В строении района выделяются три комплекса пород: до-кальдерный, синхронный кальдерообразованию и посткальдерный. Фрагменты построек, составляющих первый комплекс, в настоящее время вскрываются по бортам Узон-Гейзерной деп­рессии. Они свидетельствуют о том, что на месте депрессии су­ществовала группа вулканов, имеющих состав лав и пирокластики от базальтов до риолито-дацитов [Леонов, 1989].

Рис.2. Космический снимок Узон-Гейзерного района. Локализация экструзий.

Четвертичный кислый вулканизм Узоно-Гейзерного района

Обобщив опыт изучения геотермальных районов мира, В. В. Аверьев [1] высказал предположение, что проявления гидротермальной ак­тивности и кислого вулканизма, являясь коровыми процессами одного порядка, возникли как реакция глубоких недр Земли на мантийный маг­матизм. В связи с этим важное значение в решении проблемы теплово­го питания гидротермальных систем имеет детальное изучение продук­тов кислого вулканизма. В Узоно-Гейзерном районе подробные иссле­дования были выполнены для экструзивно-эффузивных образований четвертичного возраста (рис. 2).

Детальное геологическое и петрологическое изучение этих образо­ваний позволило выделить три цикла, которые по времени относятся к периоду от низов среднего до начала верхнего плейстоцена. Лавы обра­зуют непрерывный ряд пород от андезитов до липаритов. Эта последо­вательность сохраняется внутри каждого цикла. Изменяются только объемные соотношения лав.

Первый цикл представлен потоками и экструзиями (Горное плато, основание сопки Желтой, экструзии Гребень, Бортовая, Первая), кото­рые протягиваются дугообразными грядами вдоль юго-восточного об­рамления Узоно-Гейзерной депрессии (рис. 3). Цикл начинается изли­янием больших объемов (1,2 км³) лав андезитового состава.

Рис. 3. Блок-диаграмма Узоно-Гейзерного района. Точками показаны озерные отложе­ния, заполняющие Узоно-Гейзерную вулкано-тектоническую депрессию. 1 —сопка Узон; 2 — экструзия Озерная; 3— маар оз. Дальнего; 4— экструзия Белая; 5 — пемзовый купол сопки Открытой; экструзии: 6 — Тортик, 7—Останец, 8 — Сестренка, 9 — Круг­лая, 10— Гейзерная; 11— сопка Дуга; 12 — плато Широкое; 13 — каньон р. Шумной; экструзии: 14 — Гребень, 15—Горное плато, 16 — Рудича, 17 — Бортовая, 18—Первая; 19 — сопка Безымянная, 20— экструзия Желтая, 21—конус Савича

Они покрывают площадь около 20 км², образуя иногда небольшие вулканиче­ские аппараты. Характерной особенностью андезитов является высокая степень их кристалличности, такситовые структуры, покисление соста­ва от 59% двуокиси кремния в первых порциях до 62,8% в последних. Вслед за андезитами по концентрическим трещинам происходит внед­рение даек и экструзий липарито-дацитового состава (Гребень, Борто­вая, Первая). Липарито-дациты характеризуются фельзитовым обликом и незначительным содержанием кристаллической фазы (не более 7% от объема породы). Цикл заканчивается излиянием потоков липаритов в основании сопки Желтой и формированием ее купола. В северо-вос­точном борту кальдеры Узон этот цикл проявлен экструзией Озерной, лавы которой имеют липаритовый состав. Общий объем лав первого цикла составляет 1,67 км³.

Второй цикл представляют экструзии и потоки, расположенные внут­ри Узоно-Гейзерной депрессии (экструзии Останец, Тортик, Сестренка, Гейзерная, Круглая, большой поток экструзии Желтой). Порядок пе­речисления экструзий соответствует восстанавливаемой последователь­ности их внедрения. Состав лав меняется от дацитов до липаритов. Объем липаритов равен 1,55 км³, общий объем лав второго цикла - 1,65 км³. Экструзии, сложенные лавами липаритового состава (Тортик, Гейзерная, Круглая), представляют собой скорее кислые вулканы, об­разованные истечением подвижных лав и состоящие из потоков, протя­женностью 0,5—3,0 км. Экструзии имеют изометричную платообразную форму. Формирование их не сопровождалось выбросами пирокластики.

Третий цикл кислого вулканизма - наиболее молодые потоки на экструзиях Гейзерной, Желтой, экструзии Лепешка и Рудича (см. рис. 4) – представлен, в основном, андезитами и дацитами. Наиболее полно третий цикл проявлен на экструзии Гейзерной. Здесь из субши­ротной трещины, рассекающей купол липаритового состава (второй цикл), изливались следующие друг за другом потоки лав андезитового, андезито-дацитового и дацитового составов. Завершается цикл серией липаритовых даек, имеющих широтное простирание. В кальдере Узон на границе второго и третьего циклов произошло внедрение экструзии Белой, которая имеет дацитовый состав. Объем лав третьего цикла со­ставляет 0,26 км³.

В кислых лавах всех трех циклов широко развиты включения лав базальтового состава и их кристаллические фрагменты. Отмечается приуроченность включений к завершающим этапам каждого цикла и увеличение их количества от цикла к циклу.

Набор минералов-вкрапленников в кислых лавах близок: плагио­клаз, орто- и клинопироксен, магнетит, изредка встречается оливин. В липаритах второго цикла кроме этого присутствует роговая обманка. Степень кристалличности лав внутри циклов изменяется от 25—30% в наиболее основных разностях до 15—20% в липаритах. При этом на не­котором этапе отмечается снижение ее до 4—11%. В целом степень кри­сталличности лав возрастает от цикла к циклу за счет увеличения доли плагиоклаза, содержание которого в лавах изменяется от 2 до 21% от общего количества кристаллов. Вкрапленники большей частью зональные. Встречаются все виды зональности.

Границы между зонами часто реакционны. Отдельные зоны содер­жат большое количество расплавных, кристаллических и газовых вклю­чений. Состав плагиоклазов изменяется от 72—76 до 28—30% An. Раз­личие в составе смежных зон достигает иногда 16 -20% An.

По включениям расплава в плагиоклазах методами термометрии были определены температуры кристаллизации вкрапленников. Они изменяются в широком диапазоне (от 1385 до 1060° С для второго цик­ла и от 1320 до 920° С для третьего цикла).

Анализ индивидуальных газов включений в плагиоклазах показыва­ет, что наиболее характерными газовыми компонентами являются N₂, С0₂, реже СО, Н₂ и углеводороды. Во втором цикле преобладает N₂ и С0₂. В третьем цикле состав газа смешанный. При этом содержание СО, Н₂ и углеводородов достигает иногда 30—40 об.%.

Наличие в кислых лавах вкрапленников плагиоклазов, которые рез­ко отличаются по составу, широкое проявление осцилярной и обратной зональности в них, коррозионные соотношения между зонами свиде­тельствуют о неравновесных условиях кристаллизации расплава и боль­шой скорости его остывания. Это подтверждается также находками в липаритах кристаллов оливина и зональностью пироксена. Включения лав базальтового состава в продуктах кислого вулканизма, обычные в описываемом районе, рассматриваются многими авторами как полностью не смешавшиеся фрагменты основного расплава [31, 33]. Они позволяют предполагать, что причиной неравновесного состояния минеральных ассоциаций в кислых лавах является смешение магматических распла­вов при внедрении высокотемпературных глубинных базальтов в коровый очаг кислой магмы. Дополнительным свидетельством смешивания магматических расплавов являются находки «гетерогенных» пемз [8], которые были обнаружены нами в основании экструзии Рудича и среди пемзовидных дацитов экструзии Белой.(Материалы взяты из публикаций Леонова В.Л. и Гриб Е.Н.)

Наличие в недрах района корового магматического очага является важным фактором, определившим геологические позиции гид­ротермальных систем. Находки в районе кислых пород плиоценового возраста (пачка древних лав) позволяют предполагать, что коровый очаг существовал в недрах района с дочетвертичного времени. Жизнь его претерпевала сменяющие друг друга периоды покоя, когда проис­ходила частичная закристаллизация очага, и периоды активизации.

Имеющиеся в настоящее время материалы позволяют нам предло­жить вероятный механизм возобновления деятельности корового очага и рассмотреть историю его развития в плейстоцене. Устанавливается три цикла магматической активности.

В начале среднего плейстоцена, в связи с заложением Вулканическо­го раздвига, район подвергся растяжению, в ответ на которое в коровый очаг кислой магмы, имевшей температуру, близкую к солидусу, произо­шло внедрение магмы базальтового состава с температурой 1340— 1300° С. Внедрение базальтовой магмы сопровождалось локальным плавлением гранитного материала вокруг подводящих каналов [20]. На поверхность в это время поступили лавы смешанного состава, при­мером которых являются андезиты Горного плато (в начале первого цикла). Более кислый последние порции лав свидетельствует об увели­чении количества кислого расплава. На некотором этапе образовав­шийся более легкий гранитный расплав стал препятствовать подъему базальтовых магм [11] и их тепловая энергия стала расходоваться на фазовые превращения. Наибольшей степени расплавления коровый очаг в недрах района достиг к концу первого цикла, о чем свидетельст­вует незначительное количество вкрапленников (3—6%) в липаритах этого времени. Мощная эксплозивная деятельность, в результате кото­рой сформировалась толща узонских игнимбритов, способствовала, по-видимому, эвакуации из магматической камеры кристаллических фаз и привела к «осушению» расплава. По структурным данным в этот пе­риод верхняя кромка очага была расположена на глубине 7 - 8 км, а диаметр его составлял около 10 км [17].

Во втором цикле в начале позднего плейстоцена из сформировавше­гося очага произошло массовое излияние липаритов. Судя по минималь­ной температуре гомогенизации расплавленных включений, в послед­нем потоке экструзии Круглой (1090—1060° С) температура расплава непосредственно перед извержением составляла не менее 1000° С. По­сле завершения вулканизма второго цикла кристаллизация магмы в очаге происходила, по-видимому, автономно, с накоплением летучих в остаточном расплаве.

В третьем цикле оказался возможным прорыв основной магмы поч­ти в центре депрессии (экструзия Гейзерная). Это свидетельствует о том, что очаг, по крайней мере его верхняя часть, оказался в достаточ­ной степени закристаллизованным. Внедрение свежей порции высокотемпературной базальтовой магмы произошло вдоль узкой полосы суб­широтного простирания в связи с заложением в этот период системы широтных сбросов. Состав газовой фазы включений (Н₂, СО, углеводо­роды) свидетельствует о глубинности формирования основного рас­плава.

В целом снижение объема продуктов кислого вулканизма от цикла к циклу и увеличение степени кристалличности лав свидетельствуют о постепенной кристаллизации очага. Однако, можно предполагать, что в голоцене вновь произошла некоторая его активизация в связи с внед­рением основной магмы, образовавшей конусы Савича, Дуга и маар оз. Дальнего. Базальты могли внести дополнительный тепловой импульс в верхнюю, частично закристаллизовавшуюся к этому времени часть магматической системы и привести к ее расплавлению [32].

Рис. 4. Схематический разрез, показывающий особенности структурной локализации гидротермальных систем Долины Гейзеров и кальдеры Узон (линия разреза соответ­ствует линии А—Б на рис. 2) 1 — область развития корового магматического очага и связанные с ним экструзии; 2— предполагаемые границы магматического очага; 3 — система кольцевых и конических трещин над очагом, восстанавливаемая по вскрывающимся на поверхности дайкам [17]; 4 — идеализированная верхняя граница очага в период внедрения даек (Q2); 5 — водо­носные комплексы: а — верхний, б — нижний; 6 — зоны разломов (стрелки указывают характер перемещения по ним); 7 — направление корового растяжения в районе; 8— проявления гидротермальной деятельности

Таким образом, в настоящее время коровый очаг в недрах района, вероятно, продолжает находиться в разогретом состоянии и содержит материал с температурой выше солидуса гранитной системы.

Общие структурные позиции и наличие корового магматического очага кислой магмы в недрах района определяют особенности строения гидротермальных систем Долины Гейзеров и кальдеры Узон. Выше было показано, что структура района, магматизм и гидротермальная деятельность обнаруживают тенденцию к омоложению с востока на за­пад. Сопоставляя возраст гидротермальных систем с возрастом кисло­го вулканизма, между которыми предполагается парагенетическая связь, а также основываясь на возрасте структур, в пределах кото­рых вскрываются термопроявления, мы датируем возраст гидротер­мальной системы Долины Гейзеров началом среднего плейстоцена (250—300 тыс. лет), а возраст гидротермальной системы кальдеры Узон — началом позднего плейстоцена (100—150 тыс. лет).

Поверхностная разгрузка гидротермальных систем осуществляется из озерных отложений, заполняющих Узоно-Гейзерную депрессию, ко­торые также имеют различный возраст в восточной и западной ее час­тях.

Эти данные не позволяют нам объединять термопроявления Доли­ны Гейзеров и кальдеры Узон в единую гидротермальную систему, как это делалось ранее. Основываясь на том, что указанные тер­мопроявления связаны на поверхности с различными структурами и имеют разный возраст, мы считаем, что они должны рассматриваться как две различные гидротермальные системы. Однако на глубине они связаны с областью единого корового магматического очага, который выступает как аккумулятор тепла и обеспечивает тепловое питание гидротермальных систем. Можно также предполагать, что их объеди­няет связь на глубине с единым источником водного питания (нижним водоносным комплексом). В пользу этого свидетельствует анализ глу­бинной структуры района. Принципиальная схема структурной лока­лизации гидротермальных систем Долины Гейзеров и кальдеры Узон, предполагаемая нами, изображена на рис. 4.

В целом, анализируя геологические позиции термопроявлений До­лины Гейзеров и кальдеры Узон, мы должны присоединиться к выска­занной ранее точке зрения о тесной их связи. Однако мы считаем, что связь эта осуществляется не в поверхностных условиях, где суще­ствуют две заложившиеся в разное время гидротермальные системы, а через глубинную структуру района, единую для обеих систем.

БЕЛОУСОВ В. И., ГРИБ Е. Н., ЛЕОНОВ В. Л. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПОЗИЦИИ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ ДОЛИНЫ ГЕЙЗЕРОВ И КАЛЬДЕРЫ УЗОН.