Б.В. Иванов, С.В. Попруженко, С.Е. Апрелков
Комплексныйанализ геолого-геофизических и петрофизических данных районаЦентрально-Камчатской депрессии (ЦКД) позволяет выделить в ее глубинномстроении три структурные зоны, сложенные структурно-вещественными комплексамиширокого возрастного диапазона от домезозойских (?) до современных. Наличие впределах ЦКД протяженной, большей частью погребенной антиклинальной зоны(поднятия), обрамленной депрессионными структурами, свидетельствует о ееналоженном характере. Интенсивные локальные геофизические аномалии в районах,закрытых вулканогенными и рыхлыми четвертичными образованиями, позволяютпредположить существование ряда погребенных вулкано-тектонических структур.Установлено, что плиоцен четвертичные вулканические проявления тяготеют кХавывенскому погребенному поднятию и Восточной депрессионной зоне.
Плиоцен-четвертичныевулканы Центрально-Камчатской депрессии (ЦКД) по структурной позиции выделяютсяв обособленную вулканическую зону Камчатки. Всеобщее внимание своей почтинепрерывной активностью привлекали и привлекают, естественно, вулканыКлючевской группы (КГВ), общий объем вулканических продуктов которой, поутверждению Н.Н.Кожемяки [12], является «уникальным как в абсолютныхцифрах, так и на единицу площади, и примерно соответствуют всей массепозднеплиоцен-четвертичных вулканитов Восточной и Южно Камчатской зоны».ЦКД протягивается от истоков реки Камчатка до берегов Укинской губы ипродолжается в заливе Литке. С востока депрессия ограничена горстовымиподнятиями Восточных хребтов, с запада — отрогами Срединного хребта.
ВЦКД сосредоточено значительное количество вулканов: от Кинчоклы (Николка) наюге до Шивелуча на севере. Вероятно, вследствие слабой изученности, в группувулканов ЦКД не всегда включались относительно древние постройки: этоНачикинская вулкано-структура (ВС), сведения о которой сравнительно недавноопубликованы [13], и Хайлюлинская ВС, изученная при тематических игеолого-съемочных работах.
Эволюция представлений о структуре фундаментаКлючевской группы вулканов
Б.И.Пийп[19], один из первых исследователей Ключевской группы вулканов (КГВ), полагал,что извержения этой группы вулканов сопровождаются медленным погружением всегоКлючевского дола, сопряженным с поднятием хребта Кумроч, расположенного квостоку от него.
А.Е.Святловский[21,22] рассматривал ЦКД как зону опускания, предшествовавшего вулканизму. Кобширным поднятиям внутри этой зоны приурочены крупнейшие вулканы КГВ, а такжеШивелуч и Кинчокла. Ключевской дол, по его мнению, является куполообразнымвулкано-тектоническим поднятием, окраины которого испытывают опускание,сопровождающееся образованием сбросов по периферии плоскогорья. Эту точкузрения поддержал Э.Н.Эрлих [23], считавший, что центральное поднятие, идущее пооси КГВ, отчетливо фиксируется резким повышением уровня кровли мегаплагиофировыхлав, представляющих основание группы вулканов. Вдоль восточного края поднятиярасполагаются вулканы Ключевской, Камень, Безымянный, на западном борту — массив Плоских сопок.
ПозднееБ.В.Иванов [11] конкретизирует структуру КГВ. По его данным, это сводово-глыбовоеподнятие плиоцен-четвертичного возраста, отделенное с востока отгорст-антиклинория хребта Кумроч серией ступенчатых сбросов с амплитудой до1000 м и более. С запада оно ограничивается разломом с амплитудой сброса200-800 м. Сводово-глыбовое поднятие разбито разломами северо-западногопростирания на ряд мозаичных глыб, представляющих собой структуры типа горстов,как например, Кинчоклинская, Ключевская, Шивелучская, или грабенов — Толбачинского, Харчинского, покоящихся на разновысоких глыбах меловогофундамента.
Представленияо глубинном строении ЦКД основаны, в основном, на геофизических данных — ГСЗ,КМПВ, МТЗ, МОВЗ, сейсмологии, аэромагнитной и гравиметрической съемках.Литература, посвященная этой проблеме, обширна и разнородна [1,4,5,6,9,20 идр.], поэтому ограничимся кратким изложением результатов этих работ внехронологических рамок.
