Геолого-генетические модели алмазных россыпей Африки (Намибия и Конго) и России (западного склона Урала)

3. Мезо-кайнозойские россыпи Урала сформировались за счет размыва и переотложения алмазов из палеозойских вторичных коллекторов, которые в свою очередь были образованы в результате ледниковых, аллювиальных и морских процессов, в ходе которых алмазы транспортировались с запада и многократно переотлагались. Возраст предполагаемых коренных источников должен быть до-вендский.

Урал является старейшим алмазодобывающим районом. Здесь впервые в России были обнаружены алмазы и разведаны россыпи с уникально высоким содержанием ювелирных сортов. Начиная с момента находки первого алмаза в 1829 г, проблема поисков первоисточников уральских алмазов привлекала пристальное внимание исследователей. Ряд исследователей считает источниками алмазов в мезо-кайнозойских россыпях исключительно промежуточные коллекторы, в то время как другие, признавая факт питания современных россыпей из промежуточных коллекторов, допускают наличие в районе коренных первоисточников.

В ходе проведения геологических работ появлялись данные о находках алмазов в грубообломочных кластических толщах Ptz и PZ . Дальнейшее крупнообъемное опробование показало алмазоносность терригенных толщ D₂tk и S₁kl. В то же время вопрос об алмазоносности более древних вторичных коллекторов по-прежнему остается открытым.

Изучая распределения алмазов вдоль Западной и Восточной Уральских алмазоносных зон, геологи пришли к выводу, что наиболее крупные алмазы и наибольшая встречаемость кристаллов приурочена к району Колчимского поднятия. И.С.Степанов с соавтором считают, что алмазы транспортировались древней рекой из верховьев современной Камы и отлагались в русловых и дельтовых фациях, а так же вдоль побережья отступающего Уральского моря. По их мнению, скопления алмазов в мезо-кайнозойских депрессиях объясняется карстованием карбонатных толщ на границе с терригенными породами. В образующиеся карстовые воронки алмазы были привнесены реками либо прибрежно-морскими течениями, и в дальнейшем были запечатаны в них, в то время как более мелкая популяция алмазов была вынесена дальше на восток и юго-восток отступающим морем.

Таким образом, предыдущие исследования показали крайне сложную геологическую историю развития изучаемого района.

Геологическая позиция россыпного района Западного склона Урала. Пространственно изучаемая территория расположена на западном склоне Северного Урала в пределах Пермской области. С геологической точки зрения, россыпные месторождения алмазов приурочены к Колчимскому поднятию, в пределах которого расположены наиболее экономически значимые прииски в пределах Уральской россыпной провинции. Несколько россыпей в границах Колчимского поднятия объединяются в Красновишерский алмазоносный район (рис. 10).

Геологическая карта Колчимского района характеризует сложно построенный регион, где в результате пологого надвига с востока на запад на уровень современного эрозионного среза были выведены глубокозалегающие породы древнего фундамента и платформенного чехла, осложненные разновозрастными пликативными и дизъюнктивными нарушениями.

Район исследований сложен осадочными толщами докембрия и палеозоя, обнаженных в крыльях двух крупных блоковых антиклинальных поднятия - северного Колчимского и южного Тулым-Парминского, разделенных промежуточным блоком, опущенным по вертикальным разломам СЕ-ЮЗ направления. Эти антиклинальные блоки формируют крупную формационную структуру - Колчимское поднятие, представляющего юго-восточную часть Полюдова кряжа - положительной структуры первого порядка в пределах Предуральского прогиба.

В геологическом строении района, включающего данное поднятие, участвуют отложения рифейско-кембрийского, палеозойского и мезо-кайнозойского комплексов, отвечающие главным этапам тектонического развития территории.

Рифейско-кембрийский комплекс. Наиболее древними породами, обнажающимися в ядре Колчимской структуры, являются верхнерифейские и кембрийские образования, представленные терригенно-карбонатными породами.

