Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 490, № 2, стр. 25-28

Грязевые вулканы (ГВ) Северо-Западного Кавказа являются геологическим феноменом, изучением которого занимались многие специалисты [3–7 и др.]. По представлениям многих авторов, корни ГВ не опускаются ниже майкопской серии олигоцена – нижнего миоцена (мощность в пределах Индоло-Кубанского прогиба не менее 4–4.5 км). Грязевые вулканы широко распространены и в акватории Чёрного и Азовского морей [7].

В литературе имеются немногочисленные данные о распределении в продуктах ГВ редких и рассеянных, в том числе редкоземельных (РЗЭ) элементов. Указывается, что они постоянно заражены B и Mo, концентрации которых не зависят от геохимической специализации пород фундамента ГВ [7]. Отмечается также наличие в продуктах ГВ повышенных концентраций B, Hg, As и Li [3, 7 и др.]. По [4], для продуктов ГВ Таманского п-ова (западная часть Северо-Западного Кавказа) свойственны повышенные концентрации B, Li, Na, Cr, Mo, Sn и Ta, а вблизи Большого Кавказа также B, Li, Be, K, Zr, Ga, Rb, Sr, Cs, Ba и Th. Предполагается, что интенсивное взаимодействие вода–порода–газ в грязевулканическом канале унифицирует состав сопочных брекчий [1].

Нами рассмотрено полученное методом ICP–MS (методику см. в [5]) распределение редких и рассеянных элементов в валовых пробах (по данным исследования смерслайдов в них преобладали пелитовые частицы с примесью алевритовых зерен) сопочного ила ГВ Миска, Гефест, Разнокольский, Школьный, Семигорский, Шуго и Тиздар (рис. 1). Для сравнения привлечены сведения по геохимии продуктов ГВ Джунгарского бассейна, Северо-Западный Китай [11, 15], и Андаманских островов Малайи [14].

Рис. 1.

Положение исследованных грязевых вулканов Северо-Западного Кавказа. Грязевые вулканы: 1 – Семигорский; 2 – Школьный; 3 – Шуго; 4 – Разнокольский; 5 – Гефест; 6 – Миска; 7 – Тиздар.

Сравнение содержаний элементов в постархейском среднем австралийском сланце (PAAS) [13] и сопочном иле показывает, что в продуктах большинства ГВ Северо-Западного Кавказа в заметно меньших (<0.5 PAAS) концентрациях присутствуют Rb и Cs. Средние содержания легких и тяжелых лантаноидов во многих случаях также меньше, чем 0.5 PAAS (рис. 2). Наиболее близки к PAAS по средним содержаниям элементов продукты ГВ Семигорский и Тиздар. Mo_{среднее} в сопочном иле ГВ Миска, Семигорский, Гефест, Школьный и Разнокольский варьируются от 1.5 до 13.1 PAAS, тогда как для ГВ Тиздар и Шуго Мо_{среднее} сопоставимы с PAAS (0.9 и 0.7 PAAS). Распределение РЗЭ в большинстве случаев близко к PAAS, характеризуясь небольшой положительной Eu-аномалией. В некоторых образцах присутствуют отрицательные Ce-аномалии (в сопочном иле ГВ Шуго и Разнокольский Ce/Ce* ~ 0.7), наблюдается дефицит ЛРЗЭ (ГВ Семигорский, (La/Yb)_PAAS = 0.5…0.7). По сравнению с верхнемайкопскими глинами [12] в продуктах ГВ в существенно повышенных концентрациях присутствуют Mo, Sr, Y, Nb и Ba. Многие элементы, напротив, содержатся в заметно меньших концентрациях, чем в глинах верхнего майкопа. Например, для сопочного ила ГВ Школьный – это Sc, Cr, Zn, Rb, Y, La…Eu, Tb, Dy, Hf и Th.

Рис. 2.

Нормированное к PAAS распределение элементов в валовых пробах сопочного ила грязевых вулканов Северо-Западного Кавказа.

Сопоставление содержаний элементов в валовых пробах сопочного ила ГВ Семигорский, Шуго и Миска и пелитовых фракциях (по [4]) показало, что в пелитовой фракции ГВ Семигорский и Шуго содержание Li больше, чем в валовых пробах, а содержания Co, Mo, Th и U меньше. Для ГВ Миска характерен более широкий разброс содержаний элементов (в пелитовой фракции концентрации Li, Sc, Cr, Zn, Zr, Cs, Tm, Yb, Lu, Hf и Bi выше, чем в валовых пробах, а Y, La…Ho, Pb, Th и U – ниже).

