Опубликовано в сб. Проблемы минералогии, петрографии и минерагении. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского. Вып. 10. Пермь, ПГУ, 2007.
ФГУП "Геокарта-Пермь"
Фактом, подтверждающим реализацию вероятной эпохи кимберлитопроявления, следует считать находки алмазов в осадочных кластических породах соответствующего или более молодого возраста. Единичные находки алмазов при больших объемах опробования вряд ли можно принимать во внимание, т. к. если имеется заслуживающий внимания первоисточник, то алмазы в сопряженных с ним толщах не должны быть редкостью.
Достоверные более или менее значительные алмазопроявления известны на западном склоне Урала в рыхлых кайнозойских отложениях, в такатинской свите нижнего девона и в колчимской свите нижнего силура.
Слабая алмазоносность рыхлого мезозойско-кайнозойского покрова Западного Урала может объясняться одной из следующих причин:
а) значительным размывом бедных источников или
б) незначительным размывом богатых источников.
Многочисленными исследованиями установлено, что аллювиальные россыпи, образующиеся за счет размыва первоисточника, характеризуются небольшой протяженностью с экспоненциальным убыванием средних размеров кристаллов вниз по течению [1, 2 и др.]. Д. Сазерленд [3] установил, что для африканских россыпных алмазов изменения весов алмазов при переносе происходят согласно следующей зависимости:
y = a.exp(-bx1/2),
где: у - средний размер кристаллов, карат;
x - расстояние от источника, км;
a - средний размер кристаллов источника, карат;
b - константа падения величины кристаллов, связанная с условиями транспортировки (находится в пределах 0,13 - 0,18 при транспортировке в аллювии и 0,16 - при перемещении в прибрежно-морских отложениях).
Около богатых трубок на расстоянии 2 - 4 км содержание алмазов в аллювии уменьшается более чем в 10 раз по сравнению с участками, примыкающими непосредственно к трубкам [1].
Отсюда следует вывод, что площадное развитие уральских россыпей свидетельствует не о размыве точечных объектов - первоисточников, а о значительной роли в их питании источников площадных, т. е. вторичных коллекторов. Доказанной алмазоносностью на Западном Урале, как указано выше, обладают такатинская и колчимская свиты, в свою очередь питающие отложения эрозионно-карстовых депрессий - источников алмазов современной речной сети. Замечено, что такатинская свита Тулым-Парминской антиклинали алмазоносна там, где она непосредственно залегает на породах колчимской свиты. На участках, где такатинская свита залегает на породах язьвинской свиты, перекрывающей колчимскую, алмазы в рыхлом чехле отсутствуют. Неравномерная современная алмазоносность является, вероятней всего, следствием неравномерной алмазоносности вторичных коллекторов, имевших подпитку от различных источников и располагавшихся на различном удалении от них. Под источником понимается либо первоисточник, либо более древний коллектор.
На фоне убывающих на юг от Колчимской антиклинали (где большинством геологов предполагается возможность наличия кимберлитов) средних весов кристаллов привлекает внимание увеличение размеров алмазов некоторых западноуральских россыпей, что не укладывается в зависимость, отмеченную Сазерлендом. Это позволяет предполагать в этих местах наличие собственных источников. В первую очередь, это район среднего течения р. Ухтым (северо-восточней пос. Ныроб) и бассейны рр. Вильва и Вижай западнее г. Пашия.
