CC BY
38НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2010, №2
УДК 551.242.51.5.053; 552.086
Якутское погребенное поднятие: инъецированные кимберлиты и их тектоническая рама
В.М. Мишнин, А.П. Андреев, К.А. Бекренев, З.А. Алтухова
Приведены новые данные об условиях локализации перспективного кимберлитового поля (Хом-пу-Майское) во вмещающих породах тектонической рамы (Якутское погребенное поднятие - одноименный архейский кратон).
Ключевые слова: Якутская алмазоносная провинция, Якутское погребенное поднятие, тектоническая рама, структурный контроль.
The article presents new evidence on the conditions of localization ofprospective kimberlite field (Hompu-Maya) in the host rocks of the tectonic frame (Yakutsk buried uplift - titled Archaean craton).
Key words: Yakutsk diamond province, Yakutsk buried uplifts, the tectonic frame, structural control.
Введение
В 2006 г. в статье В.М. Мишнина и В.С. Гри-ненко [1] было показано, что по целому ряду фундаментальных свойств (особенности геологического строения, этапы истории развития, размещение магмоконтролирующих структур и др.) территория Якутского погребенного поднятия (ЯПП) имеет определенное сходство с Ботуобинским поднятием, обладающим крупным потенциалом коренной алмазоносности. Было также сформулировано представление о перспективности использования доюрских протоколлекторов МСА для поисков коренных месторождений алмаза в сочетании с детальной аэромагнитной съемкой и заве-рочным колонковым бурением.
Открытие кимберлитовой трубки Манчары 23 октября 2007 г. в центральной части ЯПП под перекрывающими терригенными толщами нижней юры мощностью около 100 м доказало практическую эффективность выполненного сравнительного анализа. Выявленные магматические проявления, а также прослеженные промежуточные коллекторы тесно адаптированы к элементам вмещающей тектонической рамы, которая контролирует их площадное распространение [2].
Тектоническая рама: компонента «дотру-бочные базиты - алмазоносные кимберлиты»
Аэромагнитная съемка масштаба 1:25000 выявила принципиально новые формы тонкой связи
МИШНИН Виталий Михайлович - д.г.-м.н., гл. геолог комплексной геофизической партии ЦПСЭ ГУГГП РС(Я) «Якутскгеология», e-mail: geopoisk@sakha.ru; АНДРЕЕВ Аркадий Петрович - вед. геолог комплексной геофизической партии ЦПСЭ ГУГГП РС(Я) «Якутскгеология», e-mail: geopoisk@sakha.ru; БЕКРЕНЕВ Константин Алексеевич - начальник комплексной геофизической партии ЦПСЭ ГУГГП РС(Я) «Якутскгеология», e-mail: geopoisk@sakha.ru; АЛТУХОВА Зинаида Андреевна - к.г.-м.н., с.н.с. ИГАБМ СО РАН, e-mail: aaltukhova2003@mail.ru.
кимберлитов с параллельными дайками дотрубоч-ных базитов. В частности, на Лено-Амгинском водоразделе были закартированы местные аналоги (сбросы Мундуруччинский, Дьангыхский, Мыандалахский) магмоконтролирующих разломов Мало-Ботуобинского района (Западный, Центральный, Параллельный, Восточный), которые также «залечены» базитовым расплавом среднепалео-зойского возраста. При таком сопоставлении положение трубки Манчары по отношению к сбросу Мыандалахский аналогично соотношению трубки имени XXIII съезда КПСС с разломом Западный (рис. 1).
В масштабе Якутской кимберлитовой провинции (ЯКП) рассмотренная система параллельных даек базитов является поперечной компонентой, ориентированной с юго-запада на северо-восток Гиперборейского тренда тектонической делимости. Продольный створ тренда ориентирован с северо-запада на юго-восток и пересекает территорию ЯКП по линии Норильск-Мыс Феклистова. Он также инъецирован системой продольных даек дотрубочных базитов повышенной мощности (300-500 м и более), прорывающих кровлю кристