Структуры фундамента и локализация вулканизма Южной Камчатки

Апрелков С.Е., Попруженко С.В., Богдан П.С., Касьянюк Е.Е.

На основе анализа комплекса геолого-геофизических и петрофизических данных рассмотрены особенности развития геологической структуры и истории вулканизма Южной Камчатки. Отмечено сложное зонально-блоковое строение основания четвертичных вулканов, показаны различия в их структурной позиции по отношению региональным структурным элементам Южной Камчатки.

Рис. 1

Более двух третей территории Южной Камчатки сложено кайнозойскими вулканогенными и вулканогенно-осадочными образованиями, среди которых значительную роль играют четвертичные вулканиты. Ее региональная тектоническая позиция сложна и не находит однозначного толкования. Согласно представлениям, изложенным в "Геологии СССР", т.XXXI [8], она является южным продолжением Центрально-Камчатской структурно-фациальной зоны. Существует точка зрения, что данная территория представляет собой южное продолжение Центрально-Камчатского вулканического пояса (олигоцен-квартер) и сочленения его с Восточно-Камчатским плиоцен-четвертичным вулканическим поясом [4]. Некоторые исследователи рассматривают южную Камчатку как самостоятельную вулканическую зону [9].

В связи с широким развитием четвертичных, (в том числе и голоценовых) вулканитов, а также рыхлых отложений на юго-западе в расшифровке геологического строения региона существенную роль сыграли средне- и крупномасштабная гравиразведка и другие геофизические исследования (КМПВ, МОВ, электро- и магниторазведка). Результаты этих работ показали, что территория имеет более сложное, чем представлялось ранее строение, позволили уверенно выделить основные структуры, часть которых характерна только для Южной Камчатки, позволили охарактеризовать их строение и уточнить особенности локализации вулканизма, особенно поздне-неогенчетвертичных вулканических центров.

Рассматриваемая территория сложена образованиями двух структурных этажей: нижний (фундамент) представлен верхнемеловыми вулканогенно-кремнистыми (ирунейская свита) и терригенными, часто метаморфизированными породами (кихчикская серия); верхний - вулканогенно-осадочными и вулканогенными породами широкого возрастного диапазона (эоцен-антропоген) на востоке и преимущественно осадочными породами (олигоцен-антропоген) на западе. В связи с тем, что при изложении материала мы часто ссылаемся на данные гравиметрической съемки, полезно привести плотностные характеристики основных породных комплексов Южной Камчатки (табл.1,2). Сведения о плотности пород Голыгинского прогиба приведены по данным Крестовской скважины (3550м).

На основе анализа геологических и геофизических материалов выделяются следующие основные структуры (с запада на восток): Большерецкая плита, Голыгинский прогиб, Ункановичский горст, Южно-Камчатский прогиб и Прибрежный горст (Рис.1).

Структуры

БОЛЬШЕРЕЦКАЯ ПЛИТА располагается к западу от крупного щитового вулкана Большая Ипелька и прослеживается на суше на юг до нижнего течения р.Опала, на западе она уходит в акваторию Охотского моря. Как показали результаты сейсморазведочных работ (Усть-Большерецкий профиль КМПВ), структура имеет субплатформенное строение и, по-видимому, является составной частью Охотской эпимезозойской платформы, располагающейся, главным образом, в акватории одноименного моря [5,11]. На юго-востоке плита ограничена Голыгинским прогибом, на востоке имеет тектонический контакт со Срединным массивом матаморфических пород, на северо-востоке обрамляется Колпаковским кайнозойским прогибом. Гравитационное поле Большерецкой плиты отмечается относительно повышенным уровнем и спокойным характером. На профиле КМПВ четко прослеживаются две сейсмических границы 2,2 и 5,0-5,2 км/с. Первая скорость соответствует кровле миоценовых отложений, вторая - поверхности верхнемелового фундамента. На пенепленизированной поверхности верхнемеловых интенсивно дислоцированных терригенных отложений (кихчикская серия) трансгрессивно с угловым несогласием залегают миоцен-плиоценовые осадочные отложения, представленные ильинской и какертской свитой кавранской серии, а также плиоценовой энемтенской свитой. Мощность миоцен-плиоценового чехла изменяется от 200 м на востоке до 1000 м на западе. Породы осадочного чехла образуют моноклиналь, полого наклоненную к западу (5-10o). На общем фоне моноклинали выделяются небольшие также пологие антиклинальные и синклинальные перегибы. Отдельные малоинтенсивные максимумы поля силы тяжести в пределах плиты, по-видимому, отражают небольшие относительно поднятые блоки фундамента. В пределах одного из них пройдена скважина, которая вскрыла на глубине 534 м амфиболизированные габбро. Однако в магнитном поле они не отражаются, что, вероятно, свидетельствует о незначительных параметрах тела (дайка).

