авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |

Вулканогенно-осадочный литогенез в наземной рифтовой зоне исландии

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Гептнер Альфред Романович

ВУЛКАНОГЕННО-ОСАДОЧНЫЙ ЛИТОГЕНЕЗ

В наземной РИФТОВОЙ ЗОНЕ ИСЛАНДИИ


25.00.06 литология

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора геолого-минералогических наук

Москва 2009

Работа выполнена в Учреждении Российской Академии наук

Геологическом институте РАН (ГИН)

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук, профессор

Наседкин Василий Викторович

(Учреждение Российской Академии наук, Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ РАН)

Доктор геолого-минералогических наук, профессор

Шнип Олег Александрович

(Российский государственный университет НЕФТИ и ГАЗА им. И.М. Губкина)

Доктор геолого-минералогических наук, профессор

Холодов Владимир Николаевич

Учреждение Российской Академии наук, Геологический институт (ГИН РАН)

Ведущая организация: Геологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, кафедра литологии и морской геологии,

г. Москва

Защита состоится 14 апреля 2009 г. В 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 002.215.02 при Геологическом институте РАН по адресу: Москва, Пыжевский пер. 7, конференц-зал (4 этаж)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологической литературы Секции наук о Земле по адресу: Москва, Старомонетный пер., 33 (здание ИГЕМ РАН)

Автореферат разослан: 25 февраля 2009 г.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: 119017, Москва, Пыжевский пер. 7, Геологический институт РАН, ученому секретарю диссертационного совета Садчиковой Т.А.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат геолого-минералогических наук Т.А. Садчикова

e-mail: tamara-sadchikova@yandex.ru

Общая характеристика работы

Предлагаемая работа результат многолетних исследований на территории Исландии. Исследования с перерывами проводились с 1970 года сначала в составе экспедиций Академии Наук СССР, а с 1997 по 2005 год самостоятельно по грантам, полученным от Исландского исследовательского совета и университета г. Акурейри.

Основу предлагаемой работы составляет материал, собранный при полевых исследованиях, охвативших весь остров. Отдельные разрезы изучались послойно, а при прослеживании характера распространения ассоциаций гидротермальных минералов на ряде особенно хорошо обнажённых участков проводилось крупномасштабное картирование распространения слоистых силикатов разного состава. Объектами исследования были комплекс современных, плейстоцен-плиоценовых и плиоцен-миоценовых вулканогенных и вулканогенно-осадочных отложений. Важным объектом были базальтовые гиалокластиты, широко распространённые в пределах современной зоны рифтогенеза и на отдельных участках миоцен-плиоценовых платобазальтов. Этот тип отложений является характерным для морских и ледниковых вулканогенно-осадочных отложений.

Формирование, распределение и состав ассоциаций гидротермальных минералов исследовались, в основном, в пределах низкотемпературной зоны изменения, охватывающей мощные толщи миоцен-плиоценовых платобазальтов, плиоцен-плейстоценовых толщ наземных лав и гиалокластитов. Высокотемпературные зоны, доступные для исследования только в пределах эродированных крупных вулканических построек и в керне глубоких скважин, рассматриваются кратко по литературным данным.

В ряде районов Исландии в мощных толщах миоценовых платобазальтов обнаружены и детально изучены минерализованные фрагменты микроорганизмов, свидетельствующие о живых организмах (бактерии, грибы), существовавших в толще вулканогенных пород.

Исследование на сканирующем электронном микроскопе и аналитические данные получены при совместной работе с сотрудниками Геологического и Палеонтологического институтов РАН.


Актуальность исследований

Общие черты вулканогенно-осадочного типа литогенеза, цели его изучения и задачи, стоящие перед исследователями, рассматривались Н.М. Страховым [1963] ещё 45 лет назад. Однако до сих пор наименее разработанными и сложными для исследования остаются некоторые особенности формирования вулканогенных и вулканогенно-осадочных образований. Актуальность постановки исследований вулканогенно-осадочного типа литогенеза в Исландии обосновывается тем, что накопление вулканических и вулканогенно-осадочных пород в этом районе можно проследить вне влияния поступления невулканического осадочного материала за достаточно длительный промежуток времени. Соответственно, Исландия представляет собой идеальный объект для изучения вулканогенно-осадочного типа литогенеза в «чистом» виде, который проявлен в разнообразных ландшафтных (наземных и подводных) и климатических (доледниковых, ледниковых и межледниковых) обстановках с участием гидротерм. Актуальность предпринятых исследований заключается также и в возможности успешно разрабатывать крупный раздел Программы № 15 фундаментальных исследований Президиума РАН «Происхождение биосферы и эволюция гео-биологических систем», в областях с активной гидротермальной деятельностью, учитывая, что в гидротермально измененных миоценовых платобазальтах Исландии впервые нами были выявлены минерализованные фрагменты микроорганизмов.

Цель и задачи исследований.

Целью поставленных исследований было дальнейшее развитие учения литогенеза в части, относящейся к крупному его разделу – проявлению вулканогенно-осадочного типа литогенеза в гумидном климате северных широт на примере ключевого объекта вулканически и гидротермально активной рифтовой зоны Исландии, развивающейся в пределах глобальной рифтовой системы.

Главные задачи: 1. Провести типизацию вулканогенных и вулканогенно-осадочных отложений, формировавшихся в разных климатических и ландшафтных обстановках; 2. Выяснить характер распространения и время проявлений региональной и наложенной гидротермальной активности в наземной части рифтовой системы; 3. Выяснить связь состава, распространения и последовательности формирования вторичных гидротермальных минералов с разрывной тектоникой; 4. Изучить биоморфноподобные микроструктуры, обнаруженные в гидротермальных минералах измененных вулканитов и в осадках на современных гидротермальных полях, а также проанализировать характер соотношения минерализованной микробиоты и полициклических ароматических углеводородов в гидротермалитах.


Научная новизна

На основе детального и комплексного изучения современных и миоцен-плейстоценовых природных объектов Исландии впервые:

1. Изучены и классифицированы породные ассоциации, отвечающие доледниковой (платобазальты) и ледниковой (подушечные лавы, гиалокластиты, отдельные потоки наземных лав, горизонты тиллитов) обстановкам формирования вулканогенных и вулканогенно-осадочных отложений.

2. Показана контролирующая роль разрывных нарушений при формировании и распространении гидротермально измененных пород в зоне рифтогенеза. Выявлена связь гидротермального минералообразования с дискретным тектономагматическим процессом. Изучена структура трещинно-дайковых комплексов, отражающая непрерывно-прерывистый характер процесса растяжения, и формирование в зоне растяжения ассоциации слоистых силикатов, цеолитов, кремнистых минералов и кальцита.

3. Обнаружены и морфологически детально изучены остатки микробиоты (бактерий), минерализация которой произошла в гидротермально измененных миоцен-плиоценовых платобазальтах. Показана генетическая связь между локальным увеличением содержания ряда малых элементов (Ag, Au, As, Se, Sb и др.) в гидротермально изменённых голоценовых осадках и скоплением в них минерализованных бактерий.

4. Установлено закономерное сонахождение остатков микробиоты и полициклических ароматических углеводородов в гидротермальных минералах изменённых базальтах и на современных сольфатарных полях.

Теоретическое и практическое значение полученных результатов.

Получены новые знания, значительно продвинувшие представления о вулканогенно-осадочном типе литогенеза в зоне рифтогенеза как крупном разделе теории литогенеза. Кроме того новые знания расширяют возможности метода актуализма, широко применяемого в геологии. Особенности строения и состава отложений, слагающих выделенные ассоциации, могут быть использованы при расшифровке обстановок формирования древних вулканогенных и вулканогенно-осадочных толщ.

Рассмотрен широкий круг вопросов, связанных с формированием вулканогенно-осадочных и вулканогенных отложений, испытавших изменение в низкотемпературной гидротермальной зоне рифтовой системы Исландии. Выделены типы ассоциаций вулканогенно-осадочных и вулканогенных отложений, свидетельствующие об их формировании в различных климатических условиях (доледниковые в миоцене, ледниковые и межледниковые в плиоцене и плейстоцене) на суше и на шельфе.

Установлена ведущая роль тектоники в формировании локальной гидротермальной минерализации в зоне рифтогенеза, определяющая распространение, прерывистый тип образования вторичных минералов и ряд характерных форм их осаждения. По результатам этих исследований предложена модель осаждения из раствора и формирования полосчатой структуры некоторых гидротермальных минералов (смектитов, селадонита, кремнезёма), которая может быть использована при анализе и восстановлении распространения гидротермалитов в рифтовых зонах других районов.

Намечено новое направление в разработке проблемы низкотемпературной гидротермальной минерализации в связи с обнаружением в толще миоценовых платобазальтов фоссилизированных фрагментов микробиоты (бактерий и грибов) – возможных активных агентов формирования слоистых силикатов и ряда других минералов. Присутствие в толще вулканитов минерализованной микробиоты может быть использовано для восстановления в древних отложениях путей миграции углеводородов и зон их аккумуляции


Защищаемые положения.

На основании проведенного многолетнего исследования и крупного обобщения, как собственных результатов, так и данных других авторов, получены новые материалы, позволяющие существенно продвинуть разработку проблемы вулканогенно-осадочного литогенеза в наземной рифтовой системе на примере Исландии. Основные защищаемые положения этого исследования изложены ниже:

I. Выделенные парагенетические ассоциации миоцен-плейстоценовых вулканогенных и вулканогенно-осадочных отложений отражают три основные обстановки их формирования:

- наземную доледниковую (миоцен-плиоценовые платобазальты);

- наземную ледниковую (плиоцен-плейстоценовые и современные гиалокластиты, подушечные лавы, отдельные лавовые потоки, морены);

- ледниково-шельфовую (плиоцен-плейстоценовые и современные отложения).

II. Региональная гидротермальная зональность, зафиксированная в вулканогенных отложениях рифтовой системы Исландии протяженными субгоризонтально ориентированными стратиформными зонами цеолитизации (снизу вверх – ломонтитовая, стильбитовая, мезолит-сколецитовая, шабазитовая), нарушена в зонах растяжения наложенной гидротермальной минерализацией.

Наложенная гидротермальная минерализация, проявленная в трещинно-дайковых зонах, представлена цеолитами, смектит-селадонитом и кремнистыми минералами (ониксами) и их различными сочетаниями. Полосчатые субгоризонтальные выделения этих минералов, а также концентрическая и параллельно-слоистая зональность ониксов, отражают прерывистый и многократный характер процесса растяжения. Этот процесс приводит к подновлению существовавших трещин и возникновению новых и, соответственно, создает условия для поступления новых порций гидротермальных растворов в зоны минерализации вулканических толщ.

III. Впервые обнаруженные в миоцен-плиоценовых вулканитах рифтовой зоны Исландии минерализованные биоморфные фрагменты свидетельствуют о существовании микроскопических форм жизни (бактериальной активности) в базальтовом слое земной коры, т.е. о проникновении биосферы на значительную глубину от поверхности Земли.

Сонахождение биоморфных микроструктур и полициклических ароматических углеводородов в составе гидротермально образовавшихся слоистых силикатов указывает на важную роль абиогенных углеводородов в обеспечении жизнедеятельности микроорганизмов в глубоких горизонтах вулканитов.

Публикации. Материалы, рассматривающиеся в диссертации, содержатся в 4 коллективных монографиях и в 38 научных работах, опубликованных в российских и зарубежных изданиях.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 10 глав и заключения и включает 211 страниц текста, 171 иллюстрацию и 38 таблиц; список использованной отечественной и зарубежной литературы состоит из 198 наименований.

Глава 1. Основные черты геологического строения

Основную роль в геологическом строении Исландии играют неоген-четвертичные и современные вулканические породы. Основные черты современной структуры Исландии показаны на упрощенном варианте структурно-геологической карты, заимствованной из работы К Саемундссона. [Saemundsson, 1979] (рис 1).

Рис. 1. Структурно-тектоническая карта (по К. Саемундссону [1979] с сокращением). 1 современные рыхлые отложения и лавовые покровы; 2 верхнеплейстоценовые и послеледниковые лавовые покровы; 3 плио-плейстоценовые лавы (3,10,7 млн лет); 4 третичные лавы (> 3,1 млн лет); 5 номер и примерный размер полигона, в котором детально изучался характер распределения вторичных минералов в трещинно-дайковых роях; 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.

Осадочные отложения составляют 5-10% в составе неогеновых толщ и их заметно больше в четвертичных и современных отложениях. На флангах современной рифтовой зоны последовательно выходят все более и более древние вулканические серии, от современных в осевых частях этих зон до миоценовых на флангах. Вулканогенные образования в Исландии традиционно подразделяются на четыре разновозрастных комплекса: "третичных базальтов" (миоцен-нижний плиоцен), 16–3 млн лет), "древних серых базальтов" (верхний плиоцен – плейстоцен, 3–0,7 млн лет), палагонитовую формацию, или формацию Моуберг (плейстоцен, 1,8–0,7 млн лет) и современные вулканиты (голоцен – исторические извержения).

Облик тектонических структур Исландии определяется в основном спецификой развития океанической рифтовой системы, пересекающей остров. Наиболее отчетливо проявляется продольная, субмеридиональная тектоническая зональность. Современная тектоническая структура состоит из сочетания кулисообразно сочленяющихся линейных рифтовых зон с относительно стабильными краевыми зонами, где вулканизм в четвертичное время не проявлялся, и межрифтовой внутренней зоной в южной части острова. В продольных зонах фиксируются не только современные, но и осевые части более древних рифтовых зон, располагающихся в поле распространения миоценовых платобазальтов. Платобазальты образуют ряд сочленяющихся друг с другом пологих моноклиналей, которые ранее рассматривались как элементы пликативных структур. Образование подобных "псевдопликативных" структур К. Саемундссон [Saemundsson, 1974, 1979] объясняет схождением моноклиналей в процессе спрединга при параллельном развитии двух рифтовых зон и последовательном смещении продуктов извержений от их осевых частей на фланги. Оси "синклиналей" с этой точки зрения отмечают положение осевых частей древних рифтовых зон. В современной структуре Исландии наряду с рифтовыми большую роль играют трансформные зоны – Рейкьянесская на юге, и Тьёднесская на севере [Ward, 1971, Saemundsson, 1974,1979].


Глава 2. Особенности формирования вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород в разных климатических и ландшафтных обстановках

По способу образования все породы в Исландии могут быть разделены на три генетические группы.

В первую группу входят собственно вулканогенные образования, представляющие собой непосредственно продукты извержения. Основные черты этих отложений формируются под воздействием разнообразных эндогенных факторов. Однако ряд структурных и текстурных особенностей вулканитов (например, подушечные лавы и брекчии, гиалокластиты, гидроэксплозивные туфы) образуются в результате воздействия на магматический расплав внешних факторов (извержение в толще льда или в воде).

Во вторую группу пород объединены вулканогенно-осадочные отложения, образование и основные признаки которых возникают при воздействии эндогенных (вулканических) и экзогенных факторов синхронных вулканическим извержениям.

Третья группа состоит из отложений, образовавшихся под воздействием экзогенных факторов. Наиболее активным и мощным экзогенным агентом были ледники. С их появлением связано начало интенсивного разрушения вулканогенных толщ острова и появление среди осадков разного генезиса вулканотерригенного материала и большого количества базальтовой гиалокластики.

Исследование парагенетических соотношений для отложений, формировавшихся в сходных физико-географических условиях, позволило оценить в общих чертах роль тектоники, вулканизма и климата как факторов, влияющих на процесс вулканогенно-осадочного литогенеза и установить основные этапы развития палеогеографии Исландии. Выделены ассоциации генетических типов отложений, характеризующие и отражающие основные обстановки формирования вулканогенных и вулканогенно-осадочных толщ в рифтовой системе Исландии: наземная доледниковая (миоцен-плиоценовые платобазальты), наземная ледниковая (плиоцен-плейстоценовые и современные гиалокластиты, подушечные лавы, отдельные лавовые потоки, морены) и ледниково-морская, шельфовая (плиоцен-плейстоценовая и современная).



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.