Структурная позиция ТУФФИЗИТОВ Колчимского поднятия, западный склон Урала
При изучении первоисточников алмазов для россыпей Урала в последние десятилетия преобладает точка зрения о их кимберлитовой природе. Некоторые разночтения касаются лишь вопроса о местоположении кимберлитов - в непосредственной близости к россыпям или на значительном удалении от них. В последние годы сформировалась новая гипотеза о связи алмазоносности Урала с так называемыми "туффизитами" - первоначально магматическими образованиями, преобразованными при постмагматических метасоматических процессах . На современном эрозионном срезе, в расчистках и карьерах эти породы представлены глинами и суглинками различных окрасок и текстур (в том числе флюидальных). По данным сторонников новой гипотезы, они представляют собой измененные вулканиты - вулканические пеплы, лавы, туфы.
Как показывают данные большинства исследователей, алмазы из россыпей Урала однозначно связаны с породами щелочно-ультраосновного ряда (кимберлитами или лампроитами), а сведения об алмазоносности "туффизитов" (далее без кавычек) пока нельзя считать достоверными. Возможная полигенная природа этих образований, рассматривающихся рядом исследователей в качестве возможного первоисточника коренных алмазов для россыпей Урала и даже нового генетического типа алмазоносных пород, предполагает обсуждение широкого круга вопросов, в том числе тектонического строения территории.
Складчатая структура Западного Урала формировалась на жестком основании, сложенном раннедокембрийскими комплексами окраины Восточно-Европейской платформы. Мощный комплекс рифейских отложений накапливался в обстановке перикратонного опускания в прибрежно-морских условиях. В течение всего рифея на территории Пермского Предуралья существовал бассейн с прибрежно-морским осадконакоплением (сублитораль - шельф). Развитие бассейна происходило на фоне слабых проявлений магматизма субщелочного состава; в пределах Полюдово-Колчимского поднятия вулканогенные породы отмечены в виде редких прослоев туфов в разрезе рассольненской свиты.
Рифейские отложения Урала интерпретируются как образования пассивной континентальной окраины океанического бассейна, заложившегося вдоль восточной окраины Восточно-Европейской платформы (более детально эта модель разработана для Тимана). Вместе с тем, проявление коллизионных тектонических процессов байкальского цикла на территории западного склона Урала было весьма слабым при отсутствии типоморфных коллизионных признаков. На изучаемой территории к молассовым (молассоидным) комплексам традиционно относят образования чурочинской, ильявожской и кочешорской свит. Слабое проявление коллизионных процессов - главный аргумент сторонников развития на Урале поздневендского эпиплатформенного орогенеза, возникшего в результате предрифтового подъема земной коры.
Новый крупный этап тектонического развития Урала отражает заложение в конце кембрия - ордовике палеоокеанического бассейна. Судя по небольшим мощностям отложений, чередованию в разрезе шельфовых, прибрежно-морских и континентальных фаций, перерывам в осадконакоплении, в раннем - среднем палеозое территория Колчимского поднятия являлась областью перехода от западной пассивной окраины Палеоуральского бассейна к Восточно-Европейской платформе.
В конце силура - раннем девоне отмечается тектоническая перестройка, вероятно, связанная с "частными" коллизионными событиями при столкновении зрелых островодужных систем в восточной части Уральского бассейна. Среднедевонские отложения несогласно залегают на силурийских и отвечают наиболее важному с поисковой точки зрения тектоническому этапу, в течение которого формировались терригенные отложения такатинской свиты, обычно рассматривающиеся в качестве основного промежуточного алмазоносного коллектора (наряду с колчимской свитой, находки алмазов в которой более редки). Происходят пенепленизация рельефа, образование мощных кор выветривания, сопровождаемое карстообразованием в карбонатных породах силура. Такатинская свита представлена континентальными фациями в нижней части разреза, а в верхней - лагунными и прибрежно-морскими. Во время ее формирования на территории Пермского Предуралья была аллювиальная равнина, перемещение обломочного материала осуществлялось вдоль Тимана к юго-востоку.
С конца девона (фаменский век) в пределах Урала фиксируется начало коллизионных событий, связанных с закрытием палеоокеанического бассейна. До московского века среднего карбона коллизия имеет "мягкий" характер, сменяясь в среднем карбоне - ранней перми "жесткой" коллизией. На позднеколлизионной стадии образуется Предуральский краевой прогиб. В конце палеозоя на всей территории Урала орогенические движения приводят к складчато-надвиговым деформациям палеозойских отложений Западного Урала. На этой стадии происходят движения также по фронтальному взбросо-надвигу в западном обрамлении рифеид.
Процессы постколлизионного рассеянного рифтогенеза (растяжения) проявляются на Урале на рубеже палеозоя и триаса. Вероятно, что растяжение литосферы началось уже в поздней перми, главным образом на прилегающей части Восточно-Европейской платформы. На территории Полюдово-Колчимского поднятия магматические образования этого этапа отсутствуют, и в условиях новообразованного расчлененного рельефа преобладают процессы сноса.
В геологическом строении Колчимского поднятия участвуют отложения рифейско-кембрийского, палеозойского и мезозойско-кайнозойского комплексов, отвечающих главным этапам тектонического развития территории. В рифейско-кембрийский терригенно-карбонатный комплекс входят рассольненская, деминская, низьвенская, усть-чурочинская свиты верхнего рифея, чурочинская и ильявожская свиты венда и кочешорская свита венд-кембрийского возраста. Разрез палеозоя западного склона Урала начинается с конгломератов и песчаников полюдовской свиты верхнего ордовика, залегающих с резким угловым несогласием на отложениях рифейско-кембрийского комплекса. Выше разрез наращивается доломитами и известняками колчимской свиты силура, на которых с угловым несогласием залегают кварцевые песчаники с линзами гравелитов и конгломератов такатинской свиты среднего девона. Верхнедевонско-каменноугольные терригенно-карбонатные и преимущественно терригенные пермские отложения сменяются мезозойско-кайнозойским комплексом, представленным различными генетическими типами пород (элювиальными, делювиальными, карстовыми, аллювиальными и ледниковыми), перекрывающими позднедокембрийские и палеозойские образования.
В пределах Колчимской и Тулымпарминской антиклинальных структур слабо проявлен позднерифейский субщелочной и щелочной вулканизм. В верхней части рассольненской свиты известны маломощные пачки вулканических брекчий и туфов смешанного состава и эссексит-диабазы вишерского комплекса венд-кембрийского возраста.
Колчимское поднятие сформировано двумя сопряженными антиклинальными структурами - Колчимской и Тулым-Парминской, ядра которых сложены позднедокембрийскими породами. С юго-запада антиклинали срезаны крупным взбросо-надвигом. Крылья структур сложены палеозойскими отложениями и осложнены более мелкими пликативными дислокациями и разрывными нарушениями.
Тектоническая структура Колчимского поднятия сформировалась в течение двух главных коллизионных этапов: в конце рифея - венде и в перми. Детальные структурные исследования на небольших участках были проведены для выяснения возможного участия тектонических процессов в образовании туффизитов и (или) их размещении. Методические подходы, используемые при проведении структурного парагенетического анализа, детально изложены в работе.
В среднем течении р. Чурочная в размытом плотике отработанного драгой участка наблюдается переслаивание песчаников и алевролитов чурочинской свиты. Отдельные выходы позволяют реконструировать складчатый разрез свиты в виде серии сопряженных антиклинальных и синклинальных складок). Углы падения на крыльях достигают 80ш, шарниры антиклиналей симметрично погружаются в периклинальных замыканиях. Полюса слоистости образуют пояс с общим северо-западным погружением шарниров складок. Складчатая структура чурочинской свиты формировалась в механической обстановке СВ-ЮЗ сжатия. Левосторонние сдвиги, выраженные пластичными срывами в сланцевой части разреза, генетически связаны с пликативными деформациями. По данным петротектонического анализа в пачках переслаивания алевролитов и черных филлитовидных сланцев развиты складки шарнирного изгиба, в песчаниках - складки изгиба со скольжением. На крутых крыльях складок в алевролитах наблюдается проникающий межзерновой кливаж. В обстановке СВ-ЮЗ сжатия, по-видимому, возникли и многочисленные кварцевые жилы. имеющие "волокнистый" габитус. Кварцевые жилы и редкие кливажные зоны растворения образуют деформационно-химические структурные парагенезы. Ориентировка оси растяжения, восстановленная по кварцевым жилам, не соответствует простиранию шарниров складок, что может свидетельствовать об образовании кварцевых жил на более поздних стадиях этапа деформации Д(1) или на деформационном этапе Д(2) в парагенезе с зонами "хрупких" правых сдвигов.
Ниже по течению р. Чурочная в ее правом борту в зоне разрыва чурочинская свита представлена сильно рассланцованными алевролитами и филлитовидными сланцами. Поверхности слоистости (сланцеватости) падают к северо-востоку, в меньшей степени к северу,шарниры мелких складок также ориентированы в двух направлениях и погружаются к северо-северо-западу и северо-востоку. Помимо этих структур отмечаются малоамплитудные сколовые разрывы с различной ориентировкой сместителей и направлением перемещения по ним. Макрокливаж плойчатости и кинк-зоны в тех же породах указывают на ЮЗЗ-СВВ ориентировку палеосжатия. Генетическая интерпретация свидетельствует о возможном образовании данного сочетания структур в течение двух деформационных этапов. На первом этапе Д(1) в обстановке СВ-ЮЗ сжатия формируется общая складчатая структура пород. Возможно, что на этом же этапе происходили сдвиго-надвиговые перемещения по полого падающим к северу разрывам: направление смещения указывает на коаксиальный (соосный) характер деформации при образовании разрывов и складок. На втором этапе деформации Д(2) могли сформироваться сколы сдвиго-надвиговой кинематики северо-западного простирания, совпадающие по ориентировке со слоистостью. Механическая обстановка, восстановленная по ориентировке сколов, соответствует субширотному (СЗЗ-ЮВВ) сжатию. В этих условиях субширотного сжатия формировались кинк-зоны и макрокливаж плойчатости.
На водосливе с драги 119 (лето 2000 г.) на участке Илья-Вож наблюдается следующий структурный разрез. На протяжении 50 м вдоль водослива обнажаются моноклинально падающие к юго-западу терригенно-карбонатные породы каменноугольного возраста, среди которых присутствует прослой битуминозных пород мощностью около 5 м, трактуемых геологами "Геокарты" как возможные туффизиты. Данный фрагмент разреза принадлежит северо-восточному крылу крупной синклинали, осложненной серией мелких разрывов, сопровождающихся тектоническим брекчированием и катаклазом пород. Ориентировка мелких складок в зоне разрыва указывает на левосдвиговую составляющую перемещения по межслоевому срыву. В различных литотипах пород отмечены разноориентированные зеркала скольжения. Обратная по отношению к общеуральской вергентность надвига могла образоваться в результате формирования в теле крупного аллохтона тыловых надаигов - ретронадвигов или, что более вероятно, является результатом образования складок при изгибе со скольжением. В любом случае все системы зеркал скольжения закономерно образуют систему хрупких сколов Риделя, связанную со сдвиго-надвиговым характером смещения по главной поверхности разрыва, и формируются в обстановке субширотного "уральского" сжатия. Сбросовые сколовые трещины северо-восточного простирания образовались на более позднем деформационном этапе.
В региональном масштабе структурообразование характеризуется взаимодействием структурных неоднородностей различных уровней. Фрагментарность наблюдений не позволяет достаточно полно описать этапность структурообразования. Тем не менее при всей неоднозначности генетической интерпретации можно сделать ряд выводов.
Структуры байкальского комплекса образовались в течение двух деформационных этапов. Первый этап соответствует механической обстановке СВ-ЮЗ сжатия в конце байкальского тектонического цикла. Более поздние деформационные локальные структуры соответствуют субширотной ориентировке сжатия, в условиях которого в конце палеозоя сформировались структуры общеуральского субмеридионального простирания. Большинство разрывов северо-западного простирания в это время активизировались как левые сдвиги. В терригенных породах байкальского комплекса протекают процессы растворения под давлением с формированием межзернового кливажа и швов растворения. В палеозойских терригенных породах такие явления не наблюдались; в них широко развиты внутризерновые деформации, выраженные волнистым погасанием кварцевых зерен (возникающим за счет дислокационного скольжения). Коррозия зерен (результат растворения под давлением) проявлена незначительно. Это, по-видимому, связано с условиями "быстрых" деформаций отложений палеозойского комплекса при более низких температурах по сравнению с позднедокембрийскими. В палеозойских породах развиты субпослойные срывы и надвиги; на контактах с выступами байкалид при их облекании характерны лево-сдвиговые структуры.
Структурная позиция туффизитов на участке Илья-Вож (водослив драги 119) определяется их положением в зоне внутриформационного срыва антиуральской вергентности. Породы сильно рассланцованы и представлены тектонической "дресвой". Петрографически это мелкозернистые кварц-полевошпатовые песчаники с черным битуминозным поровым заполнителем. Неравномерность заполнения подчеркивается наличием слабо пропитанных овоидных фрагментов, разделенных участками, в которых соотношение заполнителя и обломочного материала можно охарактеризовать как базальное. Терригенные породы широко распространены в изученном фрагменте разреза. Избирательную пропитку их углеводородами можно объяснить тектоническим дроблением (катаклазом) в зоне разрыва. На этапе герцинского тектогенеза эти породы (битуминозные песчаники) участвовали в структурообразовании как сложившийся литотип в терригенно-карбонатном разрезе, на что указывают ориентировки зеркал скольжения в туффизитах на фоне общего субпослойного рассланцевания. Возможно, что их происхождение связано с миграцией органического вещества из битуминозных органогенных доломитов карбона.
На участке Илья-Вож были изучены также объекты "Малютка" и "Спутник", рассматриваемые сотрудниками "Геокарты" как возможные туффизитовые трубки, располагающиеся в поле развития карбонатных палеозойских пород ("Малютка") и на контакте терригенных и карбонатных комплексов ("Спутник"). Характерно, что в породах рамы в обоих случаях наблюдаются следы повышенных деформационных преобразований - дробление, брекчирование вплоть до катаклазитов, большое количество минеральных жил в карбонатах. В пределах "Малютки" по косвенным признакам, а в пределах "Спутника" прямыми наблюдениями установлены узловые пересечения зон правых сдвигов северо-восточного простирания и левых сдвигов северо-западного (что согласуется с наблюдениями геологов "Геокарты", придающих большое значение этой системе пересекающихся разрывных нарушений. Формирование сопряженных сдвигов происходило в обстановке субширотного сжатия, связанного, как было показано выше, с позднепалеозойскими коллизионными событиями. Таким образом, можно говорить о прямой связи размещения туффизитов и тектонических деформаций на этом участке.
Изученные объекты располагаются в зоне Илья-Вожского разлома, сопровождающегося метасоматическими преобразованиями пород и низкотемпературной гидротермальной минерализацией. Взаимосвязь этих процессов и предполагаемого магматизма не очевидна, и для окончательного решения вопроса необходимо детальное изучение вещественного состава глинистой массы туффизитов. Если не привлекать "туффизитовую" гипотезу, то для объектов, подобных "Малютке" и "Спутнику", естественным объяснением может быть преобразование пород вдоль тектонических нарушений и особенно в узлах их пересечения с формированием линейных кор выветривания или проседания с переотложением продуктов химического выветривания в локальные депрессии.
На участках Дресвянка и в пределах Рассольненской депрессии туффизиты приурочены к зоне контакта кочешорской свиты венда - кембрия и палеозойских отложений, который рассматривается как тектонический. Это подтверждается и нашими наблюдениями: элювиально измененные глинизированные терригенные породы базальной пачки силура "прилегают" к поверхности контакта с крутопадающими складчатыми породами венда, и, вероятно, такие соотношения действительно могут рассматриваться как зоны межформационных надвигов (срывов).
Таким образом, намечается определенная взаимосвязь между размещением туффизитов и тектоническими структурами. Локализация туффизитов в участках пересечения диагональных разрывов (сколов) с большой вероятностью позволяет судить о постгерцинском их возрасте, а в зонах базальных надвигов в основании палеозойского комплекса рассматривать туффизиты как образования кор выветривания (линейные коры постгерцинского возраста; деформированные коры выветривания, сформировавшиеся по рифейским породам в конце байкальского этапа). Широкое развитие надвигов имеет отрицательное поисковое значение: измененные в коре выветривания магматиты вместе с вмещающими породами могли быть деформированы в зонах разрывных нарушений и существенно смещены по ним. ' По мнению сотрудников ГФУП "Геокарта - Пермь", размещение туффизитов контролируется пересечением глубинных разломов северо-западного простирания и разломов северо-восточного простирания, интерпретируемых как структуры незавершенного эмбрионального рифта. возникшие на этапе мезозойско-кайнозойской активизации. По нашим данным, сопряженные сколы северо-восточного и северо-западного простирания формировались в обстановке суоширотного сжатия на герцинском коллизионном этапе.
Важно подчеркнуть, что развитие территории Западного Урала в режиме пассивной континентальной окраины в течение позднего докембрия и. вероятно, палеозоя не исключает возможного присутствия магматитов щелочно-ультраосновного ряда, в том числе кимберлитов или лампроитов (аналогичные обстановки в рифее отмечаются для Среднего Тимана, в свекофенское время - для кимберлитового поля Куопио в Финляндии). Предполагаемый возраст магматитов по аналогии со Средним Тиманом может соответствовать: венд-ранне-палеозойскому (пикриты Четласа), среднепалеозойскому ( Умбинское поле), юрскому (лампроитоподобные породы гряды Чернышева и Хортесского комплекса Приполярного Урала). Для территории Колчимского поднятия в большинстве случаев этапы предполагаемого магматизма совпадают с этапами воздымания территории, сопровождающегося образованием кор выветривания. Впоследствии измененные в коре выветривания магматиты могли быть вовлечены в складчато-разрывные дислокации, сопровождаемые метасоматическими процессами в зонах крупных разрывных нарушений.
Предварительные результаты проведенных в пределах Колчимского поднятия структурных исследований показывают, что вопрос о закономерностях размещения туффизитов, несомненно, имеет тектоническое решение, но однозначно связать зоны разрывных нарушений и узлы их пересечений с типом объекта (линейными корами выветривания, карстовыми воронками, низкотемпературными метасоматитами в зонах разломов, туффизитовыми трубками) можно только на основе детального изучения вещественного состава с определением степени участия эндогенной составляющей в этих образованиях. Таким образом, определение генетической природы туффизитов должно иметь, прежде всего, петрологическое (или литологическое) обоснование.