Основнымфактором, на который опираются структурные построения и формированиегеолого-геофизических моделей, является глубина залегания сейсмической границыс Vг =5,0-5,4 км/с, к которой привязываются высокоомное основание иконтрастная плотностная граница. Достаточно достоверно (по данным бурения инепосредственным геологическим выходам на поверхность) эта петрофизическаяграница связывается с кровлей верхнемелового складчатого основания и чащеназывается «меловым фундаментом» (МФ). Петрофизические характеристикиМФ обусловлены высокой степенью регионального метаморфизма и интенсивнойдислоцированностью. Ниже довольно уверенно прослеживается граница с Vг=5,7-6,4км/с, которая большинством исследователей считается кровлей кристаллическогофундамента (КФ). Однако, геологическая природа ее не столь однозначна. Внекоторых случаях она связывается с фронтом метаморфизма [19], но чаще — сдревним кристаллическим основанием меловой геосинклинали (Восточная Камчатка)или с кристаллическим фундаментом Охотской эпимезозойской платформы (Срединныйхребет). Данная граница характеризуется скачком плотности и, вероятно,совпадает с верхней усредненной границей интенсивного обмена сейсмических волн[17]. Для МФ и КФ на основании качественного анализа динамических икинематических характеристик зарегистрированных сейсмических волн, данныхплотностного моделирования, величины электропроводности и др. отмечаетсялатеральная неоднородность с выделением крупных гетерогенных блоков,разделенных зонами глубинных разломов. Значительная латеральная и вертикальнаянеоднородность характерна также для нижних горизонтов земной коры и верхнеймантии [1,6,7]. При этом, раздел «К» чаще выделяется по серииотражающих площадок, тяготеющих к резкой плотностной границе, а проведениеграницы «М» в некоторых районах (Ключевская группа вулканов,Козыревская впадина) становится неопределенным в связи с наличием переходногокоромантийного слоя.
Специализированные(включая комплексные) геофизические исследования в ЦКД, хотя и не являлись вполной мере планомерными и систематическими, позволили получить общеепредставление об особенностях ее глубинного строения в некоторых участках, приэтом был выделен и охарактеризован ряд крупных структурных элементов — Ключевское поднятие, Хапицкая, Толбачинская вулкано-тектонические депрессии иКозыревская впадина.
Вещественный состав пород фундамента ЦКД
/> Рис. 1
Всяюжная большая часть ЦКД до поворота реки Камчатка в широтном направленииполностью закрыта четвертичными рыхлыми и вулканогенными образованиями (рис.1). Сведения о геологическом разрезе этойчасти ЦКД были получены при нефтепоисковых работах (скважина«Долиновская-2»). Сверху вниз по этой скважине пройдены:
0-580м — четвертичные гравийно-галечно-песчаные отложения;
580-1050м — неогеновые алевролиты, слабоуплотненные туффиты, угли бурые листоватые,туфопесчаники с прослоями туфоаргиллитов со средней плотностью />= 1,65 (здесь и далее в г/см3);
1050-2380м- палеогеновые (эоцен-олигоцен) туфопесчаники, туфоаргиллиты с прослоямитуфогравелитов />= 2,22-2,55 (средней 2,39).
Водной из скважин (Безводная) под неоген-четвертичной молассой вскрытывулканогенные образования, которые условно сопоставляются солигоцен-миоценовыми отложениями анавгайской серии.
Всеверной более приподнятой части обнажаются не только отложения, выполняющиеЦКД, но и образования, слагающие ее фундамент, в том числе и, очевидно, самыедревние доверхнемеловые метаморфические образования Хавывенской возвышенности.Последние представлены гнейсами и кристаллическими сланцами основного состава синтрузиями аподунитовых и апоперидотитовых серпентинитов (средняя плотность2,88). Их перекрывают верхнемеловые кремнисто-вулканогенные отложения (1700 м)хапицкой свиты, при этом в кремнистых осадочных брекчиях отмечались обломкипироксенитов)1.
Эффузивно-пирокластическиеи туфогенно-осадочные отложения (~ 1000 м) предположительно верхнемеловоговозраста (средняя плотность — 2,59) были установлены в нижнем течении рекиЕловка [3]. Характерной особенностью этой толщи являются базальты смегапорфировыми выделениями авгита. Толща прорвана довольно крупной интрузиейгаббро-диоритов (/>=2,88).Там же, несколько севернее выходов верхнемеловых пород, в районе горы Матера,обнажается слоистая толща (120-150 м) эоценового возраста, представленнаяпесчаниками, алевролитами, аргиллитами с карбонатными конкрециями (/>= 2,37).
Сведенияо более высоких горизонтах геологического разреза ЦКД были получены Б.В.Ежовымпри изучении Хайлюлинской ВС, а затем были значительно уточнены А.К.Боровцевым2) при геологической съемке.
Вцентральной части разрушенного Хайлюлинского раннеплейстоценового вулканаустановлены туфогенно-осадочные оложения, которые Б.В.Ежовым были отнесены кковачинской свите. Эти отложения прорваны интрузией диоритов, субвулканическимителами разного состава.
