НОВЫЙ ВАРИАНТ ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКОЙ ШКАЛЫ НЕОГЕН

НОВЫЙ ВАРИАНТ ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКОЙ ШКАЛЫ
НЕОГЕН-ЧЕТВЕРТИЧНОГО МАГМАТИЗМА КАВКАЗА
В. А. Лебедев, И. В. Чернышев, С. Н. Бубнов
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ)
РАН, Москва, [email protected]
Кавказский регион представляет собой одну из тех областей Земли, которые на протяжении
последних 10 млн.лет являлись зонами повышенной сейсмической и магматической активности.
Проявления молодого магматизма на Кавказе были вызваны возникновением здесь сложной
геодинамической обстановки сочетания континентальной коллизии Евроазиатской и Аравийской
литосферных плит с активностью горячего поля мантии [Бубнов, 2003; и др]. Специфический характер
магматической активности Кавказского региона обусловил широкие вариации химического состава
молодых изверженных пород – от субщелочных оливиновых базальтов до риолитов. Традиционно на
Кавказе выделяется три этапа неоген-четвертичного магматизма – позднемиоценовый, плиоценовый и
антропогеновый, временные рамки которых установлены в результате изотопно-геохронологических
исследований. В настоящем докладе обобщены геохронологические данные для Казбекской,
Эльбрусской и Центрально-Грузинской областей Бол. Кавказа, а также Джавахетской и Арагацкой –
Мал. Кавказа, полученные к настоящему времени в изотопной лаборатории ИГЕМ РАН и
опубликованные в геологической литературе.
Эльбрусская область. Эльбрусская область расположена в центральной части северного склона
Бол. Кавказа и охватывает регион, ограниченный верхним течением р.Кубань на западе, р.Кумой – на
севере, р.Черек – на востоке и Глав. Кавказским хребтом – на юге. На ее территории выделяется
четыре района проявления молодого магматизма: Минераловодский, Чегемский, Тырныаузский и
Эльбрусский. Магматизм Минераловодского района протекал на первом позднемиоценовом этапе и
связан с формированием небольших гипабиссальных массивов субщелочных гранитоидов, возраст
которых, определенный нами K-Ar, а также 40Ar/39Ar [Поль и др., 1993] методами, составляет
8.3±0.2млн. лет. Плиоценовый этап магматизма Эльбрусской области проявился на территории
Чегемского и Тырныаузского районов. Первая его фаза (3.85-3.65 млн.лет назад) связана с
активностью вулканов Сурх и Крандух, извергавших лавы основного состава [Лебедев и др., 2006 1]. В
конце среднего плиоцена в верховьях р.Чегем проявлял активность крупный вулкан, на месте которого
2.8 млн.лет назад, согласно опубликованным K-Ar [Аракелянц и др., 1968] и 40Ar/39Ar данным [Gazis et
al., 1995] возникла Верхнечегемская кальдера. Такой же возраст имеют игнимбриты и туфы
риодацитового состава на водоразделах Нижнечегемского нагорья. Без существенного временного
перерыва (2.8-2.7 млн.лет) в пределах кальдеры сформировались интрузивный массив Джунгусу и два
стратовулкана – Кумтюбе и Кюйгенкая, извергавших лавы андезитового состава [Gazis et al., 1995].
Наиболее поздние вулканиты Чегемского района – так называемые «лавы и туфы речных долин», по
нашим данным, образовались в конце плиоцена (2.0-1.8 млн.лет назад). Плиоценовый магматизм
Тырныаузского района связан с формированием Эльджуртинского гранитного массива 2.5-2.1 млн.лет
назад [Hess et al., 1993; и др.] и прорывающих его некков и даек риолитов и витрофиров (1.95-1.90
млн.лет) [Лебедев и др., 20041], а также Кыртыкского массива гранит-порфиров (2.0±0.15млн.лет)
[Аракелянц и др., 1968]. Четвертичный вулканизм Эльбрусской области (третий этап) протекал
исключительно в пределах одноименного вулканического центра в ее юго-западной части. Первая
фаза активности Эльбрусского центра, также как и в Чегемском районе, связана с излияниями лав
основного состава в долине р.Тызыл (около 900 тыс.лет назад) [Лебедев и др., 20061]. Примерно 800700 тыс.лет назад (вторая фаза) вулканическая деятельность в Эльбрусском районе имела
преимущественно эксплозивный характер, а состав продуктов активности варьировал от риодацитов
до трахиандезитов [Лебедев и др., 2005]. Менее 250 тыс.лет назад возник дацитовый стратовулкан
Эльбрус, проявлявший активность в течение трех фаз – 225-170, 110-70 и менее 30 тыс.лет назад
[Лебедев и др., 2005]. Его последние извержения, возможно, происходили несколько тыс. лет назад
[Богатиков и др., 1998]. В неоплейстоцене также были активны вулкан Таш-Тебе в верховьях р.Худес
и вулканические аппараты в верховьях р.Сылтрансу.
Казбекская область. Казбекская протягивается в субширотном направлении по обеим сторонам
Глав. Кавказского хребта от долин рек Терек и Арагви на востоке до истоков рек Ингури,
Цхенисцкали и Черек на западе. С севера ареал распространения молодых магматических пород
ограничен южным склоном Скалистого хребта, а на юге его граница проходит примерно по линии
Пасанаури-Джава-Кваиси-Они-г.Шхара. Магматизм Казбекской области, в пределах которой известно
до 10 магматических районов, развивался в течение двух этапов – плиоценового и антропогенового.
Наиболее ранние проявления магматической активности здесь связаны с образованием небольших
интрузивных тел гранит-порфиров – Цурунгал и Кароби в верховьях рек Цхенисцкали и Риони (4.4-4.0
млн. лет) [Аракелянц и др., 1968]. В среднем-позднем плиоцене в горной части Северной Осетии
внедрились неоинтрузии гранодиоритов – Сонгутидонская, Теплинская и Джимарская [Лебедев и др.,
20031], возраст которых составляет от 3 до 2 млн.лет [Аракелянц и др., 1968; Лебедев и др., 20031].
Конец плиоцена – начало антропогена (1.8-0.9 млн.лет назад) ознаменовались интенсивной
вулканической активностью в зоне Глав. Кавказского хребта на территории, протянувшейся от
верховьев р.Риони до р.Гизельдон. К настоящему времени вулканические аппараты этого возраста
оказались разрушенными и фиксируются только по многочисленным дайкам гранит-порфиров и
андезитовых порфиритов. Переотложенные в Осетинской впадине продукты разрушения плиоценовых
вулканов входят в состав вулканогенно-осадочной толщи, известной как свита рухс-дзуар. Примерно в
это же время (1.6±0.15 млн.лет) в районе Гудамакарского перевала возник интрузивный массив
гранит-порфиров Калква [Аракелянц и др., 1968]. Четвертичная вулканическая активность в
Казбекской области протекала в течение четырех фаз [Чернышев и др., 1999; Лебедев и др., 20042];
продукты извержений преимущественно представлены андезитами или дацитами. Первая фаза (около
450 тыс.лет назад) проявилась исключительно в пределах одноименного вулканического центра и
связана с деятельностью вулкана, располагавшегося на месте современного вулкана Казбек. В
результате извержений на месте «Палео-Казбека» сформировалась кальдера обрушения диаметром
около 5км. В среднем неоплейстоцене в центре кальдеры возник вулкан Казбек, лавовые потоки
которого спускались преимущественно в восточном направлении. На протяжении этой второй фазы
(350-170 тыс. лет) также были активны вулканы Кельского нагорья, Кабарджин-Сакохетского и
Джавского вулканических центров. Проявления третьей фазы активности (130-70 тыс. лет назад) к
настоящему времени зафиксированы в пределах Кельского нагорья. Самые поздние извержения в
пределах Казбекской области (менее 30 тыс. лет назад) происходили в Казбекском и Кельском
центрах, где проявляли активность небольшие моногенные вулканы (Мал.Ткаршети, Вост.Хорисар,
Сев.Шадилхох) [Лебедев и др., 20042].
Центрально-Грузинская область. Центрально-Грузинская область расположена на южном
склоне Бол. Кавказа и узкой дугой протягивается в субширотном направлении от окрестностей
г.Цхинвали через Чиатурский и Сачхерский районы до среднего течения р. Риони. Проявления
молодого магматизма здесь представлены покровами субщелочных базальтовых лав, обнаженных в
пределах пяти вулканических районов. Результаты геохронологического изучения показали, что
основные вулканиты Центральной Грузии изливались в течение одного непродолжительного импульса
магматизма 6.4-6.1 млн.лет назад [Лебедев и др., 20062]. Отсутствие на сегодняшний день данных о
наличии в пределах Центрально-Грузинской области каких-либо иных проявлений молодого
магматизма позволяет предположить, что вулканизм этой области, вероятно, является однофазным.
Арагацкая область. Арагацкая вулканическая область Мал. Кавказа охватывает регион между
реками Ахурян, Аракс, Раздан, Касах и Памабакским хребтом на территории Армении. Неогенчетвертичный магматизм этой области проявился на плиоценовом и антропогеновом этапах.
Плиоценовые оливиновые платобазальты с возрастом около 2.5 млн. лет слагают основание разреза
неоген-четвертичной вулканогенной толщи региона [Чернышев и др., 2002]. В эоплейстоцене
(1.5±0.15 млн. лет) в южной части области возник самостоятельный вулканический центр Артени,
извергавший лавы кислого состава [Чернышев и др., 2002]. Четвертичный вулканизм Арагацкой
области протекал в течение трех фаз и был связан преимущественно с активностью Арагацкого и
Араилерского вулканических центров [Чернышев и др., 2002]. В течение первой из них извергался
вулкан Арагац (около 900 тыс.лет назад), а также паразитические и побочные аппараты на его склонах
и периферии. Около 700 тыс.лет назад возникла современная постройка вулкана Арагац, сложенная
дацитовыми лавами. Активность в этот период проявляли и вулканические аппараты в центральной
части и на периферии Арагацкого центра, извергавшие лавы различного состава – от базальтов до
риолитов. Заключительная фаза вулканизма Арагацкого центра (550-450 тыс.лет) знаменуется
излияниями гиалодацитов западной вершины Арагаца, а также деятельностью двух трахибазальтовых
вулканов – Аштарак и Тирин-Катар.
Джавахетская область. Джавахетская область расположена в центральной части горной
системы Мал. Кавказа. Ее границы: на юге – Гектапинский (Егнахагский), Ширакский и Базумский
хребты, на западе – верхнее течение р.Кура, на севере – сложенный палеогеновыми вулканогенноосадочными породами Триалетский хребет. Восточная граница распространения молодых вулканитов
проходит примерно по линии Цалка-Гомарети-Дманиси-Степанаван. На позднемиоценовом (около 7.5
млн.лет назад) этапе вулканизма в западной части Джавахетского нагорья сформировались
пирокластические толщи и потоки дацитов годердзской свиты [Лебедев и др., 20032]. Плиоценовый
этап (3.75-1.7 млн. лет) преимущественно представлен продуктами основного ареального вулканизма.
Базальт – андезибазальтовые лавы снивелировали древний рельеф и образовали обширные плато –
Ахалкалакское, Дманисское и др. Излияния базитов проходили в течение нескольких фаз,
разделенных перерывами, во время которых образовались экструзивные купола риолитового и
дацитового состава на Джавахетском хребте, а также периферийных частях области. Менее 800
тыс.лет назад началось развитие дацитового вулканизма в пределах Самсарского хребта –
единственного центра четвертичного магматизма в Джавахетской области [Лебедев и др., 20032].
Новейший (четвертичный) вулканизм развивался здесь в течение четырех фаз: I – около 800-700 тыс.
лет назад, II –около 400 тыс. лет назад, III –320-170 тыс. лет назад и IV –менее 50 тыс. лет назад.
Последние проявления вулканизма на Самсарском хребте связаны с активностью вулканов Тавкветили
и Годореби.
Результатом проведенных исследований стал предлагаемый в настоящем докладе новый
вариант геохронологической шкалы неоген-четвертичного магматизма Кавказа (рис.). Полученные
данные подтверждают существование трех магматических этапов (позднемиоценового, плиоценового
и антропогенового), разделенных значительными временными промежутками (до нескольких млн.
лет). Эти этапы, в свою очередь, подразделяются на отдельные фазы, также существенно оторванные
друг от друга во времени. При этом хронологические рамки отдельных магматических этапов для
конкретных неовулканических областей Бол. и Мал. Кавказа несколько смещены во времени.
Рассматривая неоген-четвертичный магматизм Кавказа в целом, можно сделать вывод, что в
последние 9-8 млн. лет на этой территории магматическая активность протекала практически
непрерывно. Очаги вулканических извержений возникали то в пределах одной, то другой области, без
каких либо глобальных закономерностей мигрируя в пределах всего Кавказа. В тоже время
выделяются несколько эпох максимальной магматической активности на Кавказе, проявленных
одновременно в пределах большинства областей: 4.0-3.6, 2.5-1.8 и 0.2 млн. лет назад. Таким образом,
молодой магматизм Кавказа был дискретным на уровне отдельных вулканических областей и
непрерывным для региона в целом.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант №06-05-64763а), в рамках Программы
приоритетных фундаментальных исследований Президиума РАН №16.
Список литературы
Аракелянц М. М., Борсук А. М., Шанин Л. Л. Новейшая гранитоидная вулкано-плутоническая
формация Большого Кавказа по данным калий-аргонового датирования // Докл. АН СССР, 1968, Т.182, №5.
С.1157-1160.
Богатиков О. А., Мелекесцев И. В., Гурбанов А. Г. и др. Радиоуглеродное датирование голоценовых
извержений вулкана Эльбрус (Северный Кавказ, Россия) // Докл. АН, 1998, Т.363,.№2.С.219-221.
Бубнов С. Н. Хронология извержений и источники расплавов новейших вулканических центров Большого
Кавказа // Автореф. дис. канд.геол.-минералог.наук. М.: ИГЕМ РАН, 2003, 27с.
Лебедев В. А., Бубнов С. Н. Аракелянц М. М. Массив ультрамолодых гранитоидов в пределах
Казбекского вулканического центра: K-Ar геохронологические данные// В сб.: Изотопная геохронология в
решении проблем геодинамики и рудогенеза. Спб, ИГГД РАН, 20031. С.264-267
Лебедев В. А., Чернышев И. В., Дудаури О. З. и др. Самсарский вулканический центр как очаг
новейшего вулканизма на М. Кавказе: K-Ar геохронологические и Sr-Nd изотопные данные // Докл. АН, 20032,
Т.393, №6. С.802-808.
Лебедев В. А., Чернышев И. В., Чугаев А. В. и др. Продолжительность молодого (плиоценового)
интрузивного магматизма в Тырныаузском рудном поле, Северный Кавказ: новые K-Ar и Rb-Sr данные // Докл.
АН, 20041, Т. 396, № 2. С. 244-248.
Лебедев В. А., Чернышев И. В., Арутюнян Е. В. и др. Хронология извержений четвертичных вулканов
Кельского нагорья (Большой Кавказ) по данным K-Ar изотопного датирования // Докл. АН, 20042, Т. 399, № 3. С.
378-383.
Лебедев В. А., Чернышев И. В., Бубнов С. Н. и др. Хронология магматической активности вулкана
Эльбрус (Бол. Кавказ) по данным K-Ar изотопного датирования // Докл. АН, 2005, Т.405, № 6. С. 389-394.
Лебедев В. А., Бубнов С. Н., Чернышев И. В. и др. Основной магматизм в геологической истории
Эльбрусской неовулканической области (Бол. Кавказ): K-Ar и Sr-Nd изотопные данные // Докл. АН, 20061, Т.406,
№1. С.78-82.
Лебедев В .А., Чернышев И. В., Чугаев А. В. и др. K-Ar возраст и Sr-Nd изотопная систематика
субщелочных базальтов Центрально-Грузинской неовулканической области (Бол. Кавказ) // Докл. АН, 20062,
Т.408, №4 (в печати).
Поль И. Р., Хесс Ю. С., Кобер Б. и др. Происхождение и петрогенезис миоценовых трахириолитов (Атип) из северной части Бол.Кавказа // В сб.: "Магматизм рифтов и складчатых поясов". М.: Наука, 1993. С.108125.
Чернышев И. В., Аракелянц М. М., Лебедев В. А. и др. K-Ar изотопная систематика и возраст
новейшего вулканизма Казбекской области, Бол.Кавказ // Докл. АН, 1999, Т.367, №6. С.810-814.
Чернышев И. В., Лебедев В. А., Аракелянц М. М. и др. Четвертичная геохронология Арагацкого
вулканического центра (Армения) по данным K-Ar датирования // Докл. АН, 2002, Т.384, №1. С.95-102.
Gazis C. A., Lanphere M., Taylor H. P., et al. 40Ar/39Ar and 18O/16O studies of the Chegem ash-flow caldera and
the Eldjurta Granite: Cooling of two Pliocene igneous bodies in the Greater Caucasus Mountains, Russia // Earth and
Planet.Sci.Lett., 1995,V.134. Р.377-391.
Hess J. C., Lippolt H. J., Gurbanov A. G., et al. The cooling history of the Late Pliocene Eldzhurtinsky granite
(Caucasus, Russia) and the termochronological potential of grain-size/age relationship // Earth and Planet.Sci.Lett., 1993,
V.117, №3/4. Р.393-406.
Рис. Новый вариант геохронологической шкалы неоген-четвертичного магматизма Кавказа.