CC BY
63
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2008 Геология Вып. 10 (26)
УДК 549.6/551.762
Пиропы юрских отложений Вятско-Камской впадины
Б.М.Осовецкий
Пермский государственный университет, 614990, Пермь, ул. Букирева, 15.
E-mail: [email protected]
Рассматриваются типоморфные особенности зерен пиропов в среднеюрских («надрудная пачка») отложениях Вятско-Камской впадины в связи с изучением алмазоносности территории. Выявляются признаки «дальнеприносных» и «местных» пиропов. Анализируется поисковое значение пиропов.
Ключевые слова: пиропы, юра, алмазы, прогноз, Вятско-Камская впадина, Пермский край.
Введение
В последние годы сотрудниками Пермского университета в ходе совместных работ с сотрудниками ООО «Горная компания “Эдельвейс”», ООО «Геосервис» и ОАО «Пермгеологодобыча» установлено широкое распространение минералов-спутников алмаза (в первую очередь пиропов и хромдиопсидов) в современных отложениях северных районов Кировской области и Пермского края. В целом их встречаемость возрастает в северозападном направлении и наибольших значений достигает на крайнем северо-западе Кировской области, в бассейне р. Лузы.
Наибольший интерес с точки зрения прогнозирования алмазоносных кимберлитов представляли хромистые пиропы. В течение 2005 г. сотрудниками ОАО «Пермгеологодо-быча» были отобраны и обработаны в полевых условиях крупнообъемные пробы среднеюрских отложений бассейнов рек Весляны и Лолога. Материал крупностью менее 1 мм в небольшом объеме (до 1 м3) был обогащен на винтовом шлюзе, а полученные концентраты были переданы кафедре минералогии и петрографии Пермского университета для изучения на присутствие минералов-спутников. В этих концентратах было обнаружено около 150 зерен пиропов. В 2006 г. были продолжены совместные работы по отбору малообъемных (1-3 м3) проб также из среднеюрских отложений бассейна р. Весляны. Обогащение мате-
риала производилось на винтовом сепараторе, что позволило добиться большего извлечения пиропов. Общее количество зерен пиропов, извлеченных из юрских отложений, составило 431.
В начале 2006 г. в тех же концентратах были найдены первые алмазы в юрских отложениях бассейна р. Весляны [1, 2]. Это позволило перейти к установлению непосредственных поисковых признаков алмазоносности пород. Среди этих признаков - сильная глинистость и ожелезненность отложений, их гетерогенный состав, пониженный выход тяжелой фракции, в составе которой преобладает аутигенный комплекс минералов (гидроксиды железа), присутствие характерной минеральной ассоциации аллотигенных компонентов с преобладанием устойчивых минералов (в первую очередь ставролита), пониженная встречаемость пиропов и почти полное отсутствие хромдиопсидов [3].
Полученные данные не позволяли дать ответ на вопрос о поисковом значении пиропов. Однако сам факт широкого распространения пиропов на обширной территории Северного Прикамья и вообще в восточных районах Восточно-Европейской платформы и присутствие здесь же алмазов, встречаемость которых оказалась также достаточно высокой, требовал тщательного анализа и интерпретации.
© Б.М. Осовецкий, 2008
1. Методика лабораторных исследований
Обработка концентратов, полученных при обогащении мелкообломочного материала на винтовых аппаратах, в лаборатории проводилась по схеме, предусматривающей выполнение последовательных операций:
- рассев на сите 0,2 или 0,14 мм;
- разделение в бромоформе частиц крупностью более 0,2 или 0,14 мм;
- взвешивание тяжелой фракции;
- кипячение тяжелой фракции в соляной кислоте;
- взвешивание остатка;
- магнитная сепарация;
- электромагнитная сепарация с выделением сильно-, слабо- и неэлектромагнитной подфракции;
- просмотр слабоэлектромагнитной под-фракции под бинокуляром с отбором зерен пиропов;
- плавление в щелочи неэлектромагнитной подфракции;
- просмотр под бинокуляром плавня с отбором зерен алмазов, золота, платиноидов, муассанита и других индикаторных минералов.
Все отобранные зерна пиропов описывались по следующим признакам: размер (три поперечника - a, b и с), средний поперечник зерна, форма, балл окатанности (экспертная оценка по шкале: 1 балл - абсолютно неока-танное, 2 - слабо окатанное, 3 - средне окатанное, 4 - окатанное, 5 - совершенно окатанное), окраска, характер поверхности, степень прозрачности, включения, примазки и прочие особенности. При этом каждому зерну присваивался порядковый номер.
На микроскопе фирмы LEICA фотографировались отдельные наиболее характерные зерна. Типичные микроскульптуры поверхности отражены на приведенных ниже электронных микрофотографиях (выполнены на сканирующем электронном микроскопе Jeol 6390LV). Микрозондовый анализ 69 зерен проведен в лаборатории ВСЕГЕИ (аналитик М.Д.Толкачев).
2. Встречаемость пиропов в юрских отложениях
Детальность опробования не позволяет в настоящее время сделать окончательные вы-
воды о закономерностях распределения зерен пиропов в толще среднеюрских отложений на столь обширной площади, охватывающей территорию от устья р. Черной (приток р. Весляны) до верхнего течения р. Лолог. Тем не менее некоторые предварительные выводы заслуживают внимания.
Не вызывает сомнения факт неравномерного распределения зерен пиропов в среднеюрской толще. Оно проявляется как по вертикальному разрезу, так и в плане. В вертикальном разрезе установлено резкое снижение встречаемости зерен пиропов в базальном горизонте «надрудной» толщи средней юры. Здесь встречаемость оценивается величиной от 1-3 зерен на кубометр породы, до полного их отсутствия. Вышележащая толща в целом более богата пиропами, средняя встречаемость их составляет порядка 10 зерен на кубометр породы.
Изменение встречаемости пиропов на площади легче всего проследить на относительно обогащенном пиропами горизонте средней юры. В наиболее удаленных от Урала разрезах, опробованных в районе пос. Усть-Черная, встречаемость пиропов составляет 1020 зерен на кубометр породы. В разрезах района д. Пельмин-Бор и нижнего течения р. Пожег встречаемость пиропов возрастает и достигает 30 зерен в кубометре породы. Южнее, в бассейне верхнего течения р. Лолог, встречаемость пиропов снова заметно снижается и не превышает 5 зерен на кубометр породы.
Приведенные цифры свидетельствуют в целом о низкой встречаемости пиропов в юрских отложениях, что не позволяет рекомендовать шлиховое опробование юрской толщи для более детального изучения ее пиропонос-ности. «Пироповая» съемка для юрских отложений была бы неэффективна, так как. теоретически только в одном районе (Пельмин-Бор) можно было ожидать попадания хотя бы одного зерна в шлиховую пробу объемом 20 л. Косвенно этот вывод подтверждается ранее выполненными работами (2000-2004 гг.) по шлиховому опробованию юрских отложений. Ни в одной из юрских проб объемом 20 л пиропы не были зафиксированы.
Однако в одной пробе объемом 3 м3, отобранной в районе д. Пельмин-Бор, было обнаружено 89 зерен пиропов. Это значение является явно аномальным и позволяет предположить возможность обнаружения других участков (линз), обогащенных пиропами. Поис-
ковое значение пиропов на таких участках предстоит оценить в дальнейшем.
Наряду с этим, вызывают удивление результаты опробования средней юры в ряде других районов (р. Дозовка), где в пробе такого же объема пиропов практически не было найдено.
Ранее полученные данные о встречаемости пиропов в современном аллювии того же района позволяют сделать вывод о том, что юрские пиропы являлись основным промежуточным источником питания для современного аллювия. В результате перемыва современными реками юрских отложений произошло некоторое повышение концентрации пиропов в аллювии рек. Так, на Веслянской площади средняя встречаемость пиропов в шлиховой пробе из современного аллювия составила 1,5 зерна, на Лологской - около 1 зерна. Другим промежуточным коллектором пиропов являлись флювиогляциальные отложения, в кото-
рых встречаемость пиропов несколько ниже, чем в современном аллювии.
3. Основные особенности юрских пиропов
Размер зерен. Средние размеры зерен пиропов в среднеюрских отложениях района, рассчитанные как средние значения из трех поперечников, колеблются в пределах 0,16—
0,95 мм. Некоторая часть зерен имела, вероятно, меньшие размеры, но данная фракция была отсеяна как представляющая незначительный поисковый интерес. Гистограмма распределения значений среднего размера зерен пиропов одномодальная с модой в интервале 0,31-0,35 мм, она отражает довольно хорошую их отсортированность по крупности (рис. 1).
Число зерен
120
100
80
60
40
20
0
Я
□ □
d ср, мм
^ о> Ф <ъч 43 ь4 $ <ъч <£> «о4 о?5 л4 <ъч о>ч су О'1' о •г о? о? су су с»' с»' О' О' о' су о.' о.' о.'
Рис. 1. Распределение значений среднего размера зерен юрских пиропов
На гистограмме неотчетливо проявляется также присутствие дополнительной группы зерен, средние размеры которых находятся в интервале значений 0,71-0,95 мм. Таким образом, результаты гранулометрического анализа зерен пиропов могут указывать на возможность двух субраспределений - преобла-
дающего, представленного более мелкими частицами, и дополнительного, включающего более крупные зерна. Теоретически наличие двух субраспределений может быть связано с существованием двух источников питания.
Распределение значений наибольшего поперечника зерен пиропов - бимодальное (рис.
2). Первая из мод (0,31-0,35 мм) отражает присутствие изометрических зерен пиропов, вторая (0,41-0,45 мм) - частиц удлиненного облика. Последние количественно преобла-
дают, если принять во внимание широкий диапазон значений наибольшего поперечника. Наиболее крупные зерна в длину превышают 1 мм.
Число зерен
80
70
60
50
40
30
20
10
0
— —
—
1-1
п
к<Ь'
^ <Р <§> $
О- . О- . О' . О' О' . о
^ ^
.О' . О' О' . О' О' . О'
гч^ кЧ° к
О' О' О' О' _ \
мм
г
\- <£>' ^ & <0-' # <ЬЧ" & \к ф & & <Р' Ф' & $ \4'
О' О' О' О' О' О' О' О' О' О' О' о' о' О' О' О- О- V \- \- \-
Рис. 2. Распределение значений наибольшего поперечника зерен юрских пиропов
Балл окатанности. Среди зерен пиропов есть как совершенно окатанные, так и абсолютно неокатанные. Однако преобладают зерна средней степени окатанности, что отражается на соответствующей гистограмме распределения значений балла окатанности для всей совокупности зерен пиропов (рис. 3).
Форма зерен. Облик зерен пиропов -весьма разнообразный. Встречаются удлиненные, изометрические, уплощенные и дощатые. В подгруппе зерен изометрического облика присутствуют индивиды овальной формы, искаженные кубы и кубоиды. Нередко встречаются осколки, формы типа параллелепипеда и другие разности.
Окраска. Абсолютное большинство найденных зерен пиропов имеют фиолетовую окраску разной степени интенсивности. Большая их часть являются бледно- и светлофиолетовыми, сравнительно немного фиолетовых зерен и как исключение встречаются темно-фиолетовые. Иногда фиолетовый тон сопровождается каким-либо оттенком или
цветом (розоватым, красноватым, малиновым). Реже встречаются лиловые зерна. Сопоставление окраски зерен с их химическим составом, полученным по данным микрозон-дового анализа, показало, что главной причиной окраски является содержание хрома: чем интенсивнее фиолетовый цвет, тем больше содержание хрома. Оттенки обусловлены примесью железа и, вероятно, соотношением разновалентных его катионов.
Характер поверхности. Для зерен пиропов характерна гладкая или шероховатая поверхность. Часто выступающие части зерна (ребра, острые выступы осколков) имеют шероховатую поверхность, а остальная часть поверхности - гладкая. Довольно редко встречается очень яркая гладкая поверхность, получившая название «леденцовой». У некоторых зерен отмечены характерные микроформы поверхности - бугорки, ямки, правильной формы углубления, которые предположительно имеют мантийное или гиперген-ное происхождение.
Число зерен
120 .
100
80
60
40
20
1,5
2,5
3,5
4,5
Рис. 3. Распределение значений балла окатанности зерен юрских пиропов
Балл окатанности
Наряду с этим имеются многочисленные микроформы, являющиеся результатом транспортировки зерен в водной среде, - мик-росколы, выбоины, царапины, выемки и т.д. Участки шероховатой поверхности также обусловлены переносом и механическим истиранием зерен. В отрицательных микроформах рельефа поверхности часто сохраняются налеты гидроксидов железа, реже - глинистого вещества, что трактуется нами как признак пребывания зерен в коре выветривания.
Включения. В зернах пиропов наблюдаются разнообразные включения: гидроксидов железа облачной или неправильной формы, часто по трещинам, игольчатые, прозрачные и черные непрозрачные и т.д. Изредка встречаются крупные зерна с многочисленными игольчатыми включениями красноватой окраски (рутил?), закономерно ориентированными относительно друг друга. Неравномерное распределение окраски в отдельных зернах свидетельствует об их зональном строении, причем внутренние зоны имеют более темную окраску.
Химический состав. Выполнен микрозон-довый анализ выполнен 69 зерен пиропов. Содержание MgO в них колеблется от 18,05 до 23,12%, CaO - от 2,51 до 6,32% и &2O3
- от 1,34 до 5,41%. Следовательно, изученные пиропы относятся к низкохромистым среднекальциевым. Суммарное содержание оксидов железа обычно составляет 6-8%, но может достигать почти 10%. Таким образом, по хи-
мическому составу пиропы представляют собой довольно однородную совокупность.
Пересчеты на минальный состав позволяют сделать вывод о том, что основная часть зерен пиропов является членами изоморфного ряда уваровит-альмандин-пиропа, в котором доля пиропового минала составляет обычно 60-80%. Присутствие кноррингитового минала зафиксировано только в 3 зернах в небольшом количестве. Иногда в составе твердого раствора обнаруживается повышенное количество гроссулярового и андрадитового компонентов, но.всегда мало спессартинового минала.
На генетической диаграмме Н.В.Соболева практически все зерна пиропов попадают в поле лерцолитового парагенезиса [2]. Ни одно из зерен не находится в поле алмазоносного дунит-гарцбургитового парагенезиса. Однако сделанный вывод не является окончательным, так как количество изученных зерен пока невелико (определялся химический состав только зерен, выделенных на первом этапе исследований, число которых составляло 150). В следующей партии встречено несколько тем-ноокрашенных индивидов, часть которых предположительно может быть высокохромистой.
0
1
2
3
4
4. «Дальнеприносные» и «местные» пиропы
Анализ грануломорфометрических характеристик юрских пиропов позволяет условно разделить их на две группы - «дальнеприносных» и «местных». Различие их особенно хо-рощо видно при фотографировании зерен на сканирующем электронном микроскопе Jeol JSM-6390LV. Для сравнения далее приведены также микрофотографии зерен пиропов, сделанные на бинокулярном микроскопе фирмы LEICA.
Первая группа существенно преобладает в количественном отношении. Признаками длительного переноса и удаленности от первоисточника являются небольшие размеры зерен, высокая или средняя степень их окатанности, присутствие морфологических признаков переноса (сколов, царапин, выбоин и т.д.). Многочисленные зерна с гидроксидами железа в
углублениях указывают на временное их захоронение в промежуточном коллекторе (фото 1 - 3).
Удаленность таких зерен от первоисточника может достигать сотен километров. Основанием для такого вывода служит существенное различие средней крупности исследованных юрских пиропов и пиропов типичных кимберлитов. Для последних обычными являются пиропы размером 1 - 2 мм и более, среди юрских пиропов абсолютно преобладают индивиды размером 0,5 - 0,2 мм. О длительном переносе свидетельствует также отсутствие келифитовой оболочки на зернах пиропов из юрских отложений, а также трещиноватых зерен, типичных для кимберлитов. Это вполне естественно объяснить истиранием и дроблением зерен по трещинам в процессе транспортировки в водных потоках. Кстати, осколков среди юрских пиропов встречается довольно много.
Фото 1. Типичное «дальнеприносное» зерно пиропа (размер 0,5 мм по длинной оси)
Вторая группа зерен юрских пиропов заметно отличается от первой. Во-первых, более крупными размерами, которые превышают по величине среднего поперечника 0,7 мм, а по длинной оси - 0,9 мм. Во-вторых, по степени окатанности. Среди таких крупных зерен при-
сутствуют слабо окатанные индивиды кубической или параллелепипедообразной формы, иногда кубоиды (фото 4). В-третьих, характерной поверхностью с сохранившимися мик-роскульптурными формами мантийного или гипергенного происхождения (фото 5-9).
Наконец, по окраске зерен пиропов - среди них присутствуют индивиды с разными оттенками (лиловые, малиновые, красноватые), нередко полупрозрачные, с многочисленными включениями. К этой же группе можно отне-
Последняя группа отнесена нами к так называемым «местным» пиропам. Обнаружение таких зерен, с нашей точки зрения, имеет важное поисковое значение. Учитывая высокую стоимость прогнозно-поисковых работ, связанных с обнаружением алмазоносных кимберлитов, пока сравнительно редкую встречаемость мелких алмазов в малообъемных пробах и неясное их поисковое значение, находки пиропов ближнего сноса становятся важным аргументом в пользу вывода о перспективности района в плане развертывания более детальных работ по поиску коренных алмазов.
Разбраковку «дальнеприносных» и «местных» пиропов необходимо проводить с применением электронного микроскопа, который
сти и более мелкие индивиды - осколки крупных зерен. Критерием при этом является характер сохранившихся деталей поверхности зерна.
позволяет отчетливо видеть разницу в характере поверхности зерен [5]. При этом желательно учитывать степень сохранности мантийной и гипергенной поверхности зерен пиропов
Отнесение зерен к первому и второму классам сохранности (следы механического износа отсутствуют или первичные поверхности на зерне преобладают) является необходимым условием выделения «местных» пиропов. Однако надежное разделение этих двух групп по описанным ранее критериям иногда невозможно, что также следует учитывать.
Сопоставление данных о находках мелких алмазов в юрских отложениях с данными о встречаемости пиропов в тех же пробах дало неожиданный результат: в пробах с алмазами
Фото 2. Детали поверхности «дальнеприносного» зерна пиропа (размер 0,5 мм)
пиропов значительно меньше. Но этот вывод касается именно «дальнеприносных» индивидов.
Фото 3. Микроскульптура поверхности того же зерна пиропа (х1000)
/
Фото 4. Зерно пиропа из алмазоносной пробы (размер 0,38 мм, район пос. Усть-Черная)
Фото 6. Зерно пиропа с мелкобугорчатой поверхностью (размер 0,5 мм)
Фото 7. Зерно пиропа с характерной микроскульптурой поверхности (размер 0,45 мм)
Фото 8. Характерные треугольные углубления на поверхности зерна пиропа
\ ■ % ' V* ^ * Л • ' - - \ ■ **
-Г V ♦ ■* | . * '■ , ’ -Я. -Ш-
* / ■ * ф'■ *
• | *, W *
« •
15kV Х1,100 Юрт И 11 45 40Ра
Фото 9. Бугорчатая поверхность зерна пиропа (кубоидный тип растворения)
Одной из причин является пониженный выход тяжелой фракции в алмазоносных юрских отложениях. Ранее установлено, что содержание пиропов и выход тяжелой фракции находятся в тесной корреляционной зависимости
[4].
Во всех алмазоносных пробах юрских отложений «местные» пиропы были обнаружены, хотя и в небольшом количестве. Общее число их находок в несколько раз превышает количество найденных мелких алмазов, что подтверждает поисковое значение таких пиропов. При этом предполагается существова-
Библиографический список
1. Морозов Г.Г. Первые находки алмазов на территории платформенной части Пермского края / Г.Г. Морозов, Б.М. Осовецкий и др. // Геология и полезные ископаемые Зап. Урала. Пермь, 2006. С. 6 - 8.
2. Морозов Г.Г. Алмазоносность отложений мезо-кайнозоя на территории платформенной части Пермского края / Г.Г. Морозов, Б.М. Осовецкий и др. // Вест. Перм. ун-та. Сер. Г еология. Пермь,
2006. Вып. 4 (9). С. 49 - 59.
ние парагенетической связи между мелкими алмазами и «местными» пиропами.
Вопрос о первоисточниках мелких алмазов и «местных» пиропов, обнаруженных в среднеюрских отложениях Вятско-Камской впадины, пока остается открытым. Скорее всего, ими являются алмазоносные кимберли-товые тела (или тело), находящиеся на территории Пермского края, Кировской области или Республики Коми. Дальнейшие исследования в этом направлении могут дать ответ на поставленный вопрос.
3. Осовецкий Б.М. К вопросу о стратегии и методике прогнозно-поисковых работ на кимберлиты в восточных районах Восточно-Европей-ской платформы / Б.М. Осовецкий // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Пермь,
2007. Вып. 10. С. 205 - 213.
4. Минералы-спутники алмаза в мезокайнозойских отложениях Кировской области / ред. Б.М. Осовецкий. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 2007. 208 с.
5.Хмельков А.М. Оценка дальности переноса ким-берлитовых минералов при алмазопоисковых работах / А.М. Хмельков // Алмазы и благородные металлы Тимано-Уральского региона. Сыктывкар, 2006. С. 38 - 40.
PYROPES OF JURASSIC DEPOSITS AT THE TERRITORY OF VJATKA-KAMA DEPRESSION
B.M. Osovetskiy
Perm State University, 614990, Perm, Bukirev St., 15. E-mail: [email protected]
Pyrope grains from Middle Jurassic deposits at the territory of Vjatka-Kama Depression are investigated. The main properties of pyropes are described. The clear distinction between pyrope grains transported from far rock sources and that of close sources are marked. The last grains may be used for prospecting of kimberlites.
Key words: pyrope, Jurassic, diamond, prognosis, Perm Region.
Рецензент доктор геол.-минер. наук В.К. Гаранин
