Статья: Глубинное строение Центрально-Камчатской депрессии и структурная позиция вулканов
Комплексный анализ геолого-геофизических и петрофизических данных района Центрально-Камчатской депрессии (ЦКД) позволяет выделить в ее глубинном строении три структурные зоны, сложенные структурно-вещественными комплексами широкого возрастного диапазона от домезозойских (?) до современных. Наличие в пределах ЦКД протяженной, большей частью погребенной антиклинальной зоны (поднятия), обрамленной депрессионными структурами, свидетельствует о ее наложенном характере. Интенсивные локальные геофизические аномалии в районах, закрытых вулканогенными и рыхлыми четвертичными образованиями, позволяют предположить существование ряда погребенных вулкано-тектонических структур. Установлено, что плиоцен четвертичные вулканические проявления тяготеют к Хавывенскому погребенному поднятию и Восточной депрессионной зоне.
Плиоцен-четвертичные вулканы Центрально-Камчатской депрессии (ЦКД) по структурной позиции выделяются в обособленную вулканическую зону Камчатки. Всеобщее внимание своей почти непрерывной активностью привлекали и привлекают, естественно, вулканы Ключевской группы (КГВ), общий объем вулканических продуктов которой, по утверждению Н.Н.Кожемяки [12], является "уникальным как в абсолютных цифрах, так и на единицу площади, и примерно соответствуют всей массе позднеплиоцен-четвертичных вулканитов Восточной и Южно Камчатской зоны". ЦКД протягивается от истоков реки Камчатка до берегов Укинской губы и продолжается в заливе Литке. С востока депрессия ограничена горстовыми поднятиями Восточных хребтов, с запада - отрогами Срединного хребта.
В ЦКД сосредоточено значительное количество вулканов: от Кинчоклы (Николка) на юге до Шивелуча на севере. Вероятно, вследствие слабой изученности, в группу вулканов ЦКД не всегда включались относительно древние постройки: это Начикинская вулкано-структура (ВС), сведения о которой сравнительно недавно опубликованы [13], и Хайлюлинская ВС, изученная при тематических и геолого-съемочных работах.
Эволюция представлений о структуре фундамента Ключевской группы вулканов
Б.И.Пийп [19], один из первых исследователей Ключевской группы вулканов (КГВ), полагал, что извержения этой группы вулканов сопровождаются медленным погружением всего Ключевского дола, сопряженным с поднятием хребта Кумроч, расположенного к востоку от него.
А.Е.Святловский [21,22] рассматривал ЦКД как зону опускания, предшествовавшего вулканизму. К обширным поднятиям внутри этой зоны приурочены крупнейшие вулканы КГВ, а также Шивелуч и Кинчокла. Ключевской дол, по его мнению, является куполообразным вулкано-тектоническим поднятием, окраины которого испытывают опускание, сопровождающееся образованием сбросов по периферии плоскогорья. Эту точку зрения поддержал Э.Н.Эрлих [23], считавший, что центральное поднятие, идущее по оси КГВ, отчетливо фиксируется резким повышением уровня кровли мегаплагиофировых лав, представляющих основание группы вулканов. Вдоль восточного края поднятия располагаются вулканы Ключевской, Камень, Безымянный, на западном борту - массив Плоских сопок.
Позднее Б.В.Иванов [11] конкретизирует структуру КГВ. По его данным, это сводово-глыбовое поднятие плиоцен-четвертичного возраста, отделенное с востока от горст-антиклинория хребта Кумроч серией ступенчатых сбросов с амплитудой до 1000 м и более. С запада оно ограничивается разломом с амплитудой сброса 200-800 м. Сводово-глыбовое поднятие разбито разломами северо-западного простирания на ряд мозаичных глыб, представляющих собой структуры типа горстов, как например, Кинчоклинская, Ключевская, Шивелучская, или грабенов - Толбачинского, Харчинского, покоящихся на разновысоких глыбах мелового фундамента.
Представления о 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 и др.], поэтому ограничимся кратким изложением результатов этих работ вне хронологических рамок.
