин и колебаний уровня подземных вод. Локальная концентрация кремнезема в трещинах и пустотах платобазальтов и отложения полосчатых кремнистых выделений (ониксов) связывается с многократным, прерывистым поступлением растворов в зону минерализации базальтов.
В современных рифтовых зонах и за их пределами гидротермальные процессы играют главную роль при формировании локальной минерализации на поверхности земли и в глубоких горизонтах вулканитов [Курносов и др., 2004; Fridleifsson, 1979; Kristmannsdottir, 1975, 1984; Kristmannsdottir, Tomason, 1978; Palmason et al., 1979; Walker, 1960]. Среди древних миоценовых толщ, обнажающихся в Исландии, наряду с сильно измененными породами в разрезе и на площади присутствуют и породы, не содержащие гидротермальных минералов.
Интенсивность проявления и распространение гидротермальной деятельности контролируется тектоно-магматической активностью и процессами формирования протяженных зон проницаемости в трещинно-дайковых роях. Разрывы, зоны интенсивной трещиноватости (трещинные рои) и дайки (дайковые рои), широко распространенные в толще миоцен-плиоценовых платобазальтов и в плейстоценовых вулканогенных отложениях современной рифтовой зоны, играют большую роль в структуре Исландии и определяют направление и характер движения подземных вод. Этим в значительной степени определяется локализация, интенсивность и особенности гидротермальной минерализации.
Пятнистый, мозаичный характер геотермальных проявлений отражает неравномерность формирования проницаемых зон и путей миграции нагретых растворов в толще пород. В ряде случаев плейстоценовые, плиоценовые и миоценовые породы неоднократно подвергались гидротер-
мальному изменению. В результате сформировались ассоциации гидротермальных минералов разного состава, отражающие разные временные этапы минерализации, происходившие в пределах одной гидротермальной системы.
Во многих районах острова в толще базальтов наблюдаются горизонтально ориентированные полосчатые (седиментационные) и концентрические выделения опала и халцедона. Формирование параллельно-слоистой текстуры не является специфическим механизмом минералообразования, присущим только кремнистым минералам. Широко распространены подобные выделения слоистых силикатов (смек-титы) и цеолитов, отлагавшихся в пустотах пород, постоянно или периодически заполнявшихся растворами. Горизонтально ориентированное полосчатое (параллельно-слоистое) распределение минералов характерно для верхней, относительно низкотемпературной зоны гидротермального изменения базальтов и базальтовых гиалокластитов.
Изучение полосчатых минеральных образований представляет особый интерес для выяснения условий гидротермальной минерализации в пределах современной рифтовой системы и среди более древних, миоцен-плиоценовых базальтовых толщ.
Цель настоящего исследования состояла в выяснении возможной связи разнообразных скоплений (каемки, седиментационные уровни, полосчатые выделения) гидротермальных минералов с режимом формирования разрывных нарушений, возникающих при растяжении в процессе рифто-образования.
шш! 1=12 ^3 &5 — 6 Ф1 —9 010 дЦ ^12 ^13 --14 ^15 ^ 16
Рис. 1. Структурно-тектоническая карта, по [8аешепё880п, 1979] с сокращениями.
1 - современные рыхлые отложения и лавовые покровы; 2 - верхнеплейстоценовые и послеледниковые лавовые покровы; 3 - плио-плейстоценовые лавы (3.1-0.7 млн лет); 4 - третичные лавы (>3.1 млн лет); 5 - номер и примерный размер изученных полигонов; 6 - доминирующее направление даек; 7 - вулканические системы (пунктиром предполагаемые), центральные вулканы и трещинные рои; 8 - фланги рифта; 9 - направление трещин; 10 - кальдера; 11 - геотермальное поле; 12 - антиклинальная ось флексуры; 13 - синклинальная ось флексуры; 14 - направление регионального падения; 15 - трансформный разлом; 16 - горизонтальное залегание.
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Жильная и поровая минерализация изучались в ряде районов Исландии в породах, расположенных в зоне трещинно-дайковых роев. Положение изученных районов (полигонов) показано с сокращениями и небольшим дополнением на структурно-тектонической карте, составленной К. Сайе-мундссоном [8аешипё880п, 1979] (рис. 1).
