БАЗАЛЬТОВЫЙ ВУЛКАНИЗМ - ключ к решению проблем кислого вулканизма и геотермии
Общие проблемы специфики базальтового вулканизма
ЭРЛИХ Э.Н., БЕЛОУСОВ В. И. БАЗАЛЬТОВЫЙ ВУЛКАНИЗМ КЛЮЧ К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМ КИСЛОГО ВУЛКАНИЗМА И ГЕОТЕРМИИ
Эрлих Э.Н. Кислый вулканизм, рост гранитного слоя коры,гидротермальный процесс, и рудообразование.
Огромные объемы извергнутых базальтов, их общепризнанное глубинное происхождение, высокие температуры их формирования делают необходимым рассмотрение связанных с ними общих проблем и преодоления сложившихся стереотипов.
Рис. 1 Сибирская платформа. Плато-базальты. Плато Путорана. П
Говоря о базальтовом вулканизме, прежде всего, следует отметить огромные объемы, связанных с ним изверженных пород, составляющих 80% от общего объема ежегодно извергаемых вулканических продуктов.
В противоположность кимберлит-лампроитовому (вулканизму?) платобазальты (траппы) формируются в течение коротких интервалов времени. Радиологические исследования траппов Раджмахала показали, что вся огромная масса базальтовых толщ общей мощностью 1500-1800 метров сформирована в ходе нескольких десятков извержений продолжительностью менее 30000 лет. Аналогичные данные получены и для сибирских траппов.
То же можно сказать и о базальтовом вулканизме на Камчатке. В течение верхнего плейстоцена – голоцена в вулканической зоне Срединного хребта было извергнуто на поверхность 2000-2150 км3 базальтовых лав и пирокластики, 1000 км3 базальтов за голоцен. В Центральной Камчатской депрессии за верхний плейстцен-голоцен было извергнуто 5000 км3 базальтов. За какие-нибудь 10-12 тысяч лет (геологически-мгновенно!) были сформированы такие гигантские существенно пирокластические стратовулканы, как Ключевская и Кроноцкая сопки объемом до 300 км3 каждый.
Рис. 2. Базальтовый вулкан Ключевской и его шлаковые конусы с лавами. Камчатка.
Огромные масштабы извержения платобазальтов делают обоснованной их оценку, как событий планетарного масштаба (Rampino, Stothers, 1988). Отмечена специфическая черта таких глобальных событий – в противоположность глобальным событиям, связанным с извержениями кимберлитов и лампроитов, характеризующихся диссипативным выделением энергии, извержения платобазальтов в каждом отдельном случае сосредотачиваются в одном районе.
Связь базальтового вулканизма с процессами растяжения подтверждается постоянной ассоциацией эруптивных центров базальтов со структурами растяжения, в частности, с дайками, как иллюстрируется на примере даек на кальдере Кулау (рис. 3) или системой рифтов на острове Гавайи, (рис. 4,5).
Рис. 3. Рои даек древнего дайкового комплекса Кулау кальдеры Кулау. (Врезка показывает интенсивность, а также число даек в скоплении и на участке) (Walker, 1987).
Рис. 4. (а) Карта острова Гавайи показывает основные рифтовые зоны пяти налегающих друг на друга щитовых вулканов. Изолинии превышений и глубин проведены через 500-метровые интервалы на суше и 1000 м-интервалы на некотором расстоянии от берега. (b) Этот схематический разрез центральной и западной частей вулкана Мауна Лоа основан на моделях скоростей Р-волн и плотности пород. (Нill, Zucca,1987).
Сравнение оценок тепловой мощности различных типов вулканизма и гидротермальной деятельности в пределах одного долгоживущего вулканического центра может дать достаточно четкую картину взаимоотношений этих процессов. С этой целью были произведены оценки тепловой мощности базальтового и кислого вулканизма и гидротерм в Паужетском геотермальном районе для Камбального долгоживущего вулканического центра.
Рис.5. Геология вулкана Килауэа.
(a) Структурная карта кальдеры Килауэа, вулканических воронок, нормальные разломы, трещины и эруптивные трещины. HGP-A – это место расположения скважины Гавайского Геотермального Проекта в округе Пуна. Исследовательская скважина Килауэа обозначена GW.
(b) Карта вулкана Килауэа, показывающая потоки лав классифицируемых по типу извержения.(Aдаптировано из Holcomb, 1987.)
Данные этих расчетов показали, что "базальтовый вулканизм" является самым мощным процессом в пределах структуры долгоживущего вулrанического центра и превышает сумму тепловых мощностей "кислого вулканизма" и гидротерм в 6—7 раз.
Подчиненность значений тепловых мощностей гидротермальной деятельности и "кислого вулканизма" в единой геологической структуре, каким является долгоживущий вулканический центр и сопряженные с ним гидротермальные системы, по нашему мнению, может трактоваться как генетическая зависимость этих процессов от "базальтового вулканизма". То есть гидротермы и "кислый вулканизм" возникают под действием энергетически более мощного и более глубинного процесса, каким является в данной структуре "базальтовый вулканизм". Поэтому правомочно предположение, что тепловая энергия, обеспечивающая деятельность гидротерм и обоих видов магматизма в долгоживущем вулканическом центре, имеет единый источник энергии. В верхних горизонтах земной коры происходит диффренциация теплового потока, в результате которой порождается тот или иной процесс. Форма проявления теплового потока на поверхности Земли зависит от геологического строения данного участка долгоживущего вулканического центра.
В областях современного вулканизма наиболее типичной является ассоциация гидротермального процесса с явлениями кислого вулканизма. Исключение представляет лишь Исландия, где базальтовый материал абсолютно преобладает и океанические острова (Гавайи, остров Реюньон в Индийском океане, остров Сюртсей к югу от Исландии) (Рис. 6, 7).
Рис.6. (а) Упрощенная геологическая карта Исландии показывает распределение геотермальных проявлений и их связь с активными вулканическими зонами. ( Fridleifsson, 1979.); (b) Рои трещин и центральные вулканы Северо-восточной вулканической зоны Исландии (Stefбnsson, 1981.); (c) Структурная карта кальдеры Крафла и еѐ активных трещинных роев (Stefбnsson, 1981).
Рис. 7. Кальдера Килауэа
Поскольку материал по этому принципиальному вопросу мало известен, а литература труднодоступна, ниже помещается краткая сводка данных.