CC BY
60
УДК 548: 553.81
Вестник СПбГУ. Сер. 7, 2004, вып. 1
А. П. Казак, К. Э. Якобсон
МИНЕРАЛОГИЯ ПЕРСПЕКТИВНО АЛМАЗОНОСНЫХ РИФЕЙСКИХ ПОРОД КАРЕЛЬСКОГО ПЕРЕШЕЙКА
В 1990-е годы на Карельском перешейке южнее г. Приозерска в районе с. Яблоновка скважинами Петербургской комплексной геологической экспедиции был вскрыт комплекс пород рифейского возраста, включающий всю гамму осадочных образований от доломитов до конгломерато-брекчий. В конгломерато-брекчиях верхней части комплекса был установлен набор минералов-спутников алмаза (МСА). Решение вопроса о генезисе пород комплекса, в особенности конгломерато-брекчий, оказалось сложным. Было отмечено их некоторое сходство с уральскими алмазоносными «туффизитами», но допускалось их элювиально-делювиальное происхождение [1]. Согласно другому мнению, конгломерато-брекчии были отнесены к классу туффизитов [2].
Обнаружение МСА на Карельском перешейке имеет важное значение, поскольку позволяет предположить наличие нового алмазоносного объекта вблизи Санкт-Петербурга. Неясным оставался вопрос о характере распределения МСА и других минералов по разрезу комплекса в целом. Может ли считаться перспективным весь комплекс или же его отдельные фрагменты. Решению этих вопросов и посвящена настоящая статья.
Изученные породы приурочены к западной бортовой зоне Ладожского прогиба и входят в состав приладож-ской и яблоновской свит, залегающих на глубинах более 50 м под отложениями верхнего венда или квартера; суммарная мощность их достигает 150 м. Занимаемая свитами площадь невелика: расстояние между крайними скважинами, вскрывшими их, около 15 км, однако нет уверенное ги, что свиты образуют сплошной покров. Всего на участке «Яблоновка» пробурено 7 скважин, вскрывших приладожскую и яблоновскую свиты. Разрезы первых четырех из них рассмотрены в работе М. Н. Афанасова и др. [1]; предлагаемая статья основана на результатах детального изучения керна скважин № 5-7 с привлечением данных по другим скважинам.
Общая характеристика пород. Нижняя из двух рассматриваемых свит - приладожская - залегает на аркозо-вых песчаниках приозерской свиты и характеризуется пестрым составом. В ней преобладают песчаники в виде прослоев мощностью до 1 м; встречаются доломиты и конгломерато-брекчии.
Песчаники приладожской свиты светло-серые, мелкозернистые, слюдисто-кварцевые. На отдельных участках разреза они дезинтегрированы и изменены. Для новобразованных разностей характерны плойчатые и микроскладчатые текстуры, появление лейст биотита. Обломочные зерна в таких зонах корродированы, расщеплены, их фрагменты и лейсты биотита ориентированы в определенном направлении.
Конгломерато-брекчии приладожской свиты сгруженные или редкогалечные, обломки ост роугольные или слабо окатаны и представлены преимущественно гранитоидами фундамента. По структурно-вещественным признакам они идентичны конгломератам яблоновской свиты, в которой являются преобладающими породами.
Приладожские доломиты светло-серые, реже бурые, слоистые, массивные или брекчиевидные, нередко пористые. Помимо стратифицированных пластов встречаются зоны измененных доломитов, форму которых по керну скважин определить нельзя. Они контактируют с вмещающими породами по неровным поверхностям, различным образом ориентированным в пространстве. Нередко краевые части этих тел содержат терригенную примесь, которая по направлению к центру исчезает. Спектральным анализом в лаборатории ВСЕГЕИ и Невского ПГО установлены высокие концентрации РЬ (до 44 г/т) и U (до 12 г/т). Л. Н. Фурмакова на дериватографе фирмы MOM (Венгрия) путем сравнения с эталонной коллекцией выявила, что доломиты двух изученных образцов имеют спектры, резко отличные от спектров стандартных образцов. Интересные результаты получены Л. В. Толмачевой, которая в вакуумном декрепитографе ВД-5 провела термобарохимическое исследование включений жидкой углекислоты в доломите и обнаружила, что начало гомогенизации системы «доломит - включения» отвечает температуре 820 °С при давлении не менее 5 кбар.
Яблоновская свита имеет относительно монотонный состав и сложена редкогалечными конгломерато-брекчиями, переходящими в разнозернистые песчаники. Средние размеры входящих в нее обломков и галек - 2-4 см, но нередко встречаются и валуны. Обломочный материал представлен гранитоидами, песчаниками, доломитами и магматическими породами основного и ультраосновного составов. Большинство исследователей рассматривают породы яблоновской свиты в качестве продуктов ранневендского оледенения - тиллитов [3, 4]. Проведенное изучение керна скважин не подтвердило вывода о возможности отнесения таких пород к тиллитам. Было установлено, что по структурно-текстурным признакам они могут быть отнесены к классу эксплозивных брекчий -туффизитов, формировавшихся под воздействием глубинных флюидов. Главным признаком отнесения этих пород к флюидизационным образованиям является дробление обломков при перемещении их в движущейся массе «непосредственно на месте» [5], В данных породах нередки гальки с реакционными каемками на поверхностях, в цементе обнаружены флюидальные текстуры. Термобарохимические исследования Е. В. Толмачевой показали, что кристаллизация аугигенных включений апатита, выделенных из минералогических проб яблоновской свиты, про-
© А. П. Казак, К. Э. Якобсон, 2004
изошла в интервале температур 680-120 °С. Еше более высокие значения - 880-1115 °С получены по газо-жидким включениям вулканического стекла, встреченных в верхней части яблоновской свиты.
Минеральный состав пород. Для приладожской и яблоновской свит характерно большое разнообразие состава минералов. Они могут быть разделены на следующие группы: терригенные, аутигенные, высокобарические МСА и минералы наложенных гидротермальных процессов.
Терригенные минералы встречены практически по всему изученному разрезу. Среди них преобладают гранат (от 20 до 50%), ильменит (20-40%), циркон (10-20%), апатит (10-20%), ругал (5-7%), лейкоксен (10-15%), турмалин. Кроме того, установлены амфибол и пироксен, а в некоторых пробах встречаются окатанные зерна пирита.
Гранат относится к альмандиновому типу. В приладожской свите преобладают мелкие бледно-розовые, реже ярко-розовые, угловатые, без следов истирания, часто с сохранением кристаллических граней формы. Их источником служили кристаллические сланцы ладожской серии нижнего протерозоя. Для яблоновской свиты свойственны ярко-розовые, красные и оранжевые окатанные, редко угловатые гранаты, которые могут быть связаны с корами выветривания архейских и нижнепротерозойских гранитов и гнейсов.
Ильменит в приладожской свите представлен пластинчатыми или угловатыми формами; в яблоновской свите преобладают окатанные зерна. Указанное выше содержание рутила (5-7%) типично в основном для яблоновской свиты, причем распределен он по разрезу неравномерно; преобладает в пробах черный рутил (нигрин); в приладожской свите он присутствует в единичных зернах.
Циркон. Руководящими для приладожской свиты являются призматические формы светло-бурого и бледно-оранжево-желтого цветов, часто пятнистые; в яблоновской свите преобладают хорошо или слабо окатанные от светло-розовых до темно-розовых продолговатые и округлые цирконы.
Апатит обнаружен во всех изученных интервалах разреза; несколько больше его в песчаниках приладожской свиты. Представлен он хорошо окатанными бесцветными или голубоватыми зернами с матовой поверхностью.
Пироксены и амфиболы встречаются в основном в брекчированных породах приладожской свиты. Среди пи-роксенов отмечены диопсид и диопсид-геденбергит; амфибол представлен зеленоватой или сине-зеленой роговой обманкой.
МСА. В результате анализа проб-протолочек из скважин № 5 и 6 были выявлены следующие МСА: пироп, хромдиопсид, хромшпинелид, моноклинный пироксен ряда диопсида, диопсида-геденбергита, ромбический пироксен, флогопит. Обнаружены также и другие высокобарические минералы: муассанит от светло-голубого до темно-зеленого, различные типы корундов, в том числе ярко-красные рубины. Химический состав МСА приведен в таблице.
Пиропы представлены неокатанными угловатыми кристаллами густо-лилового цвета размером от 0,2 до 0,5 мм в поперечнике. Показатели преломления пиропа 1,750-1,755. Максимальное содержание пиропов (8 знаков) выявлено в скважине № 6 в интервале 62,2-62,8 м. Единичные кристаллы были встречены в скважине № 5 в интервале 71,5-73,0 и 74,0-78,0 м.
На диаграмме содержаний СаО-Сг2Оз (рисунок) пиропы участка «Яблоновка» образуют локализованное поле, соответствующее умеренно хромит-лерцолитовому парагенезису, и занимают промежуточное положение между пиропами из девонских песчаников Ленинградской обл., рыхлых отложений рек Плюсса и Мета и участка «Ту-рышкино» в Ленинградской обл.
Хромдиопсид представлен зернами неправильной, угловатой или таблитчатой формы изумрудно-зеленого цвета размером от 0,2 до 0,5 мм с показателями преломления Ng- 1,709; Np - 1,681-1,685; CNg-36°.
Хромшпинелиды были встречены в скважине № 6 в интервале 62,2-62,5 м в виде изометричных округлых и угловатых зерен и октаэдрических кристаллов. Цвет их смоляно-черный, на просвет в тонких осколках коричневато-бурый. Некоторые зерна имеют ямчатую поверхность и притуплённые вершины октаэдра.
Корунды в виде прозрачных обломков серовато-синего цвета, а также светло-розовые корунды и рубины наблюдаются в ассоциации с МСА в скважине № 6 в интервале 59,5-61,5 м (5 знаков). Здесь же был обнаружен голубовато-синий муассанит (2 знака).
К группе МСА условно может быть отнесено зерно платины размером 0,5 мм, обнаруженное М. Т. Орловой в верхней части яблоновской свиты.
В ассоциации вышеперечисленных минералов присутствует широкий спектр сульфидов: пирит, халькопирит, халькозин, сфалерит (клеофан), галенит, реже арсенопирит и киноварь. Здесь же обнаружены удлиненно-призматические кристаллы апатита (до 50% тяжелой фракции) и барит. Содержание последнего сильно варьирует от редких знаков до 25-40% веса немагнитной фракции. Чаще всего в пробах встречаются призматические, дипи-рамидально-призматические, реже столбчатые кристаллы, удлиненные по (001). В основном барит прозрачный или бело-молочного цвета, а в скрытокристаллических агрегатах непрозрачен. Блеск стеклянный. Максимальное содержание барита отмечено в скважине № 5, где он часто ассоциирует с халькопиритом, сфалеритом и галенитом.
Важное значение имеет находка в породах яблоновской свиты знакового золота. Впервые М. Т. Орлова в тяжелой фракции из 200-граммовой навески цемента конгломерато-брекчии верхней часта свиты обнаружила 23 тонкие чешуйки золота размером 0,2-0,4 мм. Позднее такие же чешуйки были найдены В. А. Николаевым и в других частях разреза свиты. Судя по их форме, золото не россыпное и может быть отнесено к заключительной стадии гидротермального процесса. Ассоциация золота с сульфидами, баритом и киноварью подтверждает такой вывод.
Химический состав минералов-спутников алмаза участка «Яблоновка» (по данным микрозондового анализа, отн. %)
№ скважины (интервал, м) ЭЮг тю2 АЬ03 РеО Ре2СЬ МпО м§о СаО Сг203 гпо Сумма
3 (74-78) 41,88 Не обн. 18,97 5,67 Пир Не обн. ом 0,65 20,55 5,50 4,11 Не обн. 99,96
3 (78-83) 40,77 " » 18,49 7,05 1,74 0,52 18,77 6,01 4,64 »1 »1 97,99
3(129-137) 40,89 „ „ 19,91 5,08 4,07 0,41 19,52 6,73 3,84 100,45
5(71,5-73) 41,71 „ „ 20,97 8,15 Не обн. 0,52 19,67 5,30 3,19 99,51
5(74) 41,11 0,13 21,86 6,39 „ „ 0,36 21,35 • 4,79 3,99 100,00
6(59,5-61,5) 41,26 0,002 20,36 8,67 „ „ 0,53 18,87 5,24 4,72 99,65
6 (60-62,5) 40,90 0,33 8,06 5,19 2,71 Не обн. 20,56 5,75 6,42 99,91
6 (62,5-65,8) 40,43 Не обн. 19,33 7,32 1,60 0,37 18,59 5,85 4,32 »» »» 97,80
6 (62,5-65,8) 41,30 „ „ 19,98 6,93 2,74 0,43 19,71 5,38 3,68 100,13
6 (62,6) 40,62 0,07 21,28 8,46 Не обн. 0,57 19,44 5,16 4,41 100,00
6 (62,2-65,8) 41,65 Не обн. 19,49 9,23 „ „ 0,38 19,36 4,72 4,73 »» »> 99,55
6 (62,2-65,8) 41,43 „ „ 19,87 8,83 „ „ 0,51 18,95 5,31 4,77 99,64
5 (65-78) 0,33 1,03 12,65 "22,57 Хромшпи 14,58 нелиды 0,31 8,58 Не обн. 42,48 102,54
5 (75-82) Не обн. 1,29 6,78 13,67 5,41 Не обн. 13,45 „ „ 59,53 104,31
5 (75-82) „ „ 0,32 10,55 14,29 4,90 0,32 12,51 „ „ 57,11 0,32 100,31
6 (60-62,8) „ „ 0,46 7,29 ; 13,73 8,42 0,31 12,64 „ „ 57,43 0,36 100,64
6 (62,5-65,8) „ „ Не обн. 9,63 9,34 5,75 Не обн. 15,79 „ „ 59,42 Не обн. 99,92
3 (74-78) 55,53 „ ,, Не обн. 2,39 Хромдиопсид Не обн. | - » 15,05 25,88 1,59 ,, „ 100,43
3 (74-78) 51,53 „ „ 12,61 2,39 Клинопироксен 1,85 | -> » 9,59 24,07 0,29 „ „ 99,94
--л
[СаО], отн. %
[Cr203], отн. ед.
AI я 2 • 3 ®4 ®J
Диаграмма содержаний Са0-Сг203 в пиропах (по Н. В. Соболеву). 1 - эксплозивная конгломерато-брскчия участка «Яблоновка»; 2 - отложения верхнего девона Ленинградской обл.; 3 - 5 - четвертичные отложения: 3 - участок «Турышкино» (данные М. С. Лейкума), 4 - р. Плюсса, 5 - р. Мета. Парагенезисы: I - верлитовый, II - лерцолитовый, III - дунит-гарцбургитовый, IV - кимберлитовый.
В цементе песчаников приладожской свиты диагностирован графит, встречающийся в виде чешуек размером до десятых долей миллиметра. Максимальное количество их наблюдается в скважине № 7 в интервале 165-175 м.
В магнитной фракции протолочек песчаников приладожской свиты в количестве до 25 вес. % встречаются ша-рики-сферулы размером от 0,01 до 2 мм. Они установлены по изученному разрезу на четырех уровнях. По морфологии сферулы отличаются от обычных минералов магнитной фракции и характеризуются зональным строением. Внутренняя часть (ядро) имеет радиально-лучистое строение; оболочка представлена стекловатой коркой силикат-но-окисного состава.
Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:
1. Максимальное количество высокобарических минералов, в том числе МСА, было выявлено на двух уровнях: в верхних интервалах приладожской и яблоновской свит.
2. Качественный состав МСА приладожской и яблоновской свит различен. В приладожской свите обнаружены только хромдиопсиды и хромшпинелиды; в яблоновской свите наряду с ними присутствуют и пиропы.
3. Наиболее перспективными в отношении алмазоносности являются породы интервалов 62,2-62,8 и 71,5-73,0 м скважины № 6 и интервала 74,0-78,0 м скважины № 5. Их рекомендуется опробовать на предмет содержания в породах кристаллов алмазов.
4. Структурно-текстурные особенности пород и состав минералов указывают на существенную флюидно-гидротермальную постседиментационную проработку пород рифейского комплекса Карельского перешейка.
Summary
Kazak А. P., Jakobson К. Е. Mineralogy of the Riphean potentially diamond-bearing rock from Karelian isthmus. The Riphean conglomerate and breccia exposed near the town of Priozersk contain diamond-associating minerals: chrome spinel in the Ladoga suite, and the same two minerals together with pyrope in the Jablonovka suite. The composition of these minerals is described.
Литература
1. Афанасов M. H., Николаев В. А., Орлова М. Т., Якобсон К. Э. Первая находка минералов-спутников алмаза и платины в отложениях Ладожского грабена // Отеч. геология. 2001. № 3. 2. Якобсон К. Э., Казак А. П., Толмачева Е. В. Туффизиты под Санкт-Петербургом // Природа. 2003. №3.3. Чумаков H. М. Верхнедокембрийские ледниковые отложения Европейской платформы, их формации и стратиграфическое значение // Тез. докл. совещания по верхнему докембрию (рифею) Русской платформы. М., 1974. 4. Соколов Б. С. Очерки становления венда. М., 1997. 5. Ваганов В.И., Иванкин П.Ф., Кропоткин П.Н. и др. Взрывные кольцевые структуры щитов и платформ. М„ 1985.
Статья поступила в редакцию 23 октября 2003 г.