В пределах южного сектора современной риф-товой зоны объектом изучения были плиоцен-плейстоценовые толщи подушечных лав и гиа-локластитов, обнажающиеся в береговом обрыве на протяжении нескольких километров от Кир-кьюбайярклаустура до Ломагнупура (см. рис. 1, полигон 1). Исследование в юго-западном секторе современной рифтовой зоны проводилось в ряде мест. Детальное изучение разрывов и трещин выполнено в районе, прилегающем к озеру Тинг-вадлаватн (см. рис. 1, полигон 7)
Дайки, рассекающие мощные толщи моноклинально залегающих базальтов, и гидротермальная минерализация изучались в бортах и днище фьордов на севере, в районе Эйьяфьорда и на востоке, в районе фьордов Брейддалур и Беруфьор-дур (см. рис. 1, полигоны 2 и 3, соответственно). На западе острова вторичная минерализация исследовалась в зоне трещинно-дайковых роев, рассекающих плиоценовые базальты в долине реки Нордурау и в районе Хвалфьордура (см. рис. 1, полигоны 4 и 5 соответственно). На Северо-Западном полуострове в полого падающей толще миоценовых платобазальтов в районе Кодла-фьорда закартирована система пересекающихся даек (см. рис. 1, полигон 6).
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование текстурных особенностей строения даек, их взаимоотношений с вмещающими
породами и характера минерализации в зонах трещиноватости проводилось во время экспедиционных работ в Исландии в разные годы (с 1970 по 2005 гг.). В ряде районов зоны трещиноватости и распространения вторичных минералов картировались (см. рис 1).
Изучение микротекстурных особенностей и состава гидротермальных минералов предварялось детальным просмотром шлифов. Микротекстура и состав этих минералов анализировались на сканирующем электронном микроскопе, снабженным микроанализатором системы LINK-860, в Палеонтологическом институте РАН совместно с Л.Т. Протасевич. Для определения состава слоистых кремнистых образований применялся лазерный микроспектроанализ, который позволил с высокой точностью проводить послойные замеры содержания элементов-примесей в исследуемых образцах. Анализы проводились в лаборатории ВИМСа Ю.Б. Синициным и В.Н. Пятовой на лазерном микроспектроанализаторе ЛМА-10 фирмы Карл Цейс. Сущность этой методики, позволяющей определять содержание элементов в любых твердых объектах по единым твердым градуировочным графикам без применения эталонов и образцов сравнения непосредственно в процессе анализа, описана в работах [Синицын и др., 1991; Синицын, Пятова, 1998]. Диагностика цеолитов на основании рентген-дифракционных спектров, полученных от неориентированных препаратов, проводилась А.Л. Соколовой (ГИН РАН). Химический анализ пород и минералов выполнен в химико-аналитической лаборатории Геологического института РАН.
ФОРМИРОВАНИЕ РАЗРЫВНЫХ НАРУШЕНИЙ
Разрывы, трещины разного масштаба и пара-генетически связанные с ними дайки широко распространены в зоне современного рифтогенеза и на флангах этой зоны в плиоцен-миоценовых платобазальтах. Детальное исследование распространения и морфологии разрывов и трещин, входящих в состав трещинно-дайковых роев, а также строения даек и их взаимоотношений с вмещающими породами показало, что процесс растяжения, контролирующий формирование этих нарушений, независимо от их масштаба, имеет прерывистый характер.
В современной зоне рифтинга в базальтах и гиалокластитах хорошо видны латеральные и вертикальные смещения, происходившие по разрывам. Рои разрывов со смещением разной амплитуды (от первых см до нескольких м) фиксируются в толщах гиалокластитов формации Мо-уберг по наличию зон милонитизации и зеркал скольжения (рис. 2).
12 см
Рис. 2. Плейстоценовые гиалокластиты, юго-западный сектор современной рифтовой системы в районе горы Альманагьяу, полигон 7, см. рис. 1. а - зона дробления и милонитизации; б - зеркало скольжения в гиалокластитах, деталь рис. а.
На востоке острова (р-н Рейдарфьордур) в толще миоценовых платобазальтов в зоне внедрения даек отмечено смещение пластов лав на несколько метров [Helgason, Zentilli, 1985]. Аналогичное явление наблюдалось автором в разрезе миоценовых базальтов в другом районе, на Северо-Западном полуострове Исландии. Здесь детально изучены зоны разрывов, по которым происходило смещение, образование грабенов и внедрялись дайки (см. рис. 1, полигон 6) [Перфильев и др., 1991].
В зоне контакта дайки и вмещающих пород при смещении небольшой амплитуды на поверхности палагонитизированной корки закаливания дайки отмечены зеркала скольжения. Это служит определенным указанием на то, что уже после внедрения дайки и замещения стекла корки закаливания палагонитом происходили подвижки на контакте с вмещающей породой.
Характер взаимоотношения даек и брекчий во вмещающей породе часто совершенно опреде-
Рис. 3. Зоны дробления и дайки в миоценовых платобазальтах: а-в - зарисовки на обнажении, полигон 6, см. рис. 1; г - зарисовка шлифа.
а - раздробленные газовые полости в лавах в пределах трещинно-дайкового роя; б - зона брекчий на контакте с дайкой, породы межбазальтовых горизонтов (RB), "затянут
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.