Палеозойский (ордовикско-пермский) комплекс. Разрез палеозоя западного склона Урала состоит из пород ордовика, силура, девона и перми, залегающих с резким угловым несогласием на отложениях рифейско-кембрийского комплекса. Достоверно алмазоносными из них являются две свиты - колчимская свита нижнего силура и такатинская свита среднего девона.

Колчимская свита S₁kl. Нижний силур представлен колчимской свитой, содержащей фауну ландовери, и несогласно залегает на породах рифея, венда и кембрия. Колчимская свита сложена желтовато-серыми известняками, доломитами. В основании свиты выделяется дресвянская пачка (так называемое терригенное основание колчимской свиты). Она представлена кварцевыми, известковистыми разнозернистыми и гравийными песчаниками, реже полимиктовыми конгломератами, кварцевыми гравелитами и конгломератами; верхние горизонты сложены пестроцветными алевролитами с прослоями аргиллитов, мергелей, песчанистых известняков. В ряде случаев пачка содержит алмазы и минералы-спутники. Силурийские отложения являются наиболее древними коренными породами в пределах Колчимского поднятия с достоверно установленной алмазоносностью.

Такатинская свита D₂tk является основным промежуточным коллектором алмазов и сложена в нижней части светло-серыми кварцевыми грубозернистыми песчаниками с мелким гравием кварца с прослоями (от 5 см до нескольких метров) кварцевых гравелитов, конгломератов. В верхней части преобладают темно-серые, иногда пестроокрашенные аргиллиты, переслаивающиеся с кварцевыми алевролитами.

Мезо-кайнозойский комплекс. Неконсолидированные отложения мезо-кайнозойского комплекса, представленные различными генетическими типами пород (элювиальными, делювиальными, пролювиальными, алювиальными и ледниковыми), перекрывают позднедокембрийские и палеозойские образования. Зачастую эти образования наследуют алмазы из размытых палеозойских вторичных коллекторов.

Магматические образования. В пределах Колчимского поднятия известны слабые проявления позднерифейского субщелочного и щелочного вулканизма, представленные маломощными пачками вулканических брекчий и туфов смешанного состава в пятой пачки рассольненской свиты и дайки эссексит-диабазов вишерского комплекса венд-кембрийского возраста. Эти магматиты не содержат алмазов.

Характеристика алмазов западного склона Урала. Уральские алмазы представлены кривогранными, плоскогранно-кривогранными, плоскогранными, в основном, монокристаллами; поликристаллические образования встречаются крайне редко. В подавляющем большинстве алмазы Урала представляют собой своеобразные округлые тонко - и скрыто-слоистые кристаллы с выпуклыми гранями. Плоскогранные алмазы для уральских россыпей не характерны. Алмазы ромбододекаэдрического габитуса представлены додекаэдроидами (округлыми аналогами ромбододекаэдров). Изометрические развитые додекаэдроиды встречаются редко, чаще они сплюснуты, удлинены. Среди алмазов октаэдрического габитуса преобладают октаэдры, реже встречаются октаэдроиды (округлые аналоги октаэдров). Кроме того, нередки комбинационные кристаллы типа О - Д, сложенные плоскими гранями октаэдра и кривогранными поверхностями додекаэдроида. Исключительно редки кубы и кубоиды. Для алмазов Урала достаточно характерен механический износ, возникший в результате прибрежно-морской транспортировки.

Распределения алмазов показывает высокую степень сортировки алмазов, что является результатом длительной аллювиального переноса и прибрежно-морской сортировки. Здесь отсутствуют как самые мелкие алмазы, так и особо крупные камни.

Минералы-индикаторы алмаза Урала соответствуют кимберлитовому и/или лампроитовому генезису, при этом они показывают существенный механический износ, высокую степень сортировки и значительную гипергенную коррозию.