Рис. 2

ГОЛЫГИНСКИЙ ПРОГИБ является крупной структурой, довольно хорошо изученной в связи с нефтепоисковыми работами, по данным которых установлены границы прогиба, определены мощности и состав выполняющих его отложений. Голыгинский прогиб - структура, полностью компенсированная осадками мощностью до 4 км, простирается от вулкана Большая Ипелька на севере и уходящая на юго-запад в акваторию Охотского моря, и имеет на этом участке ширину 30-40 км. На юге, в Охотском море ширина его увеличивается почти вдвое. Здесь прогиб не имеет отчетливо очерченных западных границ с Большерецкой плитой, но известно, что на западе он ограничен банкой Лебедя [7], а на юго-западе его вероятным продолжением является Атласовский рифт [12]. Западная граница прогиба с Большерецкой плитой следится по плавному погружению поверхности докайнозойского фундамента, которая в пределах плиты находится на небольшой глубине 0,5-1,0 км. Восточная граница прогиба выражена морфологически, и примерно совпадает с границей Западно-Камчатской равнины и подножиями Голыгинских гор и возвышенностей, расположенных севернее. Она представляет собой четкий тектонический уступ, отраженный резкой гравитационной ступенью (Центрально-Камчатской, интенсивностью 3-4 мГал/км) субмеридионального - северо-восточного простирания, и столь же резким ступенчатым подъемом поверхности верхнемелового основания в бассейне р.Саван. На восточном борту прогиба, в зоне гравитационной ступени, сейсморазведочными работами установлены разрывы с амплитудой 700-800 м. Под влиянием широтных разломов, выраженных линиями корреляции деформаций изоаномал, тектоническое нарушение, ограничивающее прогиб с востока, образует два коленообразных (почти под прямым углом) изгиба с правосторонним смещением приблизительно на 15 км.

Асимметрия прогиба в соответствии с характером гравитационного поля проявлена совершенно отчетливо: западный борт его протяженный пологий, восточный - короткий крутой. Наиболее прогнутая часть прогиба тяготеет к восточному борту. Особенности строения прогиба хорошо отражают геоплотностные геолого-геофизические разрезы (рис.2 а,б).

При сейсмическом профилировании отмечено, что граничная скорость по поверхности основания меняется в широких пределах - 5,1-5,8 км/с. Это обстоятельство может быть объяснено как изменением вещественного состава фундамента, так и изменением степени метаморфизма. Фундамент сложен песчаниками, сланцами, алевролитами, кремнистыми породами кихчикской серии верхнемелового возраста. Сам прогиб выполнен туфогенно-осадочными породами олигоцен-плиоценового возраста (воямпольская, кавранская серии, энемтенская свита) общей мощностью 3500-4000 м. Поле силы тяжести Голыгинского прогиба в отличие от поля g Большерецкой плиты более дифференцировано. Здесь выделяются минимумы, отражающие наиболее прогнутую часть прогиба, и серия максимумов, обусловленных антиклинальными складками или магматическими телами. Так, крупный изометричный максимум силы тяжести, приуроченный к привершинной части вулкана Большая Ипелька, явно обусловлен субвулканическим телом основного-среднего состава. Тела долеритов, андезитов закартированы в пределах максимума на поверхности. Такое же происхождение имеет и максимум Малая Ипелька, локализующийся в пределах одноименного позднемиоценового вулкана, на котором выделены субвулканические тела андезито-дацитов. Магматическая природа обширного Опалинского максимума в приустьевой части р.Опалы, сопровождающегося интенсивной положительной магнитной аномалией (650), однозначно установлена бурением параметрической скважины. Этой скважиной в интервале глубин 1850-2400 м вскрыты позднемеловые габбро-диориты, выше габбро-диоритов и вмещающих их терригенных образований кихчикской серии (720-1850 м) вскрыты андезито-базальты, андезиты, андезито-дациты, базальты, туфы, сопоставляемые с образованиями анавгайской серии (олигоцен-миоцен). Они перекрыты осадочными отложениями вивентекской свиты (миоцен). Предполагается, что вулканиты имеют фациальные переходы с туфогенно-осадочными образованиями гакхинской (олигоцен) и утхолокской (миоцен) свит. Хотя отложения ваямпольской, кавранской серий и энемтенской свиты разделены размывами и небольшими несогласиями, они представляют образования единого верхнего структурного этажа.

