1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Вулканология и сейсмология
  4. № 2, 2020

Вулканология и сейсмология, 2020, № 2, стр. 32-42

Ленинаканский игнимбрит как продукт извержений вулкана Арагац, Армения

Е. А. Шалаева a, *, С. А. Соколов a, b, А. И. Хисамутдинова a

a Геологический институт РАН
119017 Москва, Пыжевский пер., 7, Россия

b Российский государственный геологоразведочный университет им. С. Орджоникидзе
117997 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 23, Россия

* E-mail: es-geo@mail.ru

Поступила в редакцию 21.02.2019
После доработки 11.12.2019
Принята к публикации 26.12.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

Представлены результаты определения возраста и стратиграфического положения игнимбритов, распространенных на северо-западе Армении, и ранее описанных в научной литературе как ленинаканские (еревано-ленинаканские) туфы. Монотонное внутреннее строение, близкий возраст, установленный по результатам K–Ar датирования, и схожий химический состав позволяют полагать, что толща игнимбритов сформирована в результате крупного одноактного извержения вулкана Арагац. Оценены размеры площади распространения продуктов извержения в пределах позднекайнозойской Ширакской впадины и ее обрамления к северо-западу и северу от Арагаца. Сопоставление возраста и состава туфов и лав привершинной части Арагаца показало, что их формирование произошло на завершающей стадии третьего этапа активности вулканического центра (0.70–0.65 млн лет назад).

Ключевые слова: игнимбрит, Арагац, изотопное датирование, вулканизм, Армянское нагорье.

ВВЕДЕНИЕ

На территории Армении широко распространены позднемиоцен–четвертичные продукты вулканизма, что согласуется с общей картиной вулканической активности Малого Кавказа в последние 10 млн лет. Вулканизм региона развивался в условиях преобладающего субмеридионального сжатия на этапе “жесткой” коллизии Евразийской и Африкано-Аравийской литосферных плит [Philip et al., 1989; Трифонов, 2016]. Коллизия сопровождалась распространением на север астеносферного потока от Эфиопско-Афарского суперплюма, что зафиксировано проявлениями все более молодого вулканизма в северном направлении [Ершов, Никишин, 2004; Трифонов, Соколов, 2017]. Геологические и геохимические особенности вулканических комплексов являются индикаторами геодинамических и палеотектонических обстановок в условиях коллизии, что и определяет интерес к их исследованию.

Важную роль в локализации центров вулканизма Армении играет Транскавказское поперечное поднятие [Милановский, 1968; Гурбанов и др., 2008; Джрбашян и др., 2012; Трифонов и др., 2017; Karakhanian et al., 2002]. К нему приурочена цепь крупных стратовулканов, вытянутая в субмеридиональном направлении через Малый Кавказ от Джавахетского нагорья до Арарата. Крупнейшая вулканическая постройка этой структурной зоны – вулкан Арагац с диаметром основания 42 км и высотой 4090 м. Наличие паразитических конусов на его склоне и периферических вулканических плато позволило выделить Арагацкую вулканическую область [Ширинян, 1975], смыкающуюся на западе с Дигорской вулканической областью Северо-Восточной Турции [Shalaeva et al., 2019].

Характерная особенность Арагаца – наличие среди продуктов его активности игнимбритов, называвшихся в более ранних публикациях терминами “спекшийся туф” или “туфолава”. П.И. Лебедев [1937] и А.Н. Заварицкий [1947] одними из первых начали изучать происхождение и распространение этих образований. Позднее, В.М. Амарян [1964] установил особенности залегания спекшихся туфов и предложил первую стратиграфическую схему Арагаца. Ее усовершенствовал и дополнил описанием петрографических и минералогических особенностей эффузивов Ю.Г. Гукасян [1985], выделивший четыре стадии развития вулкана. По его данным, оно началось в раннем и закончилось в среднем плейстоцене.

В ходе наших исследований 2015–2016 гг. были датированы анийские розовато-желтоватые туфы и игнимбриты риолитового состава у западных подножий Арагаца, между развалинами г. Ани, станцией Ани и с. Анипемза. Из шести K–Ar определений возраста три определения были отнесены нами к менее надежным из-за повышенного содержания атмосферного аргона (94.4–96.5%), а три даты оказались в этом смысле удовлетворительными. Эти даты – 3.14 ± 0.10 млн лет (обр. 2015-322/2 западнее станции Ани), 3.0 ± 0.2 млн лет (обр. 2016-419 в карьере около с. Анипемза) и 2.8 ± 0.15 млн лет (обр. 2016-428 напротив г. Ани) [Трифонов и др., 2017; Shalaeva et al., 2019].

Анийские пирокластические образования перекрывают базальтовые андезиты, которые охарактеризованы пятью K–Ar датами в интервале от 5.8 ± 0.2 до 4.26 ± 0.12 млн лет. Предполагаемый центр их извержений – конус Куртблур, располагающийся к югу от с. Айкадзор. В г. Ани на туфах залегает базальтовый поток, возраст которого И.В. Чернышев и др. [2002] определили как 2.5 ± ± 0.2 млн лет. В.А. Лебедев на основе более детального изучения остановился на величине 2.64 ± 0.10 млн лет [Shalaeva et al., 2019].