Пиропы. Наиболее древние пиропы найдены в базальном горизонте колчимской свиты, представленной прибрежно-морскими песчаниками и конгломератами. Пиропы здесь хорошо сортированы. Пиропы окрашены в фиолетовые, красные, малиновые, оранжевые и белесые цвета. Морфология пиропов весьма разнообразна. Пиропы представлены, в основном, обломками округлых зерен и осколками, меньше округлыми зернами, встречаются пиропы шарообразной формы. Судя по округлой и шарообразной поверхности пиропов, они были изношены, но следы износа на пиропах не могут быть обнаружены из-за интенсивного растворения. Коррозионные поверхности не несут признаков переотложения, т.е. образование этих скульптур происходило на месте, в отложениях колчимской свиты (рис. 11, А). Зерна с первично-магматогенными поверхностями не обнаружены.

Следующим по возрасту вторичным коллектором с установленной алмазоносностью являются отложения такатинской свиты среднего девона. В целом, пиропы из такатинской свиты сходны по гранулометрии и морфологии сортировке с силурийскими пиропами, но на небольшой части зерен из девона фиксируются следы до коррозионного износа в виде шарообразной формы зерен и округлой поверхности на обломках. Следы износа отмечаются и на коррозионных скульптурах в виде некоторой сглаженности коррозионной поверхности зерен, наличии серповидных и треугольных выбоин на выступающих скульптурах. Можно с определенной долей уверенности утверждать, что изученные пиропы дважды испытали механогенную обработку - до коррозионного растворения и после.

Химический состав пиропов из колчимской и такатинской свит имеет некоторые различия (рис. 12). Для силурийских терригенных пород характерны более высокохромистые пиропы, среди них достаточно высокий процент алмазной ассоциации (25%), в то время как для такатинской свиты пиропы из поля стабильности алмаза составляют только 12%. Химический состав гранатов из известных девонских кимберлитовых трубок Тимана показывает отсутствие пиропов алмазного парагенезиса.

На основе изучения гранатов можно сделать следующие выводы:

1. Достоверные находки пиропов известны в терригенных отложениях колчимской S₁kl и среднедевонских такатинских D₂tk свит и кайнозойских осадках.

2. Пиропы имеют кимберлитовое происхождение и, по-видимому, переотложены из высоко алмазоносных коренных источников до-силурийского возраста.

3. Сортировка пиропов по крупности, округлая и шарообразная форма целых зерен указывают на их износ в прибрежно-морских условиях.

4. Растворение и замещение пиропов происходило непосредственно в промежуточных коллекторах.

5. Пиропы в такатинскую свиту поступали с уже растворенной и немного изношенной коррозионной поверхностью, вероятно, из колчимской свиты и из девонских трубок Тимана.

Пикроильмениты. В древних отложениях Урала, как правило, распространены полностью метасоматически замещенные зерна пикроильменита. Неизмененные пикроильмениты характеризуются высокой магнезиальностью (MgO 11,47-13,39%), высоким содержанием окиси хрома (Cr₂O₃ 5,2-6,72%) и повышенные содержания Fe₂O₃ (4,21-10,75%), относятся к пикроильменитам кимберлитового типа.

Хромиты. Среди хромшпинелидов по морфологическим особенностям, химическому составу и ассоциациям отчетливо выделяются два типа, из которых первый тип - округлые хромшпинелиды (рис. 11, Б) - связан с кимберлитами, в то время как второй типп - октаэдрические хромшпинелиды - связан с ультраосновными породами дунит-гарцбургитовой формации (родственных породам Сарановского массива, Средний Урал).

Цирконы. Представлены обломками зерен округлой или криволинейной формы без кристаллографической огранки. Для них характерна бледно желая или розовая окраска. Датировка U-Pb методом установила возраст 652±10 млн. лет.

Таким образом, состав минералов, сопутствующих алмазам россыпей Урала, соответствует минералам-индикаторам кимберлитов из палеозойских грубообломочных пород. Совокупность МИК из такатинской свиты девона Урала являются гетерогенной и гетерохронной смесью минералов-индикаторов из до-силурийских высокоалмазоносных трубок и непродуктивных девонских тел, сходных по возрасту (390-400млн. лет) и составу кимберлитовым трубкам Тимана.

Эволюционная история развития алмазных россыпей Западного склона Урала.

На основе анализа распределения параметров алмазоносности, статистических обобщений и геологических данных можно сделать следующую реконструкцию истории развития алмазной россыпей Урала (рис. 13).

Алмазы имеют кимберлитовый генезис, несут на себе признаки древности и, вероятнее всего, были неоднократно переотложены во вторичных до-девонских коллекторах. До-силурийский возраст коренных первоисточников определяется по нахождению алмазов и их спутников в базальных отложениях колчимской свиты силура. В такатинское время алмазы и его минералы-спутники были перенесены с запада или северо-запада палеорекой и захоронены в русловых, дельтовых и морских фациях на закарстованной поверхности силурийских доломитов. В результате неоднократных тектонических надвиговых подвижек эти отложения были выведены на дневную поверхность. В мезозойский и олигоценовый этапы мощного корообразования эти отложения были дезинтегрированы и обогащены благодаря выносу легких продуктов выветривания, формируя аномально высокие концентрации в рыхлых отложениях. В миоцене в ходе перемыва этих отложений были образованы аллювиальные россыпи. В среднем плейстоцене, в период днепровского оледенения, стратиграфическое залегание этих отложений было нарушено в результате гляциотектонических процессов движущегося покровного ледника. Флювиогляциальный перемыв продуктивных отложений образовал относительно высокоалмазоносные россыпи. Молодые четвертичные отложения, возникшие при размыве этих рыхлых осадков, наследуют из них высокие концентрации алмаза. При этом выносились осколки мелких классов, вследствие чего в ряду девонские коллекторы - мезо-кайнозойские отложения - террасовые и современные россыпи средний вес алмазов, их качество и сортировка повышается, в результате аллювиального перемыва снижается число пигментированных и дефектных кристаллов. Минералы-спутники, разрушенные гипергенной коррозией, в россыпях не сохраняются. Таким образом, исследованные россыпи связаны с комплексом коренных и рыхлых отложений, сформированных в результате различных геологических процессов. Совокупность алмазов в россыпях имеет полный набор признаков древности, дальнего аллювиального переноса и сортировки. Признаков близости коренных первоисточников не обнаружено. По нашему мнению, поиски коренных первоисточников алмазов в этом районе не имеют перспективы.

В качестве альтернативной теории можно попытаться реконструировать региональную эволюцию Урало-Тиманской алмазоносной провинции и примерно предложить направления поисков коренных источников. Такими источниками, по нашему мнению, являются кимберлит-лампроитовые допалеозойские тела на территории Скандинавии, Карелии, и предположительно, Сарматского щита.

В Карелии, на Заонежском полуострове, известны алмазоносные тела кимберлитовых силлов с возрастом 1764±125млн. лет. В Костомукше, на территории Карельского архейского кратона, установлено 50 даек и жил оливиновых лампроитов с возрастной датировкой 1231-1241 млн. лет. На сопредельной территории Финляндии выявлен ряд алмазоносных кимберлитовых полей. Возраст кимберлитовых тел оценивается по данным 1100 (начало позднего рифея) и 594 (поздний венд) млн. лет.

В ледниковых отложениях яблоновской свиты V₁jb венда на территории Ладожского грабена найдены высокобарические минералы спутники алмаза - пиропы, хромдиопсиды, хромшпинелиды. По данным Чумакова [Чумаков, 1978], покровное оледенение в венде располагалось в пределах Фено-Сарматского материка, занимавшего большую часть Европейской платформы. С него ледники сползали к востоку и северо-востоку в прилежащее Уральское море. Вряд ли они могли привнести алмазоносный материал непосредственно к побережью палео-моря, но они существенно распределили алмазы и их минералы-спутники по площади, прилегающей к современному склону Восточно-Европейской платформы. В результате нескольких эпох мощного корообразования и терригенного седиментогенеза алмазы сконцентрировались сначала в терригенных толщах, а затем аллювиальная транспортировка палеореками вовлекала алмазы в силурийские и в девонские прибрежно-морские вдольбереговые процессы переноса и сортировки. Таким образом, сформировались древние коллектора западного склона Урала, являющиеся источниками для неоген-четвертичных россыпей района.