УНКАНОВИЧСКИЙ ГОРСТ - относительно узкое поднятие, прослеживающееся от бассейна р.Банная на севере до южной оконечности полуострова и разделяющее Голыгинский и Южно-Камчатский прогибы. Горст характеризуется повышенным уровнем силы тяжести и ограничен разломами. Восточная его граница имеет сложный рисунок, он разбит широтными разломами на блоки, из которых северный имеет северо-восточное простирание, а два южных - субмеридиональное.

Основание горста сложено вулканогенно-кремнистыми образованиями позднемелового возраста. Выходы этих пород, относимых к ирунейской свите (сантан-кампан), установлены на правобережье р.Банная. Кроме того, галька кремнистых пород отмечается в составе конгломератов алнейской серии по р.Лев.Саван. Верхний структурный этаж горста сложен вулканитами анавгайской и алнейской серий, плиоценовыми игнимбритами, а также четвертичными вулканогенными образованиями различного состава. Олигоцен-миоценовые вулканиты обнажаются на небольших участках на левобережье р.Паужетка, в окрестностях Курильского озера и северо-западнее вулкана Ксудач. Подавляющим развитием пользуются отложения алнейской серии, представленной широким спектром пород от базальтов до риолитов и туфогенно-осадочными породами и нижнечетвертичными базальтами, слагающими щитовидные вулканические постройки различной степени сохранности. Это палеовулканы Явинский (правобережье р.Озерная в нижнем течении), Западно-Кошелевский, озера Камбальное, Кошегочекский и др. В руинах этих вулканов отложения сохраняют первичное периклинальное залегание (5-10o).

Верхнемеловое вулканогенно-кремнистое основание, по данным широтного профиля КМПВ по линии берег Охотского моря - Курильское озеро залегает на глубине 1-2 км [9]. Надо отметить, что интенсивность гравитационного поля в пределах Ункановичского горста резко возрастает в южном направлении, причем самый южный блок горста, заключенный между долиной р.Озерная и Камбальным заливом по интенсивности сопоставим с прибрежной Тихоокеанской аномальной зоной силы тяжести, где, как показывают построенные модели геоплотностных разрезов, наблюдается заметный подъем геофизических разделов, в том числе и поверхности "М". Нельзя исключить влияние на уровень гравитационного поля и возможного изменения на данном участке вещественного состава фундамента, например, увеличения в его составе интрузивных тел офиолитового ряда - базитов, гипербазитов (рис.2 б).

ЮЖНО - КАМЧАТСКИЙ ПРОГИБ, с востока примыкающий к Ункановичскому горсту, выделен, в основном, по гравиметрическим данным. Прогиб прослеживается от юго-западных отрогов Ганальского хребта до южной оконечности полуострова и на востоке граничит с Прибрежным горстом. Ширина прогиба 30-40 км. Наиболее узким прогиб становится между вулканами Желтовский и Ильинский, а также между Кошелевским и Камбальным (не более 20 км). Юго-восточная граница прогиба более прямолинейна и выражена гравитационной ступенью северо-восточного простирания. Район прогиба с поверхности полностью закрыт четвертичными вулканическими постройками разного типа (щитовые и щитовидные вулканы, стратовулканы, шлаковые конусы и отдельные лавовые потоки), входящие в состав Восточно-Камчатского вулканического пояса, продолжение которого фиксируется на островах Большой Курильской гряды. Мозаичность гравитационного поля прогиба во многом обусловлена именно этим вулканогенным чехлом. Глубина залегания складчатого основания по расчетным данным составляет в среднем 3,5 км. В районе северного берега Курильского озера по данным широтного профиля КМПВ верхнемеловое основания погружено на глубину 4 км.

О составе отложений, выполняющих прогиб, можно судить по косвенным данным. Низы разреза сложены существенно осадочными породами олигоценового возраста мощностью 1500-2000 м. Основание этой толщи не вскрыто. Весьма вероятно, что Южно-Камчатский прогиб заложился еще в эоцене и охватывал Прибрежный горст. Об этом свидетельствуют алевролитовая толща с эоценовой фауной мощностью 200 м, закартированная в бухте Жировая [10], углисто-гравелитовая пачка эоценового возраста в северной части прогиба (бассейн р.Банная). В олигоцене же формируется вулканогенно-осадочная толща (рост островной дуги). Морские условия в прогибе сохранялись и в начале алнейского вулканизма. На это указывают пачки туфогенно-осадочных пород с фауной, характерной для кавранской серии, установленные среди вулканитов алнейской серии восточнее Курильского озера [14], тогда как окружающие поднятые структуры (Ункановичский, Прибрежный горсты) характеризовались субаэральным вулканизмом. Структурный план, близкий к современному, прогиб стал приобретать в конце миоцена-плиоцена с ростом Прибрежного горста, возникновение которого, в свою очередь, обусловлено заложением Курило-Камчатского глубоководного желоба.