Для такатинской свиты доказанная алмазоносность по площади много меньше, нежели кайнозойская. В достаточных объемах подходящие разности пород свиты опробовались только в основном (Вишерском) алмазоносном районе. В результате работ под руководством А.Д. Ишкова (1964) обнаружена ископаемая россыпь, т. н. "Ишковский карьер", разрабатываемый в настоящее время прииском "Уралалмаз" (В настоящее время отработан. Кстати, на Ишковской такатинской ископаемой россыпи был обнаружен уникальный для Урала 30-каратник). Средний Урал и районы, расположенные севернее Колчимской антиклинали, в отношении сведений об алмазоносности такатинской свиты - белое пятно. Опробование такатинских отложений проведено только в районе рч. Мал. Порожней (Срывов, 1957; Нечаев, 1967). В результате обогащения дезинтегрированных пород такатинской свиты здесь найдено несколько кристаллов. В последние годы при проведении работ ЗАО "Пермгеологодобыча" получены положительные результаты и для такатинских отложений среднего течения р. Ухтым. Здесь при обогащении проб элювия такатинской свиты из выработок, заложенных автором, в 2003 г. получены алмазы. Пробы взяты на контакте низьвенской (рифей) и такатинской (нижний девон) свит на северном крыле Среднеухтымской антиклинали (следует отметить, что отбор проб был проведен некачественно - львиную долю материала пробы составляли низьвенские строматолитовые известняки).
Олигомиктовый кварцевый состав обломочных пород такатинской свиты свидетельствует о размыве кор химического выветривания, развившихся благодаря устойчивому длительному стоянию платформы, стабильности ее контуров, заполнявшихся обломочным материалом, сносимым из области денудации.
Для уточнения палеогеографических условий осадконакопления такатинского времени по методике геологов-нефтяников, занимающихся поисками неантиклинальных залежей нефти [4], была составлена палеогипсометрическая карта такатинского времени (рис.1). При подобных построениях за реперную поверхность принимается кровля какой-либо карбонатной толщи (предполагается, что ее первоначальный наклон близок к горизонтальному). От этой реперной поверхности строится карта изомощностей нижележащих толщ до кровли нужной. В нашем случае за реперную поверхность была принята кровля карбонатного кына (средний девон). Мощности толщ с учетом уплотнения брались до вендских отложений, подстилающих базальные слои палеозоя. Использовались данные поисковых скважин бывшего объединения Пермнефть и обнажений, вскрывающих нужную часть разреза. Изопахите, наиболее приближенной к береговой линии такатинского бассейна, присваивалась нулевая высотная отметка. Изолиниям выше и ниже ее присваивались соответственно положительные и отрицательные значения (выше и ниже уровня моря).
Рис. 1. Палеогипсометрическая карта такатинского времени (сечение изогипс через 10 м).
Цифрами обозначены антиклинали:
1 - Верхнеухтымская; 2 - Среднеухтымская;
3 - Полюдовская; 4 - Колчимская; 5 - Тулым-Парминская.
Палинспастические построения не производились, т. к. береговая линия такатинского бассейна располагалась за пределами современных складчатых и надвиговых деформаций. Если же учитывать перемещения по надвигам, то Ухтымская, Полюдовская, Колчимская и Тулым-Парминская антиклинали с их россыпной алмазоносностью сместятся восточнее на расстояние 10 - 40 км.
Рассмотрение полученной палеогипсометрической карты показывает, что область сноса конца такатинского времени находилась на северной (в палеосмысле) окраине Европейского палеоконтинента и представляла собой сравнительно выровненную денудационную равнину с абсолютными отметками 40 - 50 м в прибрежных районах. Эта равнина слагалась в основном пологозалегающими породами бородулинской и кудымкарской серий, аналогов ильявожской и кочешорской, керносской и старопечнинской свит Северного и Среднего Урала. Породы по условиям выветривания и миграции химических элементов слагали неоэлювиальные (для того времени) и параэлювиальные супераквальные ландшафты по классификации М.А. Глазовской [5]. Реки имели проработанные широкие долины, с тальвегами, приближающимися к равновесной линии. Суша в целом представляла собой псевдостепь, поросшую псилофитовой, плауновидной и хвощевидной растительностью не выше нескольких десятков сантиметров, со слабо развитой дерниной, т. к. растения не имели развитой корневой системы - лишь корневые волоски. Ферраллитные и ферсиаллитные почвы такатинских ландшафтов по степени закрепленности, возможно, имели сходство с почвой современных сосновых боров. Продукты выветривания пород, слагающие почву, могли легко размываться и переноситься. Глинистые продукты (пестроцветные) выносились мористее, более грубый существенно кварцевый материал накапливался у побережья.