А.К.Боровцевымв верховьях реки Крапивная в районе руин вулкано-структуры выделенаалевролитовая толща (500 м), состоящая из слабослоистых и неслоистыхалевролитов и песчаников нередко с конкрециями мергелей (/>=2,53). Она залегает на верхнемеловых отложенияхсогласно с прямой или волнистой линией контакта. По комплексу бентосныхфораминифер ее возраст определяется в пределах верхнего маастрихта-нижней частипалеоцена. Таким образом, она является возрастным аналогом дроздовской свитыВосточной Камчатки, верещагинской свиты полуострова Камчатский мыс иивтыгинской свиты Корякского нагорья. Выше, по его данным, согласно залегаютпесчаниковая толща палеогенового возраста, представленная однообразнымипесчаниками с тонкими прослоями черных аргиллитови единичными линзовидными прослоями гравелитов и мелкогалечных конгломератовобщей мощностью 250 м (/>=2,43). Толща прорвана телами субщелочных диоритовых порфиритов (абсолютныйвозраст 36 и 43 млн. лет). Разрез наращивается (взаимоотношения сперекрывающими и подстилающими отложениями не установлены)алевролит-конгломератовой толщей (нижний-средний эоцен), развитой поправобережью реки Правая Хайлюля. В нижней и верхней части разреза толщинаблюдались алевролиты, в средней — песчаники и конгломераты, в последнихотмечались валуны, гальки пород верхнего мела, а также диоритов и диоритовыхпорфиритов, в песчаниках — обломки углей, обильный растительныйдетрит, остатки шишек Picea sp. Мощность толщи — 160 м.
Следуетособо подчеркнуть, что палеоценовые отложения полностью отсутствуют в соседнемгорстовом поднятии полуострова Озерной. Здесь, в основании кайнозойскогоразреза с резким угловым несогласием и размывом на верхнемеловых отложениях(хапицкая свита) залегают конгломераты, гравелиты, песчаники, алевролиты,аргиллиты, иногда, кислые туфы, содержащие фауну и флору среднего-верхнегоэоцена мощностью до 800 м [14]. Эта свита, названная А.Ф.Литвиновым конской, сопоставляетсяс ковачинским горизонтом Западной Камчатки. Вдоль западного борта Озерновскогогорста и южнее Хавывенской возвышенности (т.е. в пределах ЦКД) закартированыолигоценовые отложения шагаевской свиты (туфоалевролиты, алевролиты,туфопесчаники, туффиты, туфы, конгломераты — 500 м). Южнее Начикинскойвулкано-структуры, в пределах ЦКД, на поверхности обнажены также миоценовыеотложения (македонская, столовогорская свиты), согласно залегающие наподстилающих породах шагаевской свиты.
Междусвитами фиксируются размыв и несогласие. Они сложены туфопесчаниками,туфоалевролитами, туффитами, туфами, туфоконгломератами общей мощностью 650 м.По возрасту они отвечают пахачинской свите Корякского нагорья и какертской,этолонской свитам кавранской серии Западной Камчатки.
Такимобразом, по данным по разным участкам депрессии слагается довольно полноепредставление о геологическом разрезе ее северной части (снизу вверх):доверхнемеловой метаморфический комплекс (кристаллический фундамент, >1000м), верхний мел -1700 м, маастрихт-палеоген — около 2000 м, неоген — 650 м.Обращает внимание отсутствие в разрезе черно-сланцевых и существенновулканогенно-осадочных метаморфизованных отложений верхненемелового возраста,известных в Ганальском и Валагинском хребтах.
Строение ЦКД
/> Рис.2
Основываясьна районировании поля силы тяжести и интерпретации других геофизических и геологическихданных, нами в пределах ЦКД выделяются три продольные структурные зоны(Восточная, Западная депрессионная, Хавывенское погребенное поднятие), особенночетко проявленные в строении верхних горизонтов земной коры (рис. 2). В западной части ЦКД прослеживаетсялинейная зона грабенообразных депрессий мелового складчатого основания икристаллического фундамента. К наиболее крупным и глубоким локальным впадинамотносятся Долиновская и Козыревская с глубиной залегания МФ и КФ соответственно4-6 и 6-8 км. Восточнее указанной зоны впадин протягивается зона поднятий (МФ иКФ). Геологическая природа последней оценивается по разному. Ряд исследователей[15] считают ее продолжением горст антиклинальной структуры Валагинскогохребта. Другие высказывают предположение, что эта зона, названная Хавывенскимпогребенным поднятием (ХПП) [2], парагенетически связана с палеозоной Беньофа.Высказывалось также мнение о значительной роли метаморфогенных процессов(поднятие фронта метаморфизма и базификация) в формировании глубинныхпетрофизических параметров в связи с интенсивным базальтоидным вулканизмом [7].В пределах ХПП выделен ряд крупных блоков, отраженных максимумами поля силытяжести разной интенсивности: Николкинский, Ключевской, Еловский, Хавывенский идр. Блоки разделены депрессиями: Толбачинской, Харчинской и т.д. Погеофизическим данным глубина залегения МФ в Толбачинской депрессии достигает 5км, КФ — 8 км, а в Ключевском блоке соответственно 0-2 км и 5км.
Свостока, как и с запада, ХПП также ограничено линейной зоной депрессий вкоторую входят Щапинские грабены, Хапицкая ВТД, Шивелучская и др. впадины.Наиболее изученной геофизическими методами является Хапицкая ВТД (некоторыесчитают ее впадиной), где глубина залегания МФ оценивается в 4-5 км, а КФ — 8-10 км.