Ю.Г. Гукасян [1985] приводит K–Ar дату ~1.8 млн лет для игнимбритов Амберд на южном склоне Арагаца. Более позднюю стадию развития Арагацкой области представляют продукты кислых извержений вулкана Артени к З–ЮЗ от вершины Арагаца с K–Ar возрастами 1.60 ± 0.15 и 1.45 ± 0.15 млн лет [Чернышев и др., 2002] и/или 1.26 ± 0.05 млн лет [Лебедев и др., 2011]. К ним близки K–Ar определения возраста вулкана Араилер, расположенного юго-восточнее Арагаца – от 1.37 ± 0.04 до 1.23 ± 0.03 млн лет [Лебедев и др., 2011]. 13 K–Ar датировок вулканических пород самого Арагаца приведены в статье [Чернышев и др., 2002]. Они охватывают интервал времени от 0.92 ± 0.08 до 0.45 ± 0.7 млн лет и соответствуют II–IV стадиям активности Арагаца [Гукасян, 1985].

Согласно [IAEA-TECDOC-1795, 2016] на южном склоне Арагаца локально обнажается Ереванский туф, залегающий стратиграфически ниже лавового потока Теринкатар. В работе [Connor et al., 2011; IAEA-TECDOC-1795, 2016] приводятся две Ar/Ar даты Ереванского туфа – 0.66 ± 0.04 и 0.65 ± 0.04 Ма. Кроме того, указано, что Ереванский туф вскрыт бурением, а также обнаружен вблизи вершин нескольких моногенных вулканов на Шамирамском плато. Площадь распространения пирокластического потока на южном склоне Арагаца оценена в 650 км2 [IAEA-TECDOC-1795, 2016]. [Gevorgyan et al., 2018] отнесли дату 0.65 ± ± 0.04 Ма к игнимбриту Гюмри (новое наименование ленинаканского игнимбрита), а 0.66 ± 0.04 Ma к игнимбриту Шамирам-Бюрокан. Вопрос о соотношениях на южном склоне игнимбритов Гюмри и Шамирам-Бюрокан в плане объемов выброса и реальных площадей распространения остается неясным. Петрологические и геохимические особенности игнимбритов Арагаца рассматривались в работах [Ацагорцян, Мартиросян, 1962; Джрбашян, 2012; Меликсетян, 2012; Бубнов и др., 2016; Gevorgyan et al., 2018].

В настоящей статье приведены новые данные по изотопному и относительному возрасту, а также химическому составу ленинаканских игнимбритов (Гюмри), выходы которых исследованы авторами северо-западнее и севернее вулкана Арагац (рис. 1). Определены минимальные размеры площадей распространения ленинаканского игнимбрита к северу и северо-западу от вулкана-источника. Рассчитан минимальный объем выброшенного материала и индекс VEI (Volcanic Explosivity Index – показатель вулканической эксплозивности). Кроме того, выполнена корреляция игнимбритов с вулканическими породами, слагающими вершину Арагаца.

Рис. 1.

Район исследований и точки отбора образцов ленинаканского и артикского игнимбритов.

В данной статье используется хроно-стратиграфическая схема, утвержденная на 33-м МГК [www.stratigraphy.org].

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В 2014–2016 гг. авторы статьи участвовали в работах по уточнению стратиграфии и тектонического строения межгорных впадин Северо-Западной Армении, в том числе Ширакской впадины, где распространен ленинаканский игнимбрит. Всего в ходе работ было изучено 16 коренных обнажений, на которых производились: макроскопическое описание вулканитов, замеры мощностей, уточнение стратиграфического положения и характера контактов с ниже- и вышележащими отложениями, отбирались образцы для определения изотопного возраста, изучения геохимических особенностей пород, описания петрографических шлифов.

Для пяти проб ленинаканского игнимбрита был определен радиоизотопный возраст K–Ar методом (табл. 1). Исследования проводились в Лаборатории изотопной геохимии Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМ РАН) на высокочувствительном низкофоновом комплексе, созданном на базе масс-спектрометра МИ-1201ИГ. Для определения возраста игнимбрита исследовалось вулканическое стекло из основной массы породы, что позволило повысить точность датировок за счет исключения влияния минералов-вкрапленников. Данная методика была разработана сотрудниками ИГЕМ РАН специально для датирования новейших образований и подробно описана в работах [Чернышев и др., 1999, 2001; Лебедев и др., 2011а, 2018]. Для этих же проб был определен химический состав игнимбрита в Лаборатории химико-аналитических исследований Геологического института РАН методом рентгенофлюоресцентного анализа.

Таблица 1.  