Из тектонических структур в рельефе были выражены Камский и Пермско-Башкирский своды, к которым и приурочены наиболее высокие отметки того времени (свыше 160 м). Разделялись эти положительные формы рельефа депрессией северо-восточного (здесь и далее указывается современная ориентировка) простирания, приуроченной к зоне Северо-Камского блока. По этой депрессии с крупной рекой такатинское море внедрялось в такатинскую сушу более чем на 100 км.
Побережье и береговая зона представляли собой затопленную материковую платформу, т. е. ортошельф. Уклоны дна находились в пределах 0,01 ? 0,002. Для таких побережий характерна аккумуляция главным образом средне- и тонкозернистых песков. Галечный материал не характерен. Пляжи таких побережий характеризуются как низкоэнергетические, и волнение в таких случаях редко достигает уреза воды - т. е. отложенные ранее континентальные отложения не подвергаются сильной переработке. Таким образом, такатинские породы нижних частей разреза, имеющих трансгрессивную (не изохронную и скользящую во времени) границу, могут характеризоваться как реликтовые аллювиальные отложения ортошельфа (западный и центральный тип разреза по П.Н. Коневу, 1968). Более крутые берега, т. е. высокоэнергетические побережья, отмечаются в районе современного Колво-Вишерского края.
Отмелым (пологим) побережьям свойственны интенсивные вдольбереговые течения, определяющим фактором для возникновения которых признается асимметрия волновых скоростей на мелководье. Хорошо изучены современные течения у побережий Каспия, Балтики и др. морей. [6,7]. Наблюденные скорости вдольбереговых движений составляют там в среднем 1 - 1,5 м/сек. Такие скорости отмечались, в частности у современных калифорнийских берегов. На Белом море при работах Института океанологии АН СССР были зафиксированы скорости течений до 2,5 м/сек. [7]. У отмелого берега при значительных волнениях вдольбереговые течения вблизи уреза воды оказываются нередко столь мощными, что прибрежная часть моря напоминает скорее бурный поток, чем прибойную зону. В этих условиях ко всем процессам, происходящим в области действия вдольберегового течения применимы закономерности русловых потоков. Отложившиеся ранее осадки при этом перерабатываются, тонкий материал уносится на глубину, происходит относительное накопление песчаного и галечного материала и его привнос из других мест. Современные примеры: галька вулканических пород Карадага обнаружена на пляжах Алушты (120 км); гальку кремнистых конкреций меловой толщи Ла-Манша находят на пляжах Голландии (500 км). Протяженность вдольбереговых потоков может быть самой различной: более 1 000 км (Атлантическое побережье Америки), сотни километров (западное побережье Каспийского моря, восточное побережье Балтийского моря).
Такое внимание вдольбереговым течениям здесь уделено потому, что признание их существования в такатинское время позволит избавиться от нелогичности, наблюдающейся при изучении такатинских отложений. А именно: геологами на момент заложения такатинской гидросети констатируется наличие мелких водотоков с северо-восточным направлением течения, а на момент ее зрелости - одна река с течением, направленным на юго-восток (здесь и далее указывается современная ориентировка). При взгляде на карту изогипс такатинского рельефа это положение не находит подтверждения.
Если судить по палеогипсометрической карте, на месте современных Полюдовской и Ухтымских антиклиналей в такатинское время находился Низьвенский остров. Восточнее фиксируется фрагмент континентального склона. В районе Колчимской и Тулым-Парминской антиклиналей Вишерского Предуралья имелись реки с северо-восточным направлением течения с истоками южней современного Красновишерска. Северней современной Перми протекала река субмеридионального (в такатинское время) направления с притоками. Затопленные при трансгрессии аллювиальные отложения подверглись частичной переработке вдольбереговыми течениями, направленными вдоль побережья с северо-запада на юго-восток. Такатинские отложения, переработанные этими потоками, и принимаются за отложения палеореки юго-восточного направления.
Если признать такатинскую свиту основным поставщиком алмазов в депрессии, а оттуда в современные россыпи, то следует отметить, что отмеченное убывание средних весов с севера на юг хорошо согласуется с вышеизложенным. Кроме увеличения весов россыпных алмазов, присутствие в разрезах свиты галечного материала позволяет наметить ряд мест, где такатинские реки впадали в такатинский бассейн, и где возможны собственные источники, объясняющие аномально крупные веса на фоне их убывания. Это Вильвенско-Вижайский узел россыпей и Среднеухтымский россыпной узел. За недоказанностью более древних вторичных коллекторов источником такатинских алмазов здесь, вероятней всего, следует признать первоисточники. Лишь на Колчимской антиклинали к источникам можно добавить вторичный коллектор - породы терригенной части колчимской свиты (силур).
По литологическим и палеомагнитным данным территория Пермского края, на которую построена карта палеоизогипс, находилась в приэкваториальных широтах, не более 5 - 12o южной широты [8]. Меридиан проходил в направлении, перпендикулярном простиранию современных тиманских структур. Среднегодовая температура такатинского времени равнялась 27 - 29oС, а температура вод по данным магнезиальной палеотермометрии составляла 28 - 31oС [8,9]. В настоящее время годовой сток для приэкваториальных прибрежных районов равняется 600 - 1 000 и более миллиметров. Можно предположить, что в дотакатинское и такатинское время величины стока могли быть близки современным.
Следовательно, климат рассматриваемой территории был жаркий с контрастной сменой ливневых и засушливых сезонов. Такие условия вкупе со слаборасчлененным рельефом не способствуют образованию россыпей дальнего сноса, что подчеркивается многими исследователями [1,10,11,12]. В образовании и размещении прибрежно-морских россыпей ими отмечаются следующие закономерности:
1. Прибрежные россыпи алмазов располагаются на побережьях с относительно пологими берегами и прямолинейными очертаниями береговой линии вблизи устьев алмазоносных рек.
2. Они протягиваются от устья алмазоносной реки в направлении господствующих ветров (вдольбереговых течений).
3. Источники питания россыпей в аридных условиях могут располагаться на значительном расстоянии от побережья. В гумидном поясе источник должен располагаться в береговой зоне или вблизи нее.
Учитывая, что современные выходы такатинской свиты приурочены в основном к границе Западно-Уральской зоны складчатости и Центрально-Уральского поднятия, откуда чаще и начинается современная алмазоносность, следует сосредоточить поиски в этих местах, начав с выделения более грубых разностей пород, нежели известные в настоящее время. Выявление текстурных особенностей позволит определить направление сноса. Принимая во внимание тот факт, что в условиях гумидного климата и слаборасчлененного рельефа наиболее вероятны россыпи ближнего сноса, возможно обнаружение не только аллювиальных, но и элювиально-делювиальных россыпей в базальных частях такатинской свиты и в образованиях кор выветривания подстилающих пород (за счет вмыва туда алмазов).
Алмазоносность колчимской свиты и присутствие минералов-парагенетических спутников согласно данным В.Я. Колобянина (1984) приурочены к терригенной пачке на контакте с перекрывающей ее карбонатной частью разреза. Такая ситуация свидетельствует о том, что размыв источника начался в середине колчимского цикла осадконакопления, когда, судя по началу отложения карбонатов, уменьшился терригенный сток с континента. Трудно предположить, что именно в это время начался размыв какого-либо древнего вторичного коллектора, существовавшего и ранее. Логичней предположить, что источник появился внезапно и, вероятней всего, в результате кимберлитопроявления, имеющего, таким образом, колчимский, т. е. раннесилурийский возраст. Средний размер алмазов колчимской свиты равен 50,0 мг, что соответствует диаметру зерна 3,0 мм. Алмазосодержащие песчаники колчимской свиты по гранулометрии теоретически не могут содержать алмазы такой размерности. Следовательно, появившийся источник располагался вблизи или даже в области отложения тех пород, в которых обнаружены алмазы.
Против питания колчимской свиты за счет более древних вторичных коллекторов говорит также ее локальная алмазоносность. Кроме того, не доказана, несмотря на значительные объемы опробования, алмазоносность более древних пород района. Единичные находки в них алмазов не могут, на взгляд автора, служить доказательством их алмазоносности. Остается вновь предположить присутствие в непосредственной близости внезапно появившегося в середине колчимского времени точечного источника, которым может быть только кимберлитовая трубка или куст трубок, а не вторичный коллектор.
Из вышеописанного следует вывод: если внедрение происходило во время продолжающегося погружения территории, то размыв колчимских тел на Полюдово-Колчимском поднятии практически не произошел. Размытыми могли быть туфовое обрамление трубки (или куста трубок) и их кратерные отложения. На остальной территории Западного Урала степень денудации тел этого возраста нуждается в уточнении. Но и там, судя по слабой расчлененности такатинского рельефа, она не могла быть значительной. Отсюда и убогая алмазоносность уральских россыпей.
Таким образом, судя по первым массовым находкам алмазов в кластических толщах Пермского края, наиболее достоверной эпохой кимберлитопроявления здесь следует считать раннесилурийскую (колчимскую), зафиксированную алмазами колчимской свиты Колчимской антиклинали. Кимберлиты этой эпохи поставляли алмазы в колчимскую и такатинскую свиты, питающие в свою очередь россыпи мезокайнозоя. Учитывая относительную кратковременность размыва тел колчимского этапа кимберлитопроявлений, можно предположить, что у кимберлитовых тел могли сохраниться кратерные части с комплексом вулканогенно-осадочных и осадочно-вулканогенных образований, значительно затрудняющих поиски трубок. Процессы корообразования на кимберлитах и кратерных осадках могли проявиться здесь во всей силе и изменить облик пород на большую глубину. Мощные коры выветривания, непременно наложившиеся на первичные породы, усугубляют сложность поисков. Депрессионные зоны, приуроченные к корам выветривания, могут быть выполнены более молодыми, чем окружение, породами [13, 14]. Вполне возможно наличие первоисточников в днищах некоторых известных в настоящее время эрозионно-структурных депрессий, сопровождающих и питающих современные россыпи.
В связи с этим намечается необходимость детального исследования разрезов колчимской свиты и ее аналогов. Требуются также фациальные исследования такатинской свиты по всей полосе ее выходов или в местах впадения такатинских рек с целью поисков наиболее грубозернистых аллювиальных разностей для постановки там опробования и выявления ископаемых россыпей, аналогичных Ишковской. Минералогические исследования во избежание неверных выводов при интерпретации минералогических ассоциаций необходимо проводить с учетом наличия древних кор выветривания.
В свете изложенного необходима также разработка геолого-геофизической модели как слабоэродированных, так и с сохранившимися кратерными образованиями западноуральских кимберлитовых трубок или даек, глубоко преобразованных выветриванием.
Уральские кимберлиты внедрялись в условиях прибрежных низменностей, сложенных осадочными породами венда. Т. е. могло произойти их оползание в кратер с последующим отложением там колчимских карбонатов. В низины также внедрялись и архангельские кимберлиты. Архангельская провинция, Тиман и Урал находились на северной (в палеосмысле) пассивной континентальной окраине атлантического типа Европейского палеоконтинента. Следовательно, кимберлиты этих провинций должны иметь много общих черт. Они должны отличаться от якутских кимберлитов, имеющих совершенно другую "биографию".
На взгляд автора, наиболее близки модели уральских кимберлитов архангельские трубки и ангольская трубка Катока [15]. Кроме того, трубка Катока расположена примерно в тех же широтах, в которых находились в силуре и девоне уральские кимберлиты. Отличие в том, что образование кратера трубки Катока произошло на возвышенном плато кристаллического щита и обладает корой выветривания, свойственной гористой местности, где физическое выветривание преобладает над химическим, и в котлован сносился во время ливней обломочный материал. Облик трубок Архангельска и трубки Катока, их вид в физических полях, синтез физических свойств архангельских кимберлитов и свойств пород трубки Катока, плюс наложенные процессы корообразования - не есть ли это модель уральского первоисточника?
Развивая эту мысль и учитывая вращение Европейского палеоконтинента (по часовой стрелке), можно предположить также временной дрейф кимберлитопроявлений различных регионов (в сторону омоложения): Средний Урал - Северный Урал - Тиман - Зимний Берег.
Из рассмотрения палеогипсометрической карты следует еще один существенный вывод: восточная и западная алмазоносные полосы имели один источник сноса, расположенный на западе. Разделение былой единой совокупности россыпных алмазов произошло во время формирования Язьвинско-Косьвинского моноклинория. Отсюда, поиски первоисточников алмазов восточной алмазоносной полосы лишены смысла.
Библиографический список
1. Прокопчук Б.И. Алмазные россыпи и методика их прогнозирования и поисков. М., Недра, 1979.
2. Бобриевич А.П., Бондаренко М.Н., Гневушев М.А. и др. Алмазные месторождения Якутии. М., Госгеолтехиздат, 1959.
3. Sutherland D.G. The transport and sorting of diamonds by fluvial and marine processes // Economic geology and the bulletin of the society of economic geologists. November, 1982, Vol. 77, No 7.
4. Проничева М.В. Палеогеоморфология в нефтяной геологии. Методы и опыт применения. М., Наука, 1973.
5. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М., Высшая школа, 1988.
6. Логвиненко Н.В. Морская геология. М., Недра, 1980.
7. Лонгинов В.В. Динамика береговой зоны бесприливных морей. М., АН СССР, 1963.
8. Ушаков С.А., Ясаманов Н.А. Дрейф материков и климаты Земли. М., Мысль, 1984.
9. Ясаманов Н.А. Палеотермометрия морей девона, карбона и Перми, Закавказья и Урала // Изв. АН СССР, сер. геол., 1980, N 8.
10. Айнемер А.И., Кокшин Г.И. Россыпи шельфовых зон мирового океана. М., Недра, 1982.
11. Нестеренко Г.В. Происхождение россыпных месторождений. Новосибирск, Наука, 1977.
12. Трофимов В.С. Геология месторождений природных алмазов. М., Недра, 1980.
13. Харитонов Т.В. Вероятные изменения вероятных первоисточников уральских алмазов // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского. Вып. 5. Сборник научных статей. Пермь, 2003.
14. Харитонов Т.В. Служебная записка Главным специалистам ЗАО "Пермгеологодобыча" В.А. Кириллову и Г.Г. Морозову // Уральский геологический журнал, 2006, N 3 (51).
15. Ротман А.Я., Зинчук Н.Н., Носыко С.Ф. и др. Модель слабо эродированных кимберлитовых диатрем на примере трубки Катока (Ангола) // Геологические аспекты минерально-сырьевой базы акционерной компании "АЛРОСА": современное состояние, перспективы, решения. Дополнительные материалы по итогам конференции "Актуальные проблемы геологической отрасли АК "АЛРОСА" и научно-методическое обеспечение их решений", посвященной 35-летию ЯНИГП ЦНИГРИ АК "АЛРОСА". Мирный, 2003.
|
