СЕРПЕНТИНИТОВЫЕ ПЕСЧАНИКИ - ИНДИКАТОР
НАЧАЛА КОЛЛИЗИИ НА СРЕДНЕМ УРАЛЕ

Иванов К.С.*, Анфимов Л.В.*, Ерохин Ю.В.*, Козлов П.С.**
*ИГГ УрО РАН, Екатеринбург
**Геологический музей-лаборатория ЦДОД, Ревда, Свердловская область

        Эта работа посвящена описанию чрезвычайно интересного объекта - серпентинитовых песчаников, гравелитов и брекчий, выявленных нами в зоне Главного Уральского разлома на Среднем Урале, в Петровском карьере, расположенном южнее Волчихинского водохранилища, в 4 км юго-восточнее восточной окраины города Ревды. Это сравнительно небольшой старый карьер в серпентинитах, где отрабатывалась кора выветривания силикатно-никелевых руд. Наблюдающиеся здесь кластические серпентиниты представляют собой слоистые породы с хорошо выраженной псаммитовой и псефитовой структурами, размер обломков варьирует от 1 м до мелких песчинок. Отмечается четкая слоистость, выраженная сменой слоев различного гранулометрического состава. Преобладающий азимут падения слоистости 275°, угол 60°, отмечается и субмеридиональная субгоризонтальная линейность, обычная для всей этой зоны крупного регионального левого сдвига. Слои серпентинитовых песчаников и гравелитов смяты в открытые мелкие складки с преобладающим азимутом падения шарниров 10°, угол 65°. Часть складок, по-видимому, имеет подводно-оползневый генезис. Наблюдаются слои с разным размером обломков от конгломерато-брекчии, до гравелитового, грубо-, средне- и мелкозернистого песчанистого. Местами видна градационная слоистость. Слои имеют выдержанные мощности, которые варьируют от 0,5-4 см и более, причем мощность слоев тем больше, чем больше преобладающий размер обломков в слое. Степень окатанности обломочного материала разная - отмечаются как окатанные, так и плохо окатанные фрагменты; последние преобладают. В конгломерато-брекчиях есть и хорошо окатанные обломки, но большая часть обломков угловатая, неправильной формы, однако обычно все же со сглаженными краями (по всей видимости из-за низкой прочности серпентинитов). В гравелитах крупные обломки обычно составляют менее половины объема породы и цементируются песчанистым обломочным материалом того же состава. Наблюдаются вторичные секущие серпентинитовые прожилки, выполненные параллельно-шестоватым антигоритом (определен рентгенометрически в лаборатории УГГГА, аналитик Н.Г. Сапожникова). Поверхности терригенных пород местами покрыты белым налетом сульфата магния.

        Под микроскопом видно, что серпентинитовые песчаники сложены практически целиком антигоритом (до 92-95%, минерал определен и рентгенометрически на ДРОН-2.0, основные отражения на дифрактограмме: 7,34; 3,63; 2,53; 2,45; 2.17 Е), а также клинохлором и флогопитом (до 5-7%), рудными минералами (до 3%). Все эти минералы представлены обломками в породе, а базис сложен антигоритом с магнетитом и реже хлоритом.

        Антигорит представлен следующими разновидностями: 1) тонкопризматической игольчатой; 2) пластинчатой; 3) микросферолитовой «крупнопятнистой». В обломках отмечается два типа антигорита - пластинчатый и микросферолитовый. Первый развивается быстрее, поэтому можно предположить, что пластинчатые агрегаты образуются по самому легко разрушаемому минералу (по всей видимости оливину). Таким образом, возможно микросферолитовые агрегаты замещают пироксен. В проходящем свете четко просматриваются теневые псаммитовые структуры, местами контуры обломочных зерен подчеркиваются выделениями аутигенного рудного минерала. В отдельных участках породы отмечаются обломочные зерна пластинчатого и микросферолитового антигорита. Отчетливо видно, как контуры обломочных зерен секут спайность антигорита и кристаллическую структуру микросферолитового антигорита. Тонкопризматический игольчатый антигорит развивается по всему песчанику и его кристаллические индивиды секут контуры обломочных зерен, местами образуя «розетки» радиально-лучистого строения. Это несомненно последняя генерация серпентина, которая сильно изменила первичный минеральный состав породы.

        Флогопит (?) наблюдается исключительно в обломках округлой или сигмоидной формы размером до 1 мм. В шлифе имеет коричневатую окраску со слабым плеохроизмом (DN = 0,028-0,029, ниже, чем у обычного флогопита, возможно за счет вхождения титана). Флогопит часто имеет волнистое угасание, иногда наблюдается деформация лейстов вокруг апопироксеновых зерен замещенных антигоритом. Подтверждением более раннего происхождения флогопита являются прожилки антигорита, которые разрывают его лейсты. Иногда наблюдаются округлые лейсты флогопита с клинохлором (граница между минералами четкая, ровная, обычно по спайности). Угасание при этом у обоих минералов совместное. Невозможно сказать, замещает хлорит флогопит или они образуют смешаннослойный филосиликат, зато четко фиксируется их додеформационный характер. В породе, наряду с чисто флогопитовыми и смешаннослойными лейстами, наблюдаются и хлоритовые индивиды. Это доказывает образование этих минералов не в данной породе, а в какой-то более ранней протопороде. Судя по слабому плеохроизму, хлорит является клинохлором. Чисто хлоритовые лейсты в породе более вытянуты и имеют большие размеры, чем все остальные обломки. Вытянутость фрагментов субпараллельно совпадает со слоистостью породы. Для хлорита характерно наличие рудного минерала, сброшенного по спайности. Рудный минерал образует в шлифе две морфологические разности: 1) округлые индивиды хромшпинелида (просвечивает темно-красным) с магнетитовой каймой; 2) магнетитовая пыль, образующая сидеронитовые структуры с антигоритом.

        Сказанное выше позволяет считать, что данные породы имеют обломочное (терригенное) происхождение. В породе сохранились обломочные зерна некогда размываемых серпентинитов. Эти реликты четко наблюдаются как в обнажениях, так и под микроскопом, в проходящем и поляризованном свете. Они свидетельствуют, что данная порода была изначально песчаником, который подвергся серпентинизации. Обломки представлены замещенными антигоритом оливином (резко преобладает) и ортопироксеном, а также хромшпинелидом, флогопитом, хлоритом; таким образом исходной породой для образования серпентинитовых песчаников являлись в основном (или исключительно) гарцбургиты. Обломки мономиктовые, большей частью округлые, породы достаточно массивные, в них наблюдается четкая слоистость, иногда градационная. Поэтому наиболее логичным объяснением генезиса этих кластических серпентинитов следует, по видимому, считать местный размыв на дне моря серпентинизированных (частично серпентинизированных?) гарцбургитов, вероятно во время коллизионной стадии развития Урала. Позднее породы были деформированы. Деформационные структуры в обломках появились одновременно с вторичной антигоризацией. Процесс происходил, по-видимому, при температуре 450-400°С, поэтому хлорит и флогопит сохранились, а хромшпинелид оброс магнетитовой каймой.

        Подобные породы в этой зоне в районе Дегтярского медноколчеданного месторождения были отмечены Т.Г. Тресвятской и М.А. Ершовой (1969), которые описали также известковистые туффиты (а точнее - серпентинитовые песчаники с карбонатным цементом). Породы имеют слоистую текстуру, обусловленную чередованием слоев различной мощности от 2 см до тончайших прослоев в 0,06 мм, обломки представлены серпентинитами. Указанными авторами было также отмечено «несомненно, что цемент в этих породах имеет осадочное происхождение, поскольку в Дегтярском известковом карьере в туффитах с обломками серпентинизированных пород нами были найдены остатки фораминифер, гастропод и криноидей..., которые позволили отнести эти образования к среднему девону» (Тресвятская, Ершова, 1969, с. 41). Эти исследователи считали кластические серпентиниты эффузивами.

        Похожие серпентинитовые гравелиты и конгломерато-брекчии наблюдались нами и на юге Среднего Урала, также в зоне Главного Уральского разлома, в районе г. Верхнего Уфалея, в Черемшанских никелевых карьерах, где также отмечается их ассоциация с полосчатыми светло-серыми мраморизованными известняками.

Исследования выполнены при частичной поддержке ФЦП «Интеграция».