Результаты K–Ar датирования образцов ленинаканского и артикского игнимбритов и лав вершины вулкана Арагац

Образец Порода Материал Калий, %
± σ 		40Arrad (нг/г)
± σ 		40Arвозд, %
(в образце) 		Возраст, млн лет
± 2σ
Ленинаканский игнимбрит
1 Трахитовый игнимбрит Стекло 3.88 ± 0.04 0.226 ± 0.008 93.0 0.84 ± 0.07
3н То же То же 3.98 ± 0.04 0.187 ± 0.016 85.1 0.68 ± 0.10
3в То же То же 3.79 ± 0.04 0.171 ± 0.008 82.9 0.65 ± 0.06
16н То же То же 3.96 ± 0.04 0.225 ± 0.005 90.3 0.82 ± 0.05
16в То же То же 3.96 ± 0.04 0.193 ± 0.003 87.1 0.70 ± 0.03
Артикский игнимбрит
17 То же Матрица туфа 3.75 ± 0.04 0.191 ± 0.002 95.4 0.74 ± 0.05
Лавы вершины влк. Арагац
7А Трахит Осн.масса 3.47 ± 0.04 0.164 ± 0.012 71.5 0.68 ± 0.07
11А То же То же 2.64 ± 0.04 0.131 ± 0.011 50.4 0.72 ± 0.07

Примечание. Координаты точек отбора образцов: 1 – N 40°54′30.54″ E 43°46′16.92″; 3н, 3в – N 40°51′42.12″ E 44°13′11.28″; 16н, 16в – N 40°38′38.22″ E 43°44′30.42″; 17 – N 40°37′13.62″ E 43°59′4.74″.

Площадь распространения игнимбрита к северо-западу и северу от вулкана Арагац определена в Google Earth и на основе полевых данных, индекс VEI определен с учетом средней мощности и площади распространения породы.

Дополнительно нами были изучены два образца лав вершинной части Арагаца, ранее продатированные в лаборатории ИГЕМ РАН. Их возраст близок к возрасту описываемого игнимбрита [Чернышев и др., 2002].

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Область распространения ленинаканского игнимбрита

Точки наблюдений ленинаканского игнимбрита (Гюмри) расположены северо-западнее и севернее вулкана Арагац и приурочены к Ширакской межгорной впадине и ее обрамлению (см. рис. 1, 2). Северным пределом распространения игнимбрита являются северный склон Ширакского хребта, обрамляющего с севера Ширакскую впадину (см. рис. 1, точка 1, далее по тексту (т.)), верховья р. Памбак и южный склон Базумского хребта, который стал естественным барьером для проникновения раскаленного пирокластического потока при его движении на север. В долине реки Памбак игнимбриты обнажаются на ее левом берегу в точках 2–4 в районе сел Гегасар, Нор Хачакап и Сараарт. Е.Е. Милановский [1968] отмечал, что игнимбриты вскрыты скважиной ниже по течению р. Памбак, в Ванадзорской впадине, но данные о возрасте и составе в его работе не приведены. Мы полагаем, что ленинаканский игнимбрит не распространяется восточнее пос. Нор Хачакап. Наиболее южные выходы вулканитов обнаружены вблизи с. Лусахпюр (т. 16). Площади распространения игнимбрита к западу от р. Ахурян незначительны: на западном берегу реки нами описан один маломощный выход, расположенный между селениями Вохджи и Айкаван (т. 14). H. Gevorgyan с соавторами [Gevorgyan et al., 2018] показали распространение игнимбрита узкой полосой вдоль западного берега р. Ахурян. Наши исследования 2017 г. в западной части Ширакской впадины на территории Турции, пограничной с территорией Армении, подтвердили отсутствие там ленинаканского игнимбрита. Восточным ограничением области его распространения, по-видимому, являются упомянутые верховья р. Памбак и западные отроги Памбакского хребта. В пределах Ширакской впадины залегают наибольшие по площади выходы ленинаканского игнимбрита, который либо слагает кровлю высоких террас р. Ахурян, либо выстилает непосредственно днище впадины (т. 12–15), образуя выровненную поверхность. Кроме того эти породы, обнажаются на южном склоне Ширакского хребта (т. 5–11). Минимальная площадь распространения игнимбрита к северу и северо-западу от влк. Арагац оценивается нами в 250 км2.

Рис. 2.

Генерализованная геологическая карта района работ с оконтуренной областью распространения ленинаканского игнимбрита (составлена на основе геологической карты Армянской ССР 1 : 600 000, ред. А.Т. Асланян, А.Т. Вегуни, 1968 г.; геологической карты Кавказа 1 : 500 000, ред. Д.В. Наливкин, 1976 г.). 1 – ленинаканский игнимбрит; 2 – четвертичные туфогенно-терригенные отложения; 3–8 – вулканические образования: 3 – Арагацкого центра (1.0–0.4 млн лет), 4 – вулканов Араилер и Артени (~1.3 млн лет), вулкана Мец-Шараилер и V комплекс андезитов и трахиандезитов Джавахетского хребта (~1.7 млн лет), 5 – IV комплекс Джавахетского нагорья, дациты (~1.8–2.0 млн лет), 6 – III комплекс Джавахетского нагорья, андезиты, трахиандезиты (~1.8–2.0 млн лет), 7 – II комплекс, базальты и андезибазальты (~2.0–2.5 млн лет), 8 – I комплекс, от базальтов до риолитов, плиоцен; 9 – верхний миоцен; 10 – палеоген (главным образом, эоцен), андезиты, андезито-дациты, андезитовые порфиры; 11 – мезозойские офиолиты и ультрабазиты; 12 – палеозой (граниты, гранито-гнейсы, гранодиориты); 13 – разломы; 14 – флексурно-разломные зоны; 15 – вулканические центры.