Основным фактором, на который опираются структурные построения и формирование геолого-геофизических моделей, является глубина залегания сейсмической границы с Vг =5,0-5,4 км/с, к которой привязываются высокоомное основание и контрастная плотностная граница. Достаточно достоверно (по данным бурения и непосредственным геологическим выходам на поверхность) эта петрофизическая граница связывается с кровлей верхнемелового складчатого основания и чаще называется "меловым фундаментом" (МФ). Петрофизические характеристики МФ обусловлены высокой степенью регионального метаморфизма и интенсивной дислоцированностью. Ниже довольно уверенно прослеживается граница с Vг =5,7-6,4 км/с, которая большинством исследователей считается кровлей кристаллического фундамента (КФ). Однако, геологическая природа ее не столь однозначна. В некоторых случаях она связывается с фронтом метаморфизма [19], но чаще - с древним кристаллическим основанием меловой геосинклинали (Восточная Камчатка) или с кристаллическим фундаментом Охотской эпимезозойской платформы (Срединный хребет). 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 и кинематических характеристик зарегистрированных сейсмических волн, данных плотностного моделирования, величины электропроводности и др. отмечается латеральная неоднородность с выделением крупных гетерогенных блоков, разделенных зонами глубинных разломов. Значительная латеральная и вертикальная неоднородность характерна также для нижних горизонтов земной коры и верхней мантии [1,6,7]. При этом, раздел "К" чаще выделяется по серии отражающих площадок, тяготеющих к резкой плотностной границе, а проведение границы "М" в некоторых районах (Ключевская группа вулканов, Козыревская впадина) становится неопределенным в связи с наличием переходного коромантийного слоя.
Специализированные (включая комплексные) геофизические исследования в ЦКД, хотя и не являлись в полной мере планомерными и систематическими, позволили получить общее представление об особенностях ее глубинного строения в некоторых участках, при этом был выделен и охарактеризован ряд крупных структурных элементов - Ключевское поднятие, Хапицкая, Толбачинская вулкано-тектонические депрессии и Козыревская впадина.
Вещественный состав пород фундамента ЦКД
 |
| Рис. 1 |
Вся южная большая часть ЦКД до поворота реки Камчатка в широтном направлении полностью закрыта четвертичными рыхлыми и вулканогенными образованиями (рис.1). Сведения о геологическом разрезе этой части ЦКД были получены при нефтепоисковых работах (скважина "Долиновская-2"). Сверху вниз по этой скважине пройдены:
0-580 м - четвертичные гравийно-галечно-песчаные отложения;
580-1050 м - 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 прослоями туфогравелитов = 2,22-2,55 (средней 2,39).
В одной из скважин (Безводная) под неоген-четвертичной молассой вскрыты вулканогенные образования, которые условно сопоставляются с олигоцен-миоценовыми отложениями анавгайской серии.
В северной более приподнятой части обнажаются не только отложения, выполняющие ЦКД, но и образования, слагающие ее фундамент, в том числе и, очевидно, самые древние доверхнемеловые метаморфические образования Хавывенской возвышенности. Последние представлены гнейсами и кристаллическими сланцами основного состава с интрузиями аподунитовых и апоперидотитовых серпентинитов (средняя плотность 2,88). Их перекрывают верхнемеловые кремнисто-вулканогенные отложения (1700 м) хапицкой свиты, при этом в кремнистых осадочных брекчиях отмечались обломки пироксенитов)1.
Эффузивно-пирокластические и туфогенно-осадочные отложения (~ 1000 м) предположительно верхнемелового возраста (средняя плотность - 2,59) были установлены в нижнем течении реки Еловка [3]. Характерной особенностью этой толщи являются базальты с мегапорфировыми выделениями авгита. Толща прорвана довольно крупной интрузией габбро-диоритов (=2,88). Там же, несколько севернее выходов верхнемеловых пород, в районе горы Матера, обнажается слоистая толща (120-150 м) эоценового возраста, представленная песчаниками, алевролитами, аргиллитами с карбонатными конкрециями (= 2,37).
Сведения о более высоких горизонтах геологического разреза ЦКД были получены Б.В.Ежовым при изучении Хайлюлинской ВС, а затем были значительно уточнены А.К.Боровцевым2) при геологической съемке.
В центральной части разрушенного Хайлюлинского раннеплейстоценового вулкана установлены туфогенно-осадочные оложения, которые Б.В.Ежовым были отнесены к ковачинской свите. Эти отложения прорваны интрузией диоритов, субвулканическими телами разного состава.
А.К.Боровцевым в верховьях реки Крапивная в районе руин вулкано-структуры выделена алевролитовая толща (500 м), состоящая из слабослоистых и неслоистых алевролитов и песчаников нередко с конкрециями мергелей (=2,53). Она залегает на верхнемеловых отложениях согласно с прямой или волнистой линией контакта. По комплексу бентосных фораминифер ее возраст определяется в пределах верхнего маастрихта-нижней части палеоцена. Таким образом, она является возрастным аналогом дроздовской свиты Восточной Камчатки, верещагинской свиты полуострова Камчатский мыс и ивтыгинской свиты Корякского нагорья. Выше, по его данным, согласно залегают песчаниковая толща палеогенового возраста, представленная однообразными песчаниками с тонкими прослоями черных аргиллитов и единичными линзовидными прослоями гравелитов и мелкогалечных конгломератов общей мощностью 250 м (= 2,43). Толща прорвана телами субщелочных диоритовых порфиритов (абсолютный возраст 36 и 43 млн. лет). Разрез наращивается (взаимоотношения с перекрывающими и подстилающими отложениями не установлены) алевролит-конгломератовой толщей (нижний-средний эоцен), развитой по правобережью реки Правая Хайлюля. В нижней и верхней части разреза толщи наблюдались алевролиты, в средней - песчаники и конгломераты, в последних отмечались валуны, гальки пород верхнего мела, а также диоритов и диоритовых порфиритов, в песчаниках - обломки углей, обильный растительный детрит, остатки шишек Picea sp. Мощность толщи - 160 м.
Следует особо подчеркнуть, что палеоценовые отложения полностью отсутствуют в соседнем горстовом поднятии полуострова Озерной. Здесь, в основании кайнозойского разреза 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-верхнего эоцена мощностью до 800 м [14]. Эта свита, названная А.Ф.Литвиновым конской, сопоставляется с ковачинским горизонтом Западной Камчатки. Вдоль западного борта Озерновского горста и южнее Хавывенской возвышенности (т.е. в пределах ЦКД) закартированы олигоценовые отложения шагаевской свиты (туфоалевролиты, алевролиты, туфопесчаники, туффиты,туфы, конгломераты - 500 м). Южнее Начикинской вулкано-структуры, в пределах ЦКД, на поверхности обнажены также миоценовые отложения (македонская, столовогорская свиты), согласно залегающие на подстилающих породах шагаевской свиты.
Между свитами 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.
Таким образом, по данным по разным участкам депрессии слагается довольно полное представление о геологическом разрезе ее северной части (снизу вверх): доверхнемеловой метаморфический комплекс (кристаллический фундамент, >1000 м), верхний мел -1700 м, маастрихт-палеоген - около 2000 м, неоген - 650 м. Обращает внимание отсутствие в разрезе черно-сланцевых и существенно вулканогенно-осадочных метаморфизованных отложений верхненемелового возраста, известных в Ганальском и Валагинском хребтах.
Строение ЦКД
 |
| Рис.2 |
Основываясь на районировании поля силы тяжести и интерпретации других геофизических и геологических данных, нами в пределах ЦКД выделяются три продольные структурные зоны (Восточная, Западная депрессионная, Хавывенское погребенное поднятие), особенно четко проявленные в строении верхних горизонтов земной коры (рис. 2). В западной части ЦКД прослеживается линейная зона грабенообразных депрессий мелового складчатого основания и кристаллического фундамента. К наиболее крупным и глубоким локальным впадинам относятся Долиновская и Козыревская с глубиной залегания МФ и КФ соответственно 4-6 и 6-8 км. Восточнее указанной зоны впадин протягивается зона поднятий (МФ и КФ). Геологическая природа последней оценивается по разному. Ряд исследователей [15] считают ее продолжением горст антиклинальной структуры Валагинского хребта. Другие высказывают предположение, что эта зона, названная Хавывенским погребенным поднятием (ХПП) [2], парагенетически связана с палеозоной Беньофа. Высказывалось также мнение о значительной роли метаморфогенных процессов (поднятие фронта метаморфизма и базификация) в формировании глубинных петрофизических параметров в связи с интенсивным базальтоидным вулканизмом [7]. В пределах ХПП выделен ряд крупных блоков, отраженных максимумами поля силы тяжести разной интенсивности: Николкинский, Ключевской, Еловский, Хавывенский и др. Блоки разделены депрессиями: Толбачинской, Харчинской и т.д. По геофизическим данным глубина залегения МФ в Толбачинской депрессии достигает 5 км, КФ - 8 км, а в Ключевском блоке соответственно 0-2 км и 5км.
С востока, как и с запада, ХПП также ограничено линейной зоной депрессий в которую входят Щапинские грабены, Хапицкая ВТД, Шивелучская и др. впадины. Наиболее изученной геофизическими методами является Хапицкая ВТД (некоторые считают ее впадиной), где глубина залегания МФ оценивается в 4-5 км, а КФ - 8-10 км.
Анализ морфологии поля силы тяжести (далее - ПСТ) свидетельствует, что блоковая структура 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.).
Западная депрессионая зона (ЗДЗ). Восточной границей ЗДЗ служит первый Центрально-Камчатский разлом (ЦК-1), фиксирующийся практически непрерывной интенсивной гравитационной ступенью. Судя по данным ГСЗ и МОВЗ, этот разлом имеет мантийное заложение. В южной части ЗДЗ представлена узкими линейными приразломными грабенами - Быстринским и Быстринско-Мильковским (БМ). Последний грабен находится между узлами пересечения глубинных разломов: северо-западных Петропавловско-Крутогоровского и Кирганикского, соответственно, с широтными Карымским и Унанским. Этот грабен, разделяющий Кирганикское и Валагинское горстовые поднятия, сложенные верхнемеловыми вулканогенно-осадочными отложениями, является кулисообразным северо-восточным продолжением субмеридионального Быстринского грабена, разделяющего метаморфические мафический (Ганальский хребет) и сиалический (Срединный хребет) выступы КФ (?).
Севернее Кирганикского разлома Быстринско-Мильковский грабен переходит в зону обширной Долиновской впадины. Эта впадина, вместе с последующими к северо-востоку Козыревской (КЗ), Киреунской (КР), Киненинской (КС), Кичевинской (КЧ) - отделяет Хавывенское погребенное поднятие от системы относительно небольших закрытых 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 начинают проникать, вписываться в мозаику вулкано-тектонических структур и блоков основания Центрально-Камчатского вулканического пояса, в связи с чем можно предполагать, что конфигурация впадин в определенной степени обусловлена и вулкано-тектоникой.
Судя по геологическим данным, можно предполагать, что заложение ЗДЗ произошло в маастрихте - начале палеогена, и изначально она развивалась как зона линейных грабенов, связанная с глубинным разломом ЦК-1.
Хавывенское погребенное поднятие (ХПП). По четкой гравитационной ступени, фиксирующей глубинный разлом ЦК-1, эта структура прослеживается нами от северной части Ганальского выступа метаморфид. Предполагается, что на участке между широтными Карымским и Унанским (У) разломами ХПП "задавлено" более молодыми надвиговыми структурами Валагинского хребта. Севернее, между Унанским и Облуковинским (О) широтными разломами, ХПП осложнено небольшой Китильгинской (КН) впадиной, возможно, вулкано-тектонического происхождения.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--