Продукты ГВ Джунгарского бассейна, возникшего в результате наложения предгорного бассейна на надрифтовую впадину [11, 15] имеют дифференцированный характер: в сопочных илах одних ГВ преобладают продукты разрушения кислых магматических образований, тогда как другие демонстрируют смешение продуктов разрушения пород кислого и основного составов. Примерно в половине проб содержания Sc, Nb и Cs составляют <0.5 PAAS [15], а Sr > 1.5 PAAS. Однако в целом большинство других элементов находятся в пределах 0.5 < PAAS < 1.5. Следовательно, в составе продуктов джунгарских ГВ велика доля геохимически зрелого материала, значительная часть которого заимствована из многократно рециклированных осадочных толщ.

На Андаманских островах ГВ расположены в пределах аккреционной призмы [14]. Нормирование содержаний элементов в продуктах ГВ этого региона на PAAS показывает, что в подавляющем большинстве проб концентрации Co и Ni (элементы, типичные по [2], для ультраосновных пород) заметно, а Cr (также типичный для ультраосновных пород элемент) и Sc (элемент, характерный для основных магматических пород) несколько выше, чем в PAAS. Содержание Mo почти во всех пробах ~2.0 PAAS, тогда как другие элементы, характерные для кислых магматических пород (Rb, Sn, Cs, Ba, La и Th), присутствуют в основном в концентрациях <0.5 PAAS. Это позволяет считать, что в составе продуктов ГВ здесь присутствует существенная доля геохимически незрелого материала.

На диаграмме La/Sc–Th/Co [10] большинство точек проб продуктов ГВ Северо-Западного Кавказа тяготеет к области значений, характерной для продуктов разрушения пород кислого состава (рис. 3а). Распределение их позволяет предполагать заметную геохимическую гетерогенность состава продуктов извержений разных ГВ. Например, в пробах, отобранных на ГВ Разнокольском, Гефест и Миска, доля “кислого компонента” меньше, чем в сопочном иле ГВ Шуго. Это подтверждается и положением точек проб на диаграмме Cr/Th–Th/Sc в модификации [8] (рис. 3б).

Рис. 3.

Положение фигуративных точек состава валовых проб сопочного ила грязевых вулканов на дискриминантных диаграммах. 1–7 – пробы ГВ: 1 – Семигорский; 2 – Школьный; 3 – Шуго; 4 – Разнокольский; 5 – Гефест; 6 – Миска; 7 – Тиздар; 8 – PAAS [13]; 9 – глинистые породы среднего майкопа [12]; 10 – то же, верхнего майкопа [12]; 11 – известково-щелочные базальты мезозоя и кайнозоя; 12 – кислые вулканиты мезозоя и кайнозоя, все по [9].

Сравнение распределения фигуративных точек продуктов ГВ Северо-Западного Кавказа, Джунгарского бассейна и Андаманских островов на тех же диаграммах позволяет видеть, что в составе последних велика (до 40%?) доля геохимически незрелых компонентов, возможно, продуктов разрушения основных магматических пород. В Джунгарском бассейне продукты ГВ представлены геохимически более зрелым материалом, в составе которого велика доля продуктов разрушения осадочных образований и, вероятно, кислых магматических пород (в сумме их может быть >80%). Распределение точек сопочных илов ГВ Кавказа на диаграммах La/Sc–Th/Co и Cr/Th–Th/Sc демонстрирует более широкий спектр составов субстратов, примерно соответствующий линии смешения продуктов разрушения “кислого” и “основного” компонентов в соотношении от ~100 : 1 до 50 : 50. Это хорошо соответствует реальной геологической ситуации, а именно приуроченности ГВ рассматриваемой территории к флангам Индоло-Кубанского предгорного прогиба, аккумулировавшему в процессе своего развития продукты размыва различных комплексов пород, слагающих Большой Кавказ.

Приведенные данные не подтверждают мнение об унификации состава сопочных брекчий в процессе прохождения ими каналов ГВ. Геохимическая разнородность продуктов ГВ разных в геодинамическом отношении регионов и разных грязевулканических провинций склоняет нас к выводу о заметной гетерогенности состава питающих их ГВ очагов.