Гипсометрическое положение кровли описываемых пород понижается согласно с общим понижением абсолютных отметок перекрываемой им поверхности с севера на юг и располагается на высотах ~1760 м около с. Джрадзор (т. 1), ~1690 м в районе с. Капс (т. 7), ~1510 м на юге в районе с. Лусахпюр (т. 16). Относительно высокое залегание туфа наблюдается также на южных склонах Ширакского хребта – 1745–1775 м (т. 9, 12). Значительное падение высот кровли игнимбрита между т. 1 и т. 7 связано с наличием Капской флексуры, протягивающейся с запада на восток вдоль северного борта Ширакской впадины [Трифонов и др., 2017].

Одна из точек наблюдений – 17, после детального камерального изучения была отнесена нами к артикскому игнимбриту (см. табл. 1, 2), который в статье не рассматривается.

Таблица 2.

Химический состав (породообразующие оксиды, мас. %) в изученных образцах ленинаканского и артикского игнимбритов и лав вершины вулкана Арагац

Образец SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO CaO K2O Na2O P2O5 ППП Sum
Ленинаканский игнимбрит
1 64.08 0.86 16.59 3.38 0.08 1.46 2.16 3.93 3.93 0.16 3.30 99.92
3/н 63.71 0.96 16.01 3.11 0.077 0.54 2.74 4.01 5.40 0.22 2.52 99.28
3/в 64.90 0.93 15.91 2.88 0.073 0.51 2.22 3.91 5.53 0.20 2.44 99.50
16в 64.91 0.83 15.81 3.38 0.08 1.18 2.27 4.05 4.53 0.17 2.62 99.98
16н 64.26 0.87 16.05 3.76 0.08 1.07 2.55 4.22 4.47 0.18 2.39 99.91
Артикский игнимбрит
17 66.89 0.86 15.23 3.71 0.08 0.78 2.13 4.68 5.07 0.18 0.4 100.01
Лавы вершины вулкана Арагац*
7А 65.15 0.84 15.84 4.87 0.09 1.04 2.98 3.83 5.06 0.21 0.10 100.01
11А 64.00 0.79 15.81 5.44 0.10 1.55 4.53 3.08 4.39 0.21 0.10 100.00

Примечание. * [Чернышев и др., 2002].

Стратиграфическое положение и условия залегания ленинаканского игнимбрита

В Ширакской впадине отмечается омоложение возраста четвертичных свит, перекрытых ленинаканским игнимбритом, с севера на юг. Возраст самой древней карахачской свиты, сложенной аллювиально-пролювиальными и озерными отложениями и вскрытой в долине р. Чаир (т. 1), составляет 1.95–1.75 млн лет, т.е. соответствует рубежу гелазия и калабрия [Trifonov et al., 2016]. Мощность игнимбрита, перекрывающего осадочные отложения, – не более 3 м, он отличается высокой плотностью. На его границе с подстилающим аллювием ясно выражен горячий контакт с галечником, несущим следы закалки. Это указывает на высокие температуры пирокластического потока, сохранявшиеся даже на значительном удалении от центра извержения.

В долине р. Памбак ленинаканский игнимбрит перекрывает или залегает в верхах аллювиальных отложений куртанской свиты, формирующих III террасу (т. 2–4), и имеет мощность от 5 до 9–10 м. Возраст аллювиальной свиты оценивается интервалом примерно 1.2–0.6 млн лет, т.е. концом раннего – началом среднего плейстоцена [Trifonov et al., 2016; Трифонов и др., 2017]. В Ширакской впадине вдоль долины р. Ахурян ленинаканский игнимбрит покрывает анийскую и арапийскую озерно-аллювиальные свиты, которые являются возрастным аналогом куртанской свиты долины Памбака. Игнимбрит либо формирует кровлю высоких террас реки, либо, восточнее Ахуряна, выстилает днище впадины. Расположенная в северной части впадины относительно более древняя анийская свита соответствует верхам калабрия (подошва не моложе 1.24 млн лет) и, возможно, самым низам среднего плейстоцена [Трифонов и др., 2017]. Контакт игнимбрита и анийской свиты обнажается в точках 5, 12–14. Мощность игнимбрита изменяется от 4 м в районе с. Капс (т. 5) до своих максимальных величин в 20–30 м ниже плотины на р. Ахурян в районе с. Ваграмберд (т. 12). На западной периферии своего распространения около сел Вохджи и Айкаван мощность игнимбрита не превышает 1–1.5 м (т. 14). Кроме того, по данным бурения, он имеет мощность 4.5 м и слагает поверхность IV террасы Ахуряна в районе с. Мармашен, где перекрывает озерно-аллювиальные отложения анийской свиты мощностью более 140 м [Заикина и др., 1969]. Занимающая центральную и южную части впадины арапийская свита имеет возраст около 0.7 млн лет [Трифонов и др., 2017]. Контакт игнимбрита с самой молодой покрываемой им свитой обнажается в т. 15, южнее г. Гюмри, где он формирует поверхность “Гюмринской” террасы, и в т. 16 (район с. Лусахпюр), южнее которой он уже не встречается. Мощность игнимбрита здесь не превышает 1–2 м.