Анализморфологии поля силы тяжести (далее — ПСТ) свидетельствует, что блоковаяструктура ЦКД сформирована под влиянием северо-западных и, в значительной мере,субширотных транскамчатских глубинных разломов со сдвиговой компонентой(Карымский, Унанский, Облуковинский, Лаучан-Андриановский, Толбачинский,Крестовский и др.).
Западнаядепрессионая зона (ЗДЗ). Восточной границей ЗДЗ служит первыйЦентрально-Камчатский разлом (ЦК-1), фиксирующийся практически непрерывнойинтенсивной гравитационной ступенью. Судя по данным ГСЗ и МОВЗ, этот разломимеет мантийное заложение. В южной части ЗДЗ представлена узкими линейнымиприразломными грабенами — Быстринским и Быстринско-Мильковским (БМ). Последнийграбен находится между узлами пересечения глубинных разломов: северо-западныхПетропавловско-Крутогоровского и Кирганикского, соответственно, с широтнымиКарымским и Унанским. Этот грабен, разделяющий Кирганикское и Валагинскоегорстовые поднятия, сложенные верхнемеловыми вулканогенно-осадочнымиотложениями, является кулисообразным северо-восточным продолжениемсубмеридионального Быстринского грабена, разделяющего метаморфическиемафический (Ганальский хребет) и сиалический (Срединный хребет) выступы КФ (?).
СевернееКирганикского разлома Быстринско-Мильковский грабен переходит в зону обширнойДолиновской впадины. Эта впадина, вместе с последующими к северо-востокуКозыревской (КЗ), Киреунской (КР), Киненинской (КС), Кичевинской (КЧ) — отделяет Хавывенское погребенное поднятие от системы относительно небольшихзакрытых горстов Срединного хребта — Северо-Кирганикского (С-К), Крапивненского(КРА), Левого (ЛВ), Укинского (УК) и др. В отличии от восточной разломной(ЦК-1), западная граница ЗДЗ не является четкой, так как впадины начинаютпроникать, вписываться в мозаику вулкано-тектонических структур и блоковоснования Центрально-Камчатского вулканического пояса, в связи с чем можнопредполагать, что конфигурация впадин в определенной степени обусловлена ивулкано-тектоникой.
Судяпо геологическим данным, можно предполагать, что заложение ЗДЗ произошло вмаастрихте — начале палеогена, и изначально она развивалась как зона линейныхграбенов, связанная с глубинным разломом ЦК-1.
Хавывенскоепогребенное поднятие (ХПП). По четкой гравитационной ступени, фиксирующейглубинный разлом ЦК-1, эта структура прослеживается нами от северной частиГанальского выступа метаморфид. Предполагается, что на участке между широтнымиКарымским и Унанским (У) разломами ХПП «задавлено» более молодыминадвиговыми структурами Валагинского хребта. Севернее, между Унанским иОблуковинским (О) широтными разломами, ХПП осложнено небольшой Китильгинской(КН) впадиной, возможно, вулкано-тектонического происхождения.
СевернееКитильгинской впадины располагается Николкинский блок (НКБ) ХПП. Судя по уровнюПСТ, примерно равному уровню над вулканогенно-осадочными меловыми отложениямиВалагинского хребта, глубины залегания МФ и КФ здесь также невелики. Этоподтверждается данными Кимитинского профиля КМПВ, где на восток граница с Vг=6,0-6,3км/с поднимается до глубины 4 км.
Близкоеглубинное строение имеет следующий крупный Ключевской (КЛБ) блок, где глубинызалегания МФ и КФ оценены по сейсмическим данным, однако, судя погравиметрическим данным, не в самой поднятой его части. Отталкиваясь от этихсведений, можно предполагать, что на участках эпицентров гравитационныхмаксимумов, фиксирующих Николкинский и Ключевской блоки, глубина залегания КФможет составлять менее 5 км при близповерхностном залегании МФ.
Врайоне между Лаучано-Андриановским (Л-А) и Толбачинским (Т) разломамиНиколкинский и Ключевской блоки разделены Толбачинской (ТЛ) ВТД с глубинойзалегания КФ и МФ соответственно около 8 км и 5 км. Детальный анализ ПСТпоказал, что эта депрессия имеет более сложное строение, чем это предполагалосьранее. По гравиметрическим данным, собственно Толбачинская ВТД, имеющаяэллипсообразную вытянутую в северо-восточном направлении форму, отделена отКозыревской впадины ЗДЗ ЦКД антиклинальным перегибом и ограничена с востокагорстообразным поднятием МФ в верховьях реки Правый Толбачик. К длиннойсеверо-восточной оси Толбачинской ВТД приурочена линейная зона ареальноговулканизма. Отдельные шлаковые конуса тяготеют также к разлому, ограничивающемуупомянутое горстовое поднятие. Насколько можно судить по среднемасштабным гравиметрическимданным, вершинная часть вулкана Острый Толбачик расположена над разломом южногообрамления Ключевского блока, в то время, как Плоский Толбачик несколько смещенв зону ВТД.
Андезитовыевулканы Малая и Большая Удины располагаются в районе локального минимума ПСТболее высокого порядка (размером до 12-15 км, интенсивностью до 6-8 мГал.),вытянутого в юго-восточном направлении и охватывающего юго-восточный склонПлоского Толбачика. Наиболее логичным объяснением этой аномалии являетсяпредположение о наличии здесь погребенной локальной ВТД, возможно, кальдерногогенезиса. Во всяком случае, несомненно, что либо история развития вулканизма вэтом районе, особенно его плиоцен-раннечетвертичного этапа, либо особенностиглубинного строения, требуют дополнительного исследования.
ЗаКлючевским блоком, отделенным на севере Крестовским (Кр) широтным разломом ислабо выраженной Харчинской зоной погружений, к северу следуют Харчинский(ХРБ), Еловский (ЕЛБ) и Средне-Озерновский (СРБ) блоки, фиксирующиеся одноименнымимаксимумами ПСТ. В районе Еловского блока обнажаются верхнемеловые образованияостроводужного типа, при этом уровень ПСТ над ними примерно равен уровню надвышеописанными южными блоками ХПП. Далее уровень ПСТ резко возрастает (на 30-40мГал) над Средне-Озерновским и Хавывенским блоками. Для Хавывенского блокаэтому есть вполне логичное объяснение — выходы на поверхность метаморфическогокомплекса основного состава и гипербазитов, представляющих, очевидно,кристаллический фундамент. В Средне-Озерновском блоке промежуточный уровень ПСТможно объяснять сокращенной мощностью верхнемеловых отложений, залегающихнепосредственно на метаморфическом комплексе КФ. Средне-Озерновский иХавывенский блоки разделены изометричной Севанской(СВ) впадиной, возможно, сочаговым характером происхождения тектонических деформаций. Северная часть ХПП(южнее побережья Укинской губы) приобретает сложную конфигурацию, что связано свлиянием северо-западных и широтных разломов. Между Хавывенским иСредне-Озерновским блоками к ХПП причленяется крупная Уколкинская (УК) впадинаширотного простирания, которая пересекает горсты хребта Кумроч и полуостроваОзерной. Начикинская вулкано-структура и Хайлюлинская ВТС смещены относительноХПП; соответственно, в ВДЗ и ЗДЗ фиксируются локальными максимумами ПСТ,связанными с внедрением субвулканических комплексов среднего и основногосоставов.
Восточнаядепрессионная зона (ВДЗ) начинается на юге Щапинской системой неотектоническихграбенов, нижние горизонты которых выполнены неогеновыми вулканогенно-осадочнымиотложениями, в т.ч. миоценовыми отложениями тюшевской серии. Погеоморфологическим признакам Право-Щапинский (ПЩ) грабен, возможно,представляет часть зоны растяжений, которая простирается в район трещинныхбазальтовых излияний Толбачинского дола. Лево-Щапинский (ЛЩ) грабен имеет ужечеткое северо-восточное простирание и располагается на одной оси с последующимиструктурами ВДЗ. В районе слияния рек Правая и Левая Щапины выявлен интенсивныйизометричный локальный минимум, захватывающий отроги Валагинского хребта(хр.Широкий), в котором закартированы неогеновые вулканиты. Возможно, чтоминимум отвечает неогеновой ВТС. Морфология и интенсивность гравитационныханомалий несомненно свидетельствуют о вулкано-тектоническом происхождении Лево-Щапинскогограбена. Определенным признаком в пользу существования здесь «кислых»эксплозивных вулканических центров служат залежи плиоценовых игнимбритов врайоне Асхачного увала.
Ксеверо-востоку ВДЗ следится по интенсивному (до 16-18 мГал) изометричному минимуму(10х12 км). Учитывая наличие выходов игнимбритов в хребте Тумрок и Асхачномувале, можно с определенной долей вероятности связывать этот минимум спогребенной ВТС кальдерного типа (район озера Медвежье). К северо-западу отэтой ВТС зафиксированы два локальных максимума ПСТ, приуроченных к небольшомущитовому вулкану Медвежий и Зиминым Сопкам. Вполне возможно, что аномалиисоздаются здесь скоплением относительно более плотныхэкструзивно-субвулканических образований. Признаки наличия периферическогомагматического очага в районе Зиминых сопок, отмечались по данным МТЗ [7].Северо-восточнее охарактеризованных аномалий располагается обширныйгравитационный минимум, соответствующий Хапицкой (ХП) впадине. В происхождениивпадины остается много неясного, однако ее вулкано-тектонический генезисотмечался неоднократно. Кроме депрессий МФ и КФ, минимум ПСТ объяснялся такженаличием кислого корового очага. Не оспаривая сложной интегральной природыминимума, необходимо отметить, что его эпицентральная часть осложнена локальнойаномалией, по формальным признакам имеющей скорее приповерхностноепроисхождение. Наличие разуплотнения отмечалось и ранее [9], однако его природане обсуждалась. Сходство аномалий ПСТ в районе Лево-Щапинского грабена, озераМедвежье и Хапицкой впадины (размеры, интенсивность, расположение на одной оси)позволяют высказать предположение, что все они фиксируют единуюнеоген-четвертичную (?) вулкано-тектоническую зону с отдельными центрами«кислого» вулканизма. Интересно отметить, что в районе юго-восточногосклона Ключевской сопки (западный борт Хапицкой впадины) интенсивные деформациив рисовке изолиний ПСТ позволяют предполагать существование узкого грабена (4км) северо-западного простирания, уходящего под Ключевскую сопку. Восточный бортХапицкой впадины представляет горстообразное поднятие хребта Кумроч, причем взоне широтного Крестовского разлома происходит ее резкое сужение, и далее насеверо-восток ВДЗ продолжается уже линейно вытянутой Шивелучской впадиной.Значительная часть этой впадины перекрыта лавово-пирокластическимиобразованиями Шивелуча. Выходы терригенных верхнемеловых-палеоценовых отложенийв северной части впадины свидетельствует о том, что именно они слагают впадину,однако вполне допустимо присутствие неогеновых вулканогенно-осадочныхотложений. Несколько западнее оси впадины выявлены три локальных максимума ПСТ.Центральный из них приурочен к вулкану Шивелуч, который развивался на начальномэтапе как щитовой андезито-базальтовый вулкан мантийного питания. Скорее всего,максимум ПСТ связан с близповерхностными субвулканическими образованиямиосновного-среднего состава Старого Шивелуча. Подобные аномалии известны намногих камчатских вулканах — Большая Ипелька, Шмидта, Большая Кетепана и др.
Наиболееинтересной особенностью ПСТ рассматриваемой впадины является наличиеэксцентрично расположенного (к юго-востоку) от Шивелуча, интенсивного (до 16-18мГал) эллипсовидного минимума. Аномалия находится южнее дугообразного уступавзрывного (провального-?) кратера Шивелуча и не может быть объяснена толькоразрушением части конуса. Можно предполагать, что гравиметрическая аномалиясвязана с крупным близповерхностным магматическим очагом «кислого»состава или с древней погребенной эксплозивно-провальной кальдерой.
Северо-восточнееШивелучской впадины находятся сравнительно небольшие Верхне-Маимлинская (В) иНачикинская (НЧ) впадины, выполненные палеоген-неогеновыми осадочнымиотложениями и четвертичными молассами. Они разделены небольшими горстами,причленяющимися к ХПП и, как отмечалось ранее, обширной широтной Уколкинскойвпадиной, резко дискордантной по отношению к камчатским структурам. Проявлениеплиоцен-четвертичного вулканизма в пределах северного обрамления Начикинскойвпадины представлено одноименной вулкано-структурой с крупным, судя погравиметрическим данным, субвулканическим массивом в центральной части.Отдельные позднеплейстоцен-голоценовые конусы отмечаются в пределах обрамленияВДЗ на полуострове Озерной.
Глубинные геолого-геофизические разрезы
/> Рис.3
Дляанализа особенностей строения ЦКД и ее обрамления, кроме построения структурнойсхемы, мы провели плотностное моделирование по продольному и поперечномупрофилям (рис.3). В качестве основыиспользованы среднемасштабные гравиметрические данные, плотностныехарактеристики стратифицированных комплексов горных пород и сведения о глубинезалегания МФ и КФ по результатам сейсмических и электроразведочных работ.Поскольку данные о латеральной петрофизической неоднородности консолидированнойчасти земной коры весьма ограничены, в данном приближении она считаетсяоднородной. На продольном профиле Николка — Укинская губа предполагаетсяотсутствие значительных изменений мощности и типа земной коры. Влияние болееглубинных неоднородностей, имеющих, судя по сейсмологическим данным,северо-восточную зональность, не может внести существенных изменений вформирование модели наиболее «гравиактивной» верхней части коры. Напоперечном профиле, так как он продлен в район восточного побережья Камчатки,региональное возрастание уровня ПСТ скомпенсировано уменьшением мощности корыпри допущении существования контрастного плотностного перехода кора-мантия,хотя последнее является упрощением реальной ситуации в связи с существованиеммощных коромантийных слоев и инверсий скорости в них в районах современноговулканизма, а также явно аномальными петрофизическими характеристикамисейсмофокального слоя.
Плотностнаямодель по продольному профилю показывает, что кровля метаморфид основного рядас севера на юг погружается и достигает максимаальной глубины (7-8 км) в районеТолбачинской ВТД. Вулканогенно-осадочный слой в данной модели представленмел-палеоценовыми и палеоген-неогеновыми отложениями, причем максимальнаямощность последних развита, также, в районе Толбачинской ВТД. В силу принципагравитационной эквивалентности, естественно, допустимы изменения в расчетныхмощностях двух верхних слоев, но более интересна и важна проблема присутствия ираспространенности в разрезе меловых вулканогенно-осадочных отложений,обнажающихся в районах горстовых поднятий обрамления ЦКД. Судя по геологическимданным, возможно, происходит выклинивание или изменение простирания этихотложений к северу, если метаморфиды Хавывенской возвышенности действительноболее древние образования.
Проблемараспространения в разрезе плотных (средняя плотность 2,8 г/см3)меловых вулканогенно-кремнистых отложений характерна и для поперечного профиля,проходящего через Хапицкую ВТД, хотя сама модель допускает включение их впредполагаемый геологический разрез. Необходимо отметить, что практически всеисследователи, выделяя границу МФ, не дают четкого объяснения, какие именноотложения из диапазона мел-палеоцен подразумеваются. А между тем, расчленениеэтой части разреза имеет существенное значение в оценке истории геологическогоразвития района и палеогеографических, палеогеодинамических обстановок. Нашопыт интерпретации гравиметрических данных показывает, что, в частности, выходынижне-верхнемеловых вулканогенно-кремнистых и черносланцевых отложенийфиксируются четкими интенсивными аномалиями ПСТ, а их кровля при моделированииможет рассматриваться в качестве структурного горизонта, служащего основанием,на котором накапливались более поздние, преимущественно миогеосинклинальныеформации.
Касаясьобщих особенностей представленных моделей отметим, что характер ПСТ, прижелании, допускает введение в модели внутрикоровых разуплотнений как в районеХапицкой, так и Толбачинской ВТД. Однако мы этого не делаем, чтобыакцентировать внимание на нерешенные проблемы строения верхней части земнойкоры. Вулканогенно-осадочный слой земной коры наиболее«гравиактивен», и в ситуации, когда мы имеем два разноглубинныхобъекта с отрицательной эффективной плотностью, формальных трансформаций(осреднение, пересчет поля в верхнее пространство и т.д.) ПСТ явно недостаточнодля точных геологических построений.
Структурное положении четвертичных вулканов
Какбыло показано, в глубинном строении ЦКД выделяется четкая продольнаязональность, выраженная существованием трех продольных структурных зон сдостаточно упорядоченным под влиянием транскамчатских широтных исеверо-западных разломов блоковым строением. Как ЗДЗ, так и ВДЗ ЦКД в своихюжных частях начинаются узкими приразломными грабенообразными депрессияминеотектонического облика. К северу они наращиваются более древними сложнопостроенными впадинами и вулкано-тектоническими депрессиями. Основываясь нагеофизических данных, можно предполагать, что на начальных этапах большинствоиз них формировались как грабены. Во всяком случае, аномальнаяэлектропроводность фундамента Хапицкой, Козыревской, Толбачинской и (какнедавно показали А.Г.Нурмухамедов. и В.С.Мишин) Долиновской впадин,свидетельствует об аномальной проницаемости и активном гидротермально-флюидномрежиме в их недрах, что согласуется с обстановкой растяжения и, вероятно,рифтогенным режимом. Более интенсивной верхненеоген-четвертичной вулканическойдеятельностью характеризуется ВДЗ, восточные фланги ХПП и его локальныедепрессионные зоны. К ВДЗ приурочены вулканы базальт-андезит-дацитовойассоциации: Сопки Зимины, Шивелуч, Малая и Большая Удина, Безымянный,Начикинская ВТС. Над крупнейшими структуроконтролирующими магмоконтролирующимиразломными зонами фундамента ЦКД находятся вулканы базальт-андезит-базальтовойассоциации Толбачик, Камень, Ключевской. В осевой зоне ХПП расположены крупныещитовые плиоцен-четвертичные Николка и Плоские. В размещении вулканов частозначительную роль играют диагональные и ортогональные разломы фундамента ЦКД.
Выводы.
1.ЦКД имеет зональное строение, представлена двумя депрессионными зонами,разделенными крупным Хавывенским (большей частью погребенным) поднятием.Депрессионные зоны состоят из серии разновеликих впадин, мощность осадков внекоторых из них достигает 5 км. Хавывенское погребенное поднятие разбито наряд крупных блоков разломами северо-западного и субширотного простирания. Лишьв одном блоке на поверхности вскрывается кристаллический (?) фундамент(Хавывенская возвышенность), а к югу и северу происходит его ступенчатоепогружение. Южнее Николкинского блока, вероятно зона ХПП «задавлена»надвиговыми структурами Валагинского хребта. Природа ХПП не ясна, но судя поофиолитовому составу, можно полагать, что это фрагмент, остатки позднемеловойокеанической плиты.
2.Наблюдения в северной части показывают, что Центрально-Камчатская депрессиявыполнена почти полным разрезом палеоген-неогеновых отложений. Нижние ихгоризонты без видимого несогласия перекрывают верхнемеловые отложенияостроводужного типа. Наиболее мощные разрезы палеоген-неогеновых отложенийнаблюдаются по данным КМПВ, МТЗ в крупных впадинах (Долиновской, Козыревской,Хапицкой и др.). Некоторые локальные отрицательные структуры в пределахподнятия и ВДЗ, отраженные локальными гравитационными минимумами, возможно,имеют вулкано-тектоническое происхождение. Об этом свидетельствуют выходывблизи аномалий кислой пирокластики и игнимбритов при отсутствии поверхностныхкальдерных форм, которые могли быть эродированы или захоронены.
3.Вулканысосредоточены главным образом в южной половине ЦКД. На северном ее окончанииизвестны лишь две древние (плиоцен-четвертичные) вулканические постройки — Хайлюлинская и Начикинская. Характерно, что вулканы совершенно отсутствуют взоне мощного разлома, обрамляющего ХПП с северо-северо-запада, а также взападной депрессионной зоне. Они распространены в центре погребенного поднятия,над разломами отделяющими его от восточной депрессионной зоны и в ней самой.Вулкан Кизимен следует отнести к группе вулканов ЦКД, так как он приурочен квосточному разломному борту Щапинского грабена, являющегося составной частьювосточной депрессионной зоны. Возможно, что эту группу замыкает на юге одиночныйвулкан Бакенинг.
Список литературы
АносовГ.И., Биккенина С.К., Попов А.А. и др. Глубинное сейсмическое зондированиеКамчатки. М. Наука, 1978. 130 с.
АпрелковС.Е., Ольшанская О.Н., Иванова Г.И. Тектоника Камчатки // Тихоокеанскаягеология. 1993. .N3. С.62-75.
АпрелковС.Е., Соколков В.А., Синельников С.Г., Зеленский В.В. Условия формированияэффузивно-пирокластической толщи и габбропорфиритов реки Еловки // Вулканологияи сейсмология. 1990. N3. С.21-35.
БалестаС.Т., Гонтовая Л.И., Гринь Н.Е., Сенюков С.Л. Возможности сейсмического методапри изучении зон питания современных вулканов // Вулканология и сейсмология.1989. .N6. С.42-53
БалестаС.Т., Гонтовая Л.И., Каргопольцев В.А. и др. Результаты сейсмическихисследований земной коры в районе Ключевского вулкана // Вулканология исейсмология. 1991. .N3. С.3-18.
БалестаС.Т., Иванов Б.В., Утнасин В.К., Аносов Г.И. Строение земной коры районаКлючевской группы вулканов. Особенности тектоники и вулканизма // Глубинноестроение, сейсмичность и современная деятельность Ключевской группы вулканов.Владивосток, 1976. С.7-16.
Большоетрещинное Толбачинское извержение. Камчатка. 1975-1976 г.г. М.: Наука, 1984.633 с.
ЕжовБ.В., Апрелков С.Е. Плиоценовый кислый вулканизм Северной Камчатки // Геологияи геофизика. 1980. N10. С.125-129.
ЗубинМ.И., Таракановский А.А Тектоника и особенности поля силы тяжести районаКлючевской группы вулканов // Глубинное строение, сейсмичность и современнаядеятельность Ключевской группы вулканов. Владивосток, 1976. С.17-28
ЗубинМ.И., Козырев Л.И., Лучицкий А.И. Гравитационная модель строения Ключевскоговулкана (Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 1990. .N5. С.76-93.
ИвановБ.В., Горельчик В.И. Тектоника, сейсмичность и вулканизм Ключевской группывулканов // Глубинное строение, сейсмичность и современная деятельностьКлючевской группы вулканов. Владивосток, 1976. С.42-51.
КожемякаН.Н. Долгоживущие вулканические центры в системе новейших вулканических зонКамчатки // Вулканология и сейсмология. 1984. .N4. С.4-13.
ЛитвиновА.Ф., Белый А.В., Лопатин В.Б. Поздекайнозойский вулканизм полуострова Озерной(Восточная Камчатка) // Вулканология и сейсмология. 1991. .N2. С.12-27
ЛитвиновА.Ф., Лопатин В.Б., Крикун Н.Ф. и др. Стратиграфия палеоген- неогеновыхотложений полуострова Озерной // Тихоокеанская геология. 1990. .N6. С.68-77.
МарахановВ.И., Потапьев С.В. Структурное районирование Камчатской тектонической области.М.: Наука, 1981. 88 с.
МеняйловА.А. Основные этапы развития вулкана Шивелуч // Тр. Лаб. Вулканол. 1954. Вып.8. С.115-125.
МишинВ.В. Тектоника юго-западной части Центрально-Камчатского прогиба //Тихоокеанская геология. 1993. .N2. С.37-51.
ОгородовН.В., Белоусов В.И. Некоторые новые данные о вулканах Харчинском и Заречном //Бюлл. вулканол. ст. 1961. .N31.С.46-51.
ПийпБ.И. Ключевская сопка и ее извержения в 1944-45 гг. и в прошлом. М.: Изд. АНСССР, 1956. 310 с.
ПотапьевС.В., Каратаев Г.И. Строение земной коры Средней Камчатки по геофизическимданным // Геология и геофизика. 1975. .N8. С.96-101.
СвятловскийА.Е. О вулкано-тектонике Ключевской группы вулканов на Камчатке//Бюлл.вулк.ст.1957. .N26. С.114-121.
СвятловскийА.Е. Новейшие движения земной оболочки и вулканизм в районе Курило-Камчатскойостровной дуги // Тр. Лаб. Вулканол. 1958. .N13. С.89-98.
ЭрлихЭ.Н. Современная структура и четвертичный вулканизм западной частиТихоокеанского кольца. Новосибирск, 1973. 244 с.