Столбчатая отдельность в лавовом потоке как индикатор его залегания: технико-методическая заметка

Определение залегания мощных лавовых потоков в условиях скромной обнаженности горных пород в дальневосточном регионе России представляет порой неразрешимую проблему. Использование внутренней тонкой структуры потоков (флюидальность, фьямме, фенокристы) далеко не всегда приходит на помощь. С этой проблемой мы столкнулись при проведении нашими коллегами палеомагнитного исследования в июне 2014 г. в г. Биробиджане, Еврейская автономная область (ЕАО), в пределах мелового Хингано-Охотского вулканического пояса (рис. 1), в понимании [4]. Подобные исследования в этом регионе и ранее сталкивались с проблемой структурного контроля - с невозможностью надежного определения поверхности напластования вулканитов при отборе ориентированных образцов для последующей коррекции за наклон векторов остаточной намагниченности пород.

На территории г. Биробиджана существует два обнажения риолитов / риодацитов солонечного вулканического комплекса (КД на рис. 3), возраст которого определяется концом раннего мела [1]. Первое из них -безымянная сопка, вскрытая карьерными выработками, представляет великолепный геологический памятник природы (рис. 2). На ее склонах и в крутых уступах прекрасно обнажены несколько мощных (5-15 м) лавовых потоков, полого залегающих на бомбовых и лапиллиевых туфах. Определение ориентировки слоистости в этих обнажениях не составляет труда.

Второе достаточно протяженное (—150 м) обнажение риолитов, подстилаемых аналогичными туфами и кластолавами, располагается в дорожной полувыемке, подсекающей восточной склон г. Тихонькая (рис. 3). Высота уступа (3-8 м) недостаточна для наблюдения грубой слоистости лавовых потоков при их пологом С— С—3 падении под углом 20-30°. При этом в риолитах прекрасно проявлена полого падающая флюидальность, подчеркнутая тонкой плитчатой отдельностью (рис. 4а). При всей простоте измерения ориентировки этой флю-идальности, она вряд ли может служить надежным ин-

Рис. 1. Тектоническая схема Дальнего Востока России и смежных областей, по [4] с изменениями. Стрелкой указано положение места исследования.

1-2 - субдукционные вулканиты: 1 - сенон-палеоценовые, 2 - досенонские; 3 - Журавлевский террейн, раннемеловой турбидитовый прогиб (ж); 4-5 - меловые аккреционные комплексы: 4 - Киселевско-Маноминский; 5 - Амурский (а); б - юрские (юрско-раннемеловые) аккреционные комплексы: Баджальский (ба), включая Хабаровский (х), Бикинский (б), Наданьхада (н) и Самаркинский (с); 7 - Монголо-Охотская сутурная зона; 8 - кратонные области; 9 - крупные разломы, в том числе Центрально-Сихотэ-Алинский (ц) и Фушунь-Мишань (ф)

Рис. 2. Панорамная фотография безымянной сопки в г. Биробиджан, Еврейская автономная область. Вид с юга

дикатором слоистости потока. Даже при беглом взоре видна ее пологая волнистость, а при более внимательном рассмотрении находятся и мелкие (дециметровой-метровой размерности) асимметричные складки воло-чения/течения с запрокинутыми смыкающими крыльями (рис. 4Ь). В этом обнажении прекрасно выражена гексагональная столбчатая отдельность (рис. 4с), которую мы и использовали в качестве индикатора ориентировки грубой слоистости этого потока лавы.

Измерения плоскостей столбчатой отдельности были проведены первым автором с использованием в качестве геологического компаса Apple iPhone 5 с приложением Lambert [2]. В течение нескольких минут было получено 40 измерений хорошо выраженных плоскостей столбчатой отдельности, преимущественно от восточной до южной экспозиции, что определяется экспозицией склона и дорожной полувыемки. Результаты измерений показаны на двух стереограммах (рис. 4а,Ь). Пер-

3         4

Рис. 3. Геологическая карта г.Тихонькая в г. Биробиджан масштаба 1:25 000 и место измерений ориентировки столбчатой отдельности в лавовом потоке (Ю. Жаткина, Ю.П. Юшманов).

1 - четвертичные отложения, 2 - лавовые потоки, 3 - бомбово-лапиллиевые туфы и кластолава, 4 - геологическая граница, 5 - залегание поверхностей напластования (флюидальности), б - место измерения ориентировки столбчатой отдельности в лавовом потоке

5 Аю 6

вая стереограмма построена приложением Lambert, на ней дугами большого круга показаны плоскости столбчатой отдельности, а также и полюса к ним (рис. 5а). Все замеренные плоскости пересекаются в небольшой области, и ось их пересечения можно определить с большой аккуратностью. Полюса при этом образуют хорошо выраженный пояс (рис. 5а). Для определения параметров этого пояса нами была построена дополнительная стереограмма (рис. 5Ь) полюсов к столбчатой отдельности (в изолиниях) с помощью программы StereoNett [3]. Пояс полюсов содержит два явных максимума, отстоящих друг от друга на ~60°, и один менее интенсивный. Программа StereoNett [3] позволила определить ось этого пояса, которая соответствует оси пересечения плоскостей отдельности на предыдущей стереограмме (рис. 5а). При допущении, что ориентировка столбчатой отдельности нормальна к поверхности на-

Рис. 4. Внутренняя структура потока риолитов солонечного вулканического комплекса на восточном склоне г. Тихонькая:

а - полого-волнистая флюидальность, подчеркнутая параллельной ей мелко-плитчатой делимостью, диаметр транспортира =10 см; b - смятая в z-образную асимметричную складку (над рукой с геологическим компасом) флюидальность, подчеркнутая аналогичной делимостью; с -гексагональная столбчатая отдельность, поле зрения около 10 м по горизонтали пластования, ориентировка пояса полюсов должна совпадать с ориентировкой слоистости данного лавового потока. При помощи программы StereoNett [3] была вычислена ориентировка пояса полюсов к столбчатой отдельности, что составило 346°/26° и это равнозначно ориентировке слоистости этого лавового потока.

Ранее столбчатая и плитчатая отдельность в этом же обнажении была замерена вторым автором обычным горным компасом. Результаты этих замеров показаны на стереограмме (рис. 5с), отстроенной стандартным методом на стереосетке Вульфа и планисфере Пронина. На этой стереограмме различаются три максимума полюсов к крутопадающим плоскостям столбчатой отдельности, образующих несколько менее явный пояс по сравнению с тем же на предыдущей стереограмме (рис. 5Ь). Ось этого пояса примерно совпадает с максимумом полюсов к флюидальности/плитчатой отдельности. При этом ориентировка последнего определена как 0°/20°, что должно примерно соответствовать ориентировке слоистости лавового потока.

При сходных в целом результатах измерений ориентировки столбчатой отдельности, выполненных двумя авторами этого сообщения, заметна разница в степени упорядоченности замеров. Обладая равными квалификацией и опытом в сфере полевой структурной геологии, мы склонны рассматривать эту разницу результатов с технической точки зрения. По нашему мнению, использование более удобного и простого в обращении горного компаса - Apple iPhone 5 с приложением Lambert [2] - ведет к получению и более аккуратных и, следовательно, более упорядоченных замеров. Полученные результаты ориентировки столбчатой отдельности в лавовом потоке на сопке Тихонькая можно использовать в качестве индикатора (нормали к) грубой слоистости лавовых потоков. Ориентировка слоистости в этом обнажении составляет 346°/26°, что невозможно замерить непосредственно из-за небольшой высоты обнажения при относительно пологом залегании и значительной мощности (10+м) потоков.

Авторы признательны В.Ю. Забродину и рецензентам журнала за внимательное прочтение рукописи и ценные комментарии, позволившие избежать просчетов в изложении материала. Мы благодарны ОМ. Меньшиковой за выполнение части графики и С.В. Буре за автотранспортную поддержку полевых исследований.

Рис. 5. Стереограммы замеров столбчатой отдельности в лавовом потоке на восточном склоне г. Тихонькая в г. Биробиджан, нижняя полусфера, равноугольная проекция Вульфа:

а - измерения С .В. Зябрева, проведенные и отстроенные при помощи i-Phone 5 и приложения Lambert [2], нанесены как плоскости столбчатой отдельности, так и полюса к ним; b - те же замеры полюсов, отстроенные в изолиниях программой StereoNett [3], звездочкой показан полюс для пояса полюсов отдельности; с - диаграмма замеров столбчатой отдельности и плитчатой отдельности, параллельной флюидальности, проведенных Ю.П. Юшмановым при помощи горного компаса и отстроенных стандартным способом на стереосетке Вульфа и планисфере Пронина; звездочками показано положение максимумов концентрации полюсов к отдельности