Почти повсеместно ленинаканский игнимбрит залегает горизонтально или наклонен под углами до первых градусов. Лишь в районе с. Лусахпюр (т. 16) арапийская свита, надвинута на игнимбрит, что, по мнению А.Р. Багдасаряна и А.С. Караханяна [2016], связано с активностью Ахурянского разлома.

Особенностью залегания игнимбритов в описанных точках является отсутствие подстилающей и перекрывающей рыхлой пирокластики.

Средняя мощность игнимбрита может быть принята равной 4–5 м. Такие игнимбриты относят к типу “L.A.R.I” (“low aspect ratio ignimbrite”), которые формируются потоками с высокими скоростями движения, имеют маломощное, но значительное по площади развитие. Они характеризуются преобладанием витрокластики в составе фрагментов [Sparks, Walker, 1977; Walker, 1983].

Возраст ленинаканского игнимбрита

Тот факт, что ленинаканский игнимбрит перекрывает молодую арапийскую свиту, уже свидетельствует о том, что его возраст не древнее ~0.7 млн лет. Первое определение изотопного возраста игнимбрита – 0.65 ± 0.04 млн лет, выполненное 39Ar–40Ar методом по включению фьямме, получено в ходе работ 2009–2011 гг., связанных с оценкой вулканической опасности Армянской АЭС [IAEA-TECDOC-1795, 2016], и приведено в статьях [Меликсетян, 2012; Gevorgyan et al., 2018]. Новые K-Ar даты, полученные в ходе наших работ 2014–2015 гг. [Трифонов и др., 2017; Shalaeva et al., 2019], дают близкие возрастные значения (см. табл. 1). Наиболее достоверными мы считаем три даты, характеризующиеся наименьшим содержанием атмосферного Ar. Две из них получены для образцов, отобранных в верховьях р. Памбак южнее с. Сараарт из нижней (3н) и верхней (3в) частей пласта игнимбрита – 0.68 ± 0.10 и 0.65 ± 0.06 млн лет соответственно. Третья дата – 0.70 ± 0.03 млн лет – из аллохтона надвига около с. Лусахпюр (16в). Датировки образцов с содержанием атмосферного аргона более 90% мы считаем менее достоверными. Они дали более древний возраст породы – 0.84 ± 0.07 (обр. 1, с. Джрадзор) и 0.82 ± 0.05 (обр. 16н, с. Лусахпюр) млн лет.

Петрографическая характеристика и химический состав ленинаканского игнимбрита

При петрографическом описании игнимбрита обнаруживается, что он состоит из уплощенных, извилистых частиц бесцветного вулканического стекла (фьямме), погруженных в нераскристаллизованную массу буроватого цвета с рассеянным рудным минералом. Иначе говоря, порода имеет характерное для игнимбритов строение. Встречаются разновидности с серовато-зеленой (при параллельных николях) основной пепловой массой стекла, в которую включено незначительное количество мелких обломков стекла или же присутствуют достаточно крупные по размеру фьямме. Часто в шлифе можно наблюдать псевдофлюидальную структуру, однако ее наличие не обязательно. В основной массе стекла рассеяны микролиты полевых шпатов, преимущественно плагиоклаза кислого состава (олигоклаз) и анортоклаза-санидина. Встречаются включения монокристаллов и двойников клинопироксена. Обнаруживаются отдельные крупные обломки вулканических пород неправильной формы размером до 2 мм. Они представлены лейстами плагиоклаза, сцементированными вулканическим стеклом. Порфировые вкрапленники плагиоклаза имеют небольшой размер и встречаются достаточно редко.

В табл. 2 и 3 приведен химический состав образцов игнимбритов. Все они характеризуются близким химическим составом. В соответствии с классификационной диаграммой кремнезем – сумма щелочей TAS, по [Le Bas et al., 1986], точки игнимбритов относятся к субщелочной серии и полностью располагаются в поле трахитов-трахидацитов (рис. 3).

Таблица 3.  

Содержание некоторых микроэлементов в изученных образцах ленинаканского и артикского игнимбритов

Образец Sc V Cr Co Ni Cu Zn Ga As Rb Sr Y Zr Nb Mo Ba Pb Th U
Ленинаканский игнимбрит
1 7.2 47 15 5.5 17 58 61 16 <5 97 313 35 469 31 4.2 881 18 14 3.2
3н 15 31 13 13 <10 13 64 18 7 110 430 39 480 45 4 880 19 19 8
3в 12 34 16 15 <10 21 61 17 <3 100 410 38 430 42 4 880 24 24 11
16в 10 55 19 7.2 14 18 53 16 <5 100 303 33 456 30 5.3 819 19 14 2.7
16н 8.1 56 16 7.3 14 24 61 17 5.3 91 375 31 416 28 4.3 811 18 13 2.8
Артикский игнимбрит
17 <5 5.5 21 <5 10 18 62 17 4.4 104 244 37 463 36 3.9 927 14 18 5.2
Рис. 3.

Классификационная диаграмма SiO2–(Na2O + K2O) [Le Bas et al., 1986] (а) и спектры распределения микроэлементов, нормированные по отношению к примитивной мантии [McDonough, Sun, 1995] (содержания элементов на диаграммах указаны с пересчетом содержаний элементов на 100%) (б).

Лавы вулкана Арагац, близкие по составу и возрасту к ленинаканскому игнимбриту

Среди вулканических пород, слагающих вершину и склоны вулкана Арагац, были обнаружены лавы, близкие по возрасту и составу к ленинаканскому игнимбриту. K–Ar возраст лав (образцы 7А и 11А) был определен как 0.68 ± 0.07 и 0.74 ± 0.08 млн лет [Чернышев и др., 2002]. Данные образцы были любезно предоставлены нам И.В. Чернышевым для петрохимического изучения.

Образец 7А по химическому составу аналогичен ленинаканскому игнимбриту (см. табл. 2, 3, рис. 3) и классифицируется как трахидацит. Образец 11А несколько отличается по геохимическим характеристикам, обнаруживая более низкие содержания кремнезема и суммы оксидов щелочных металлов, что приближает породу к дацитам или андезитам. Однако, по классификационной диаграмме она также отвечает трахидацитовому составу.

Основная масса образца 7А преимущественно неполнокристаллическая, стекловатая. Микролиты, представленные плагиоклазом, имеют незначительные размеры и играют подчиненную роль в строении породы. Вулканическое стекло за счет распыленного в нем рудного вещества имеет достаточно темную, зеленовато-серую окраску. В основной массе заключены многочисленные вкрапленники, состоящие из кислых плагиоклазов и калий-натровых полевых шпатов. По составу минералов образец отвечает кислым породам субщелочной серии, предположительно, трахидацитам.

Образец 11А отличается более высокой степенью раскристаллизованности основной массы, микролиты занимают более 50% ее объема и представлены идиоморфными кристаллами плагиоклаза. Вулканическое стекло практически не окрашено. Встречаются относительно крупные (до 2 мм) вкрапленники кислого плагиоклаза и калиевого полевого шпата. Достаточно часто присутствуют субидиоморфные кристаллы клинопироксена, наблюдаются акцессорные включения цирконов. Данная порода, оставаясь в поле трахидацитов, отличается менее кислым составом по сравнению с образцом 7А.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Диаграмма TAS (см. рис. 3) [Irvine, Baragae, 1971] указывает на принадлежность ленинаканского игнимбрита и близких по составу пород Арагаца к субщелочной серии. В работе Х.Б. Меликсетяна [2012] высказано предположение, что вулканизм Арагаца связан со смешиванием и дифференциацией продуктов плавления мантийного вещества и более кислых расплавов, формирующихся в результате перехода в магматический расплав базальтоидов океанической коры и называемых адакитовыми магмами. Эта модель позволяет объяснить разнообразный вещественный состав вулканитов Арагаца. В нашем случае, ленинаканский игнимбрит, а также сопоставляемые с ним лавы, по-видимому, отвечают более кислым адакитовым, порциям вещества.

Для определения условий образования ленинаканского игнимбрита принципиальным являются его соотношения с близкими по возрасту игнимбритами Шамирам-Бюракан на южных склонах и подножьях Арагаца. Петрология и геохимия игнимбритов этого района рассмотрены в работе [Бубнов и др., 2016]. Цитируемые авторы пришли к выводу, что “геохимические и изотопные параметры игнимбритов, сходные с таковыми для молодых вулканитов других областей Малого Кавказа, указывают на общность происхождения всех четвертичных магматических образований региона, в петрогенезе которых, по-видимому, принимал участие единый региональный мантийный источник OIB-типа”.

Более конкретно привязаны к отдельным игнимбритовым комплексам Арагаца результаты геохимических исследований, представленные в статье [Gevorgyan et al., 2018]. Валовый состав образцов игнимбритов обнаруживает две особенности. Во-первых, все игнимбриты Арагаца по соотношениям Na2O + K2O/SiO2 принадлежат трахидацитам и трахиандезитам, относящимся к субщелочным породам. Показатели соотношений главных элементов разных комплексов игнимбритов не позволяют надежно обособить их друг от друга. Во-вторых, по содержанию многих редких элементов уверенно различаются древние и молодые игнимбриты, тогда как среди последних, т.е. игнимбритов Артик, Шамирам-Бюракан и Гюмри, такое разделение провести не удается. Вероятно, они представляют единый этап извержений Арагаца.

На основе геолого-стратиграфических реконструкций и K–Ar датировок в истории Арагаца выделяют четыре фазы активности с интервалами 0.97–0.89 млн лет (I и II фаза), 0.74–0.68 млн лет (III фаза), 0.56–0.45 млн лет (IV фаза) [Гукасян, 1985; Чернышев и др., 2002; Лебедев и др., 2011б]. Принимая во внимание изотопные датировки, полученные для ленинаканского игнимбрита и привершинных лав, можно говорить о приуроченности времени формирования этих пород к завершающему этапу третьей фазы активности Арагаца. Вероятно, в течение того же этапа изверглись и игнимбриты Шамирам-Бюракан.

Спайдер-диаграмма концентрации микроэлементов, нормализованной по примитивной мантии [McDonough, Sun, 1995] отражает единую закономерность распределения химических элементов ленинаканского игнимбрита: все аномалии имеют одинаковый знак и примерно равные величины, незначительные отклонения которых вполне могут являться вариациями внутри единого тренда (см. рис. 3). Несколько особняком стоит линия распределения образца 11А, однако, и у этой пробы прослеживаются закономерности распределения, сходные с другими образцами. Это подтверждает вывод о формировании игнимбрита на завершающем этапе третьей фазы активности вулкана Арагац. Образец лавы 11А из привершинной части Арагаца соответствует тому же этапу завершения третьей фазы вулканизма Арагаца, но, возможно, более раннему извержению.

Макроскопическое изучение внутреннего строения толщи ленинаканского игнимбрита не обнаруживает каких-либо следов перерыва в накоплении, перемыва, закалки и т.п., что, наряду со сходством химического состава и изотопных датировок, свидетельствует в пользу одноактности события, приведшего к его формированию. Взрыв в главном кратере Арагаца, завершивший III фазу его активности, разрушил значительную часть вулканической постройки и вызвал выброс пирокластического потока, материал которого сформировал ленинаканский игнимбрит. При средней мощности породы 4–5 м и площади его распространения в Ширакской впадине и долине р. Памбак не менее 250 км2 объем выброшенного материала, без учета его флюидно-газовой составляющей, может быть оценен, как минимум, в 1.24 км3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Изученные образцы ленинаканского игнимбрита имеют близкий (трахидацитовый) состав. Возраст игнимбрита по нашей оценке составляет 0.70–0.65 млн лет.

2. Наибольшие площади распространения игнимбрита расположены к северо-западу и северу от вулкана Арагац, что может быть обусловлено направленным характером сформировавшего их пирокластического потока. Формирование ленинаканского игнимбрита, а также лав, слагающих вершину вулкана Арагац произошло на завершающем этапе третьей фазы активности главного вулканического конуса.

3. Средняя мощность игнимбрита составляет 4–5 м, локально достигает 20–30 м. Площадь его распространения к северо-западу и северу от вулкана Арагац составляет не менее 250 км2. Исходя из этого, минимальный объем выброшенного материала без флюидно-газовой составляющей оценивается в 1.24 км3, что соответствует индексу VEI 5.

Список литературы

  1. Амарян В.М. Вулкан Арагац. Его строение и история формирования / Автореф. дисс. … кандидата геол.-мин. наук. Ереван, 1964. 21 с.

  2. Ацагорцян З., Мартиросян О. Туфы и мраморы Армении. Ереван: Армгосиздат, 1962. 158 с.

  3. Багдасарян А.Р., Караханян А.С. Новые данные о кинематике подвижек в зоне Ахурянского разлома // Известия НАН РА. Науки о Земле. 2016. Т. 69. № 1. С. 3–11.

  4. Бубнов С.Н., Докучаев А.Я., Курчавов А.М. и др. Геодинамическая позиция и вещественный состав четвертичных игнимбритов Малого Кавказа // Геологические процессы в обстановках субдукции, коллизии и скольжения литосферных плит // Материалы Третьей Всероссийской конференции с международным участием. Владивосток: Дальнаука, 2016. С. 137–140.

  5. Гукасян Ю.Г. Петрография, минералого-геохимические особенности и история формирования Арагацкого вулканического комплекса / Автореф. дисс. … кандидата геол.-мин. наук. Тбилиси, 1985. 25 с.

  6. Гурбанов А.Г., Богатиков О.А., Шарков Е.В. и др. Новейший магматизм северной части трансконтинентального Восточно-Африканского – Транскавказского рифтового пояса // Изменение окружающей среды и климата – природные и связанные с ними техногенные катастрофы. М.: ИГЕМ РАН, 2008. Т. 2. С. 188–205.

  7. Джрбашян Р.Т., Гукасян Ю.Г., Карапетян С.Г. и др. Типы вулканических извержений и формы проявления позднеколлизионного наземного вулканизма Армении // Изв. НАН РА. Науки о Земле. 2012. Т. 65. № 3. С. 3–20.

  8. Ершов А.В., Никишин А.М. Новейшая геодинамика Кавказско-Аравийско-Восточно-Африканского региона // Геотектоника. 2004. № 2. С. 55–72.

  9. Заварицкий А.Н. Игнимбриты Армении // Изв. АН СССР. Cер. геол. 1947. № 3. С. 3–17.

  10. Заикина Н.Г., Саядян Ю.В., Соколова Н.С. К истории растительности Ширакской равнины // Биологический журнал Армении. АН Арм. ССР. 1969. Т. XXII. № 4. С. 67–74.

  11. Лебедев В.А., Бубнов С.Н., Якушев А.И. Магматическая активность на Северном Кавказе в раннем неоплейстоцене: активные вулканы Эльбрусского центра, хронология и характер извержений // ДАН. 2011а. Т. 436. № 1. С. 79–85.