В формировании прогиба, безусловно, в какой-то мере отразились вулканотектонические процессы. Так, южная часть прогиба, более известная как Паужетская депрессия, в поле силы тяжести отражена крупной относительно отрицательной аномальной зоной, форма которой грубо приближается к равнобедренному треугольнику со сторонами, совпадающими с долинами рек Озерная и Паужетка. В зоне выделяются два интенсивных минимума силы тяжести: один - в районе слияния рек Озерная и Паужетка, второй - в районе Курильского озера. По бортам депрессии местами обнажаются вулканогенно-осадочные породы анавгайской серии. Подобные же отложения вскрыты скважиной N1 в долине р.Паужетка. Сама же депрессия выполнена плиоцен-четвертичными вулканогенно-осадочными отложениями среднего и кислого состава.

Образование депрессии, вероятно, связано с мощными игнимбритообразующими извержениями в конце плиоцена.* Покровы игнимбритов риодацитового состава мощностью до 300 м широко распространены в Голыгинских горах, выходы их закартированы к востоку, западу и югу от депрессии, установлены они и в самой депрессии (190 м). Первичный объем игнимбритов по расчетам В.С.Шеймовича составлял около 400 км3 [1,13]. В результате выброса таких масс игнимбритов образовалась замкнутая гигантская кальдера, где в плиоцен-среднеплейстоценовое время в озерных условиях накопилось вулканогенно-осадочная толща контрастного, но преимущественного кислого состава мощностью 550 м, не имеющая аналогов за пределами депрессии. В поздние этапы развития (конец среднего - начало верхнего плейстоцена) в депрессии образовалось сводовое поднятие, в центральной части которого возникла меридиональная цепь вулканов Камбального хребта, замыкающаяся на юге голоценовым Камбальным вулканом .

В северо-восточном углу Паужетской депрессии находится Курильское озеро, которое, как это признано многими исследователями, имеет кальдерное происхождение. Его глубина составляет в среднем 300 м (почти на 200 м ниже уровня моря). К зеркалу озера приурочен эпицентр локального минимума силы тяжести. Как показывают детальные исследования, формирование кальдеры связано с грандиозными извержениями пемз кислого состава, происходившими в период 9500+40 - 7980 90 лет назад (абсолютные датировки по 14С). Залежи пемз мощностью до 120 м выполняют все речные долины, расположенные по периферии озера. Объем изверженных пемз оценивается в 22-25 км3 [9].

ПРИБРЕЖНЫЙ ГОРСТ занимает узкую полосу тихоокеанского побережья юго- восточной Камчатки (ширина 20 км). В северной половине он расширяется до 35 км. На северо-востоке (бухта Вилючинская) он торцово сочленяется по одноименному разлому с Южно-Быстринским блоком северо-западного простирания. Горст сложен преимущественно осадочными и вулканогенно-осадочными отложениями олигоценового возраста, прорванными в большинстве своем небольшими миоценовыми интрузиями гранитоидов. На севере и юге горста (бухта Жировая, оз.Камбальное) отмечены субаэральные вулканиты алнейской серии. Для горста в основном характерны блоковые дислокации и обилие разрывных нарушений личного простирания, реже наблюдаются пликативные структуры. Горст характеризуется интенсивным положительным полем силы тяжести, уровень которого резко возрастает в сторону Тихого океана. Однако, это не отражает какие-либо локальные особенности геологического строения. Построенные геоплотностные разрезы показывают резкий подъем в этом направлении глубинных геофизических разделов. Так, верхнемеловое основание (=2,72 г/см3) в северо-восточной части горста залегает на глубине менее одного километра, а поверхность "М" - на глубине 22 км, в юго-западной части горста верхнемеловой фундамент находится на глубине от 3 до 1 км, а поверхность "М" поднимается до 20 км.

Особенности локализации вулканизма

Как видно из приведенной краткой характеристики основных структур, кайнозойский вулканизм проявился на всей рассматриваемой территории, за исключением Большерецкой плиты. Эта структура в палеогене и большей части миоцена являлась областью размыва, и лишь в конце миоцена и плиоцене испытала опускание.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: реферат витамины, реферат научный.



1  2  3 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки