Отрицательные (деструктивные) структуры

Структуры кальдер. Кальдеры представляют собой округлые или овальные отрицательные вулканические структуры, которые возникают в результате просадки вулканической постройки. Обрушение кальдер происходит по кольцевым или дугообразным разломам, причем амплитуда проседания может изменяться от нескольких сотен до 1500—2000 м. Их образованию нередко предшествуют мощные выбросы лавового и пирокластического материала, объем которых может достигать многих кубических километров. Это приводит к частичному опустошению периферического магматического очага, находящегося на глубинах 3—10 км. Снижение давления магмы в периферическом очаге до уровня ниже литостатического давления и является главной причиной образования кальдер.

Рис. 6.40. А — геологическая карта стратовулкана Хулкани в Перу (по У. Петерсену и др.).

Горизонтальной штриховкой показаны палеозойские, мезозойские и четвертичные породы за пределами вулканического центра; область без крапа соответствует экструзивным куполам и краевым лавовым потокам, а пунктирные линии в ее пределах — контуры установленных куполов; точками показаны потоки брекчий, образующихся при разрушении вулкана; беспорядочно расположенными точками показаны туфы, туфобрекчии и пирокластические брекчии — отложения пепловых потоков; индексами обозначены: То, Тш — поздние экструзивные купола Оркогуази и Мабой; дайки: ТЬ — Булола-Эстелья, Tt — Тентадора-Антаканча, Ts — Сан-Педро, Та — дайки андезито-базальтов, Ti — область распространения даек брекчий и туффизитов. Б — схема размещения выходящих на поверхность рудных жил и области развития вольфрам-золоторудной минерализации (оконтурена штрих-пунктирной линией) (по У. Петерсену

и др.)

Рис. 6.41. Вулкано-биклинальная структура мслноколчсданного рудного поля на Южном Урале (по Л.И. Кривцову).

/ — иулканичсские брекчии спилитов; 2 — андезито-базальтовые порфириты; 3 — туфы лаптовых порфиритов; 4 — аидезито-лаиитовыс порфириты; 5—6 — медноколчеданные рудные тела: 5 — сплошных руд, 6 — прожилково-вкрапленных руд; 7 — сипвулканичсские разломы; 8 — зоны повышенного расишнцсвания и трещиноватости В пределах кальдер могут произойти новые извержения и сформироваться небольшие, осложняющие их строение вулканические структуры, после чего может последовать новая стадия кальдерообразования. Структуры, в пределах которых после кальдерообразования возобновляются вулканические процессы, получили название ресургентных кальдер. В. А. Невским и М. А. Осиповым (1978) они подразделяются на три типа: 1) для кальдер покровного типа характерно накопление в их пределах после возобновления вулканических процессов лавового и туфогенного материала; 2) в кальдерах вулкано-купольного типа возобновление вулканизма фиксируется образованием в зоне кольцевого разлома трубок взрыва, экструзивных куполов, субвулканических даек и штоков кислого и основного состава; 3) кальдеры взрывного типа обычно выполнены брекчиями взрыва, имеющими гидромагматическое происхождение (по Силлитое, 1985).

Кальдеры характерны для орогенных областей и зон активизации древних платформ и складчатых областей, где с ними бывают связаны месторождения многих видов полезных ископаемых, в том числе свинца, меди и цинка (Николаевское в Приморье, Эль-Тениенте в Чили), урана (Стрельцовское рудное поле в Восточном Забайкалье), бериллия (Агуачилле в Мексике), олова, золота и серебра (месторождения кальдер Сильвертон и ЛейкСити в США), ртути, флюорита и др.

Г. Ф. Яковлевым (1982) кальдеры проседания подразделяются на вершинные и периферические. Последние характеризуются погружением по кольцевым разломам всего вулканического сооружения или группы вулканов, расположенных над периферическим магматическим очагом. Такие кальдеры часто достигают в поперечнике 30—50 км и ограничиваются кольцевыми или полукольцевыми, дуговидными разломами с крутым залеганием сместителей, которые могут быть наклонены как к центру кальдеры, так и от него. Суммарная амплитуда опускания по ним дна кальдер может достигать многих сотен метров. Важная роль в строении кальдер принадлежит также радиальным разломам, сочетание которых с кольцевыми нарушениями придает всей структуре блоковое, мозаичное строение. Кольцевые, а иногда и радиальные разломы, осложняющие кальдеры, залечиваются субвулканическими дайками разных составов, трассируются небольшими экструзивными куполами. Кальдеры этого типа подразделяются на моногенные и полигенные.

Моногенные периферические кальдеры отличаются сравнительно простым строением блюдцеобразного дна. Они бывают выполнены продуктами посткальдерного вулканизма, среди, которых преобладают пирокластические и лавовые образования кислого или среднего состава, залегающие с наклоном к центру кальдеры. Проседание дна кальдеры носит в таких случаях характер одноактного процесса.

Полигенные кальдеры относятся к сложным вулкано-тектоническим структурам и отличаются более длительной историей развития, неоднократным возобновлением в их пределах вулканических процессов, разнообразием состава извергающихся в их пределах продуктов вулканизма, вспышки которого чередуются с повторными обрушениями дна этих структур. Внутреннее строение полигенных кальдер определяется покровами вулканитов, состав которых изменяется от кислого до основного. Отдельные блоки в их пределах могут быть приподняты, и в них может обнажаться довулканический фундамент.

Полигенные кальдеры, встречаются на площадях активизированных срединных массивов складчатых областей и активизированных молодых платформ, особенно на пересечениях рассекающих их глубинных разломов, где с ними связаны рудные поля гидротермальных месторождений. Хотя зачастую отдельные месторождения контролируются линейными разломами (скрытыми или сквозными), проявленными в древнем, довулканическом фундаменте, тем не менее исключительно важную роль в размещении месторождений играют и разломы кольцевой и радиальной систем и места их пересечений.

Примером рудного поля, связанного с крупной (16×10 км) кальдерой, является Стрельцовское рудное поле в Восточном Забайкалье (рис. 6.42). Оно располагается в пределах МонголоПриаргунского срединного массива, захваченного мезозойской тектоно-магматической активизацией. Кристаллический фундамент (нижний ярус) сложен здесь позднепротерозойско-палео;

Рис. 6.42. Схема геологического строения Стрельцовского рудного поля {по.

Л.П. Ишуковой).

1 — песчаники, алевролиты, гравелиты; 2 — риолиты и их лавобрекчии покровной фаиии; 3 — туфы кислого состава; 4 — сферолитовые риолиты; 5 — фельзиты, 6 — крупновкрапленниковые трахибазальты, андезиты; 7 — риолиты; 8 — конгломераты, 9 — базальты и их лавовые брекчии — средний покров; 10 — трахидациты нижнего покрова; 11 — туфолавы; 12 — базальты нижнего покрова; 13 — базальные конгломераты; 14 — диориты; 15 — разломы, ограничивающие кальдеру, 16 — крутопадающие разломы, 17 — пологопадающие нарушения; 18 — предполагаемые разломы; 19 — урановые месторождения: 1 — Широндукуйское, 2 — Стрельцовское, 3 — Антей, 4 — Октябрьское, 5 — Лучистое, 6 — Мартовское, 7 — Мало-Тулукусвскос, 8 — Тулукуевское, 9 — Юбилейное, 10 — Весеннее, И — Новогоднее, 12 — Пятилетнее, 13 — Красный Камень, 14 — Юго-Западное, 15 — Жерловое, 16 — Аргунское, 17 — Восточно-Широндукуйское; 20 — породы фундамента зойскими гранитоидами с ксенолитами архейско-протерозойских гнейсов, амфиболитов и известняков. Верхний ярус представлен верхнеюрско-нижнемеловыми вулканогенными и осадочными породами, которые слагают ряд вулканических и вулкано-тектонических структур различного типа: кальдер, вулканических куполов и др. Состав вулканитов изменяется от базальтов до риолитов, в их разрезе чередуются лавовые, пирокластические и вулканогенно-осадочные образования. Шестнадцать месторождений рудного поля приурочены к позднеюрско-раннемеловой вулкано-тектонической структуре, заложенной на гранито-гнейсовом основании и представляющей собой изометричную в плане кальдеру, ограниченную системой кольцевых сбросов. Кальдера в свою очередь контролируется пересечением древних разломов глубокого заложения меридиональной, северо-восточной и северо-западной систем.

Хорошо изученные примеры полигенных кальдер встречаются в штате Колорадо на западе США в пределах третичного (35—.

22.5 млн лет) вулканического района Сан-Хуан на площади 120×140 км. Здесь установлены 15 кальдер, с семью из которых связаны многочисленные месторождения золото-серебро-полиметаллических руд. В начале олигоцена здесь на докембрийском метаморфическом фундаменте сформировались вулканы центрального типа. Извержения андезитовой магмы в их пределах 30 млн л.н. сменились выбросами кислых пепловых туфов и почти одновременным проседанием кальдер Анкомпагре и СанХуан, в которых вулканические извержения возобновились. В кальдере Сан-Хуан 27,5 млн л.н. произошел мощный выброс туфов и образовалась кальдера Сильвертон (рис. 6.43). Округлый блок этой кальдеры испытал опускание на 300—800 м по ограничивающим кальдеру сбросам, круто падающим к ее центру. За внешним кольцевым разломом располагается концентрическая зона, где встречаются многочисленные трубки взрыва. Во многих аналогичных кальдерах (в частности, во вмещающих месторождения Цучихата в Японии и Крипл-Крик в США) трубки взрыва встречаются еще и в центральной части кальдер. В самой внешней зоне вокруг кальдеры Сильвертон преобладающим развитием пользуются радиальные нарушения. Значительная часть этих структур отрыва выполнена дайками или многочисленными жильными рудными телами месторождений Кемп-Берд, Идарадо и других, причем протяженность даек и жил по простиранию местами достигает 15 км. Некоторые жилы точно следуют по контактам даек, в то время как другие выполняют диагональные или концентрические трещины. Самые высокотемпературные минеральные ассоциации отлагались вблизи кольцевого разлома, который, видимо, играл роль рудоподводящей структуры. В зону кольцевого разлома внедрились многочисленные субвулканические тела кислого состава.

Анкомпагре, Сан-Хуан, Сильвертон и располагающаяся в.

7.5 км к северо-востоку от последней (кальдера Лейк-Сити) являются примерами ресургентных вулкано-купольных кальдер. Когда давление магмы в очаге возрастало и превышало литостатическое давление, наблюдалось повторное куполообразование в.

Рис. 6.43. Структурная карта участка кальдеры Сильвертон (по У. Бербанку и.

Р. Людке).

• 1 — наиболее крупные интрузивные тела; 2 — вулканические трубки брекчий; 3 — разломы; 4 — дайки и жилы. Цифрами в кружках показаны рудники: I — Идарадо,
• 2 — Кэмп-Берд, 3 — Саннисайд, 4 — Голя-Клнг, 5 — Амсрикан-Таннсл, б — Тсрри-

Таннел, 7 — Шенандо, 8 — Силвер-Лейк дне кальдер, которое могло сопровождаться образованием грабенов, ограниченных падающими навстречу друг другу сбросами. Если магма находила путь наверх по этим сбросам, возобновлялись вулканические извержения в пределах кальдер. Если магма не извергалась, по разломам внедрялись субвулканические и интрузивные тела. Как показывают примеры кальдеры Сильвертон и аналогичных структур в соседнем рудном районе Санлайт, такое повторное куполообразование в ресургентных кальдерах неизменно обеспечивало обстановку растяжения в пределах купола, и следовательно, подновление, приоткрывание сформировавшихся ранее радиальных и кольцевых структур. Это делало такие кальдеры проницаемыми для магматических расплавов и гидротермальных растворов. Не случайно поэтому полигенные кальдеры по сравнению с моногенными имеют значительно большее распространение и играют более важную роль в качестве рудоконтролирующих структур. Более того, по мнению некоторых исследователей, при становлении этой и других подобных структур куполообразование предшествовало началу первой вспышки вулканизма и проседанию кальдеры. Подтверждением этому являются характер и взаимное расположение кольцевых, радиальных разломов, центров вулканизма, трубок брекчий и других структур, которые вполне отвечают возникающим над внедряющейся резко удлиненной в вертикальном направлении магматической камерой. Действительно, геофизическими исследованиями в этом районе установлено наличие на глубине крупного батолита, отдельные выступы кровли которого находятся на глубинах 3—7 км.

Вершинные кальдеры типичны главным образом для щитовых вулканов и стратовулканов областей развития основного и среднего, в меньшей степени кислого вулканизма. Они располагаются в центральных частях вулканических построек и соответствуют их вершинным частям. Такие кальдеры также ограничены кольцевыми разломами, но имеют меньшие размеры (до 10—12 км), а их происхождение может быть связано либо с обрушением вершинной части вулкана, либо с вулканическими взрывами (эксплозивные кальдеры). Вершинные депрессии устанавливаются в палеовулканических областях Урала, Северного Кавказа, Рудного Алтая и других районов, где с ними связаны некоторые колчеданные месторождения (например, Сибайское, Блявинское на Южном Урале).

Сибайское медноколчеданное вулканогенное месторождение на Южном Урале, по данным И. Б. Серавкина, приурочено к одноименной вулкано-купольной структуре, вытянутой в меридиональном направлении на 12 км при ширине 2—3 км. Сибайский базальт-риолитовый стратовулкан сформировался на щитообразном основании, сложенном слабо расслоенными базальтами (диабазами) мощностью свыше 1000 м (рис. 6.44). Вулкано-купольная форма стратовулкана обусловлена резким увеличением мощности пород риолито-дацитового состава, плавным увеличением мощности вышележащих пачек кварцевых риолитовых порфиров, базальтов, вулканогенно-осадочных и кремнистых пород,.

Рис. 6.44. Продольный геологический разрез Сибайского палсовулкана на Урале.

(по И. Б. Сере к и ну).

I — флишоидные отложения улутауской свиты (D₂ gv), 2—6 — кара. малыташская свита (D₂ ef-gv). 2 — верхняя толща, а — переслаивающиеся вулканогенно-осадочные породы и базальты, б — гиалокластиты и гиалокластогенныс тефроиды, 3—5 — контрастная толща: 3 — риолиты, 4 — переслаивающиеся базальты, шаровые афировые базальты и вариолиты, вулканогенно-осадочные и кремнистые породы, 5 — преимущественно экструзивные и эффузивные базокварцевые риолито-лаииты; 6 — преимущественно однородные диабазы нижней тощи; 7 — колчеданные залежи, 8 — разломы; 9 — границы основания кальдер; 10 — наиболее глубокие скважины выклиниванием за пределами палеовулкана толщи гиалокластитов, сконцентрированных в кальдере. Три рудные залежи месторождения локализованы в центральной кальдере, осложняющей купольную часть постройки, среди экструзивных риолитов и на контакте их с перекрывающими гиалокластитами. В кальдерообразной депрессии залегает и соседнее Камаганское месторождение. В пределах палеокальдеры располагаются также многие другие объекты колчеданного типа. К их числу относятся, в частности, Маканское и Узельгинское рудные поля на Урале, где рудные тела контролируются локальными вулкано-купольными структурами (месторождения Новое, Талганское, им. XIX Партсъезда) или депрессиями, расположенными между куполами (Узельгинское, Чебачье, Молодежное месторождения).

В вершинной кальдере обрушения располагается рудное поле свинцово-цинковых месторождений Маджарово в Болгарии. Оно локализовано в протерозойских метаморфических породах (гнейсах, амфиболитах, мраморах) и в палеозойских диабазах, зеленых сланцах и филлитах, прорванных телами ультрабазитов (рис. 6.45). Метаморфические и интрузивные породы перекрыты верхнеэоценовыми и олигоценовыми осадочными и вулканическими образованиями (андезиты, трахиандезиты и их туфы). Вулканические породы в центральной части района прорваны небольшими штокообразными телами монцонитов, аплитов, которые соответствуют верхней части находящегося на глубине интрузива. Вертикально залегающие рудные жилы выполняют радиальные разломы различной ориентировки, связанные с образованием кальдеры обрушения.

Своеобразным типом структур являются эксплозивные кальдеры, примером которых может служить олигоценовая кальдера.

Рис. 6.45. Геологическая карта рудного поля Маджарово в Болгарии (по Н. Афанасьевой и др.).

1 — рудные жилы, 2 — верхняя осааочно-туфогснная свиты, 3 — гипабиссальные интрузивы, 4 — дайки андезитов, 5 — дациты и их туфы; 6 — андезиты, 7 — андезито-базальты; 8 — трахиандезиты и их туфы, 9 — нижняя осадочно-туфогенная свита; 10 — серпентиниты, 11 — метаморфические породы; 12 — тектонические нарушения; 13 — контур кальдеры Крипл-Крик В США С золоторудными месторождениями. Кальдера заложилась на докембрийском фундаменте. В ее строении принимают участие эксплозивные (гидромагматические, по Р. Силлитое) брекчии мощностью до 1000 м, интрудированные телами фонолитов, сиенитов и щелочных базальтов, а также трубками брекчий (рис. 6.46). Гидромагматические брекчии выполняют неправильную чашеобразную впадину, имеющую три углубления дна, и состоят из мелких (0,5—3 мм) обломков полевого шпата, кварца и разнообразных пород, как докембрийских, так и третичных. На востоке и севере кальдеры брекчии чередуются в разрезе с аллювиальными и озерными осадками. Их присутствие указывает на кратковременность и неоднократность вспышек эксплозивного вулканизма, которые сопровождались выбросом огромного количества пеплового материала, просадками дна кальдеры и внедрением интрузивных тел. Месторождения кальдеры представлены протяженными на глубину жилами, рассекающими как гидромагматические брекчии, так и докембрийский фундамент (месторождение Аякс), или располагаются в интрузивных телах латитов-фонолитов, подвергшихся гидротермальному брекчированию (месторождение Глоб-Хилл).

Структуры межвулканических депрессий характеризуются размерами до 10—12 км, располагаются между вулкано-купольными структурами (стратовулканами), которые являлись центрами кислого вулканизма. Такие депрессии были выражены отрицатель;

ными формами древнего рельефа и выполнены преимущественно туфогенно-осадочными и вулканомиктовыми отложениями удаленных фаций, наряду с которыми накапливались глинистые, кремнистые и известковистые осадки. В пределах таких депрессий на удалении от вулканических центров в колчеданоносных районах могут встречаться залежи гидротермально-осадочных руд (например, Рубцовское и Таловское месторождения на Рудном Алтае).

Структуры скрыто-вулканических депрессий называются еще криптовулканическими и связаны не с вулканизмом, а с подземными взрывами, при которых образовывались приповерхностные или гипабиссальные трубки взрыва. В связи с прорывами флюидов из магматических камер форма последних изменялась, происходили просадки их кровли, выраженные на поверхности проседанием блоков и образованием депрессий (кольцевых или грабенообразных). Эти блоки осложнялись также линейными, кольцевыми и радиальными разломами. К разломам, оперяющим их трещинам и узлам их пересечений бывают приурочены жильные и метасоматические месторождения в трубках взрыва, которые являются наиболее характерными проявлениями магматизма на площади криптовулканических депрессий.