  12. Лебедев В.А., Чернышев И.В., Якушев А.И. Время начала и продолжительность четвертичного магматизма в Арагацкой неовулканической области (Малый Кавказ, Армения) // ДАН. 2011б. Т. 437. № 4. С. 808–812.

  13. Лебедев В.А., Парфенов А.В., Вашакидзе Г.Т. и др. Хронология магматической активности и петролого-минералогические характеристики лав четвертичного вулкана Казбек (Большой Кавказ) // Петрология. 2018. Т. 26. № 1. С. 3–33.

  14. Лебедев П.И. Вулкан Алагез. Экскурсия по Кавказу. Армянская СССР // Международный геологический конгресс. XVII сессия. Л.: ОНТИ НКТП СССР, 1937. С. 62–71.

  15. Меликсетян Х.Б. Геохимия вулканических серий Арагацкой области // Изв. НАН РА. Науки о Земле. 2012. Т. 65. № 3. С. 34–59.

  16. Милановский Е.Е. Новейшая тектоника Кавказа. М.: Недра, 1968. С. 276–279.

  17. Трифонов В.Г. Коллизия и горообразование // Геотектоника. 2016. № 1. С. 3–25.

  18. Трифонов В.Г., Соколов С.Ю. Подлитосферные течения в мантии // Геотектоника. 2017. № 6. С. 3–17. https://doi.org/10.1134/S0016852117060085

  19. Трифонов В.Г., Шалаева Е.А., Саакян Л.Х. и др. Четвертичная тектоника новейших впадин Северо-Западной Армении // Геотектоника. 2017. № 5. С. 42–64.

  20. Чернышев И.В., Аракелянц М.И., Лебедев В.А. и др. K–Ar изотопная систематика и возраст новейшего вулканизма Казбекской вулканической области, Большой Кавказ // ДАН. 1999 Т. 367. № 6. С. 810–814.

  21. Чернышев И.В., Лебедев В.А., Аракелянц М.М. и др. Четвертичная геохронология Арагацкого вулканического центра (Армения) по данным K-Ar датирования // ДАН. 2002. Т. 384. № 1. С. 95–102.

  22. Чернышев И.В., Лебедев В.А., Бубнов С.Н. и др. Этапы магматической активности Эльбрусского вулканического центра (Большой Кавказ): изотопно-геохронологические данные // ДАН. 2001. Т. 380. № 3. С. 384–389.

  23. Ширинян К.Г. К вопросу о новейших (верхнеплиоцен-четвертичных) вулканических формациях Армении // Изв. АН Арм. ССР. Серия Наук о Земле. 1975. № 1. С. 3–15.

  24. IAEA-TECDOC-1795. Volcanic Hazard Assessment for Nuclear Installations // Methods and Examples in Site Evaluation. 2016. 283 p.

  25. Gevorgyan H., Repstock A., Schulz B. et al. Decoding a post-collisional multistage magma system: The Quaternary ignimbrites of Aragats stratovolcano, western Armenia // Lithos. 2018. V. 318–319. P. 267–282.

  26. Irvine T.N., Baragar W.R.A. A Guide to the Chemical Classification of the Common Volcanic Rocks // Canadian J. Earth Science. 1971. V. 8. P. 523–548.

  27. Karakhanian A., Djrbashian R., Trifonov V. et al. Holocene-historical volcanism and active faults as natural risk factor for Armenia and adjacent countries // J. od Volcanology and Geothermal Research. 2002. V. 113. № 1/2. P. 319–344.

  28. Le Bas M.J., Le Maitre R.W., Streckeisen A., Zanettin B.A. Chemical Classification of Volcanic-Rocks Based on the Total Alkali Silica Diagram // J. Petrology. 1986. V. 27(3). P. 745–750.

  29. McDonough W.F., Sun S.-S. Composition of the Earth // Chemical Geology. 1995. V. 120. P. 223–253.

  30. Mitchell, J., Westaway, R. Chronology of Neogene and Quaternary uplift and magmatism in the Caucasus: constraints from K-Ar dating of volcanism in Armenia // Tectonophysics. 1999. V. 304. P. 157–186.

  31. Philip H., Cisternas A., Gvishiani A., Gorshkov A. The Caucasus: An actual example of the initial stages of continental collision // Tectonophysics. 1989. V. 161. P. 1–21.

  32. Shalaeva E.A., Trifonov V.G., Lebedev V.A. et al. Quaternary geology and origin of the Shirak Basin, NW Armenia // Quaternary International. 2019. V. 509. P. 41–61.

  33. Sparks R., Walker G. The significance of vitric-enriched air-fall ashes associated with crystal-enriched ignimbrites // JVGR. 1977. V. 2. P. 329–341.

  34. Trifonov V.G., Lyubin V.P., Belyaeva E.N. et al. Stratigraphic and tectonic settings of Early Paleolithic of North-West Armenia // Quaternary International. 2016. V. 420. P. 178–198.

  35. Walker G. Ignimbrite types and ignimbrite problems // JVGR. 1983. V. 17. P. 65–88.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Вулканология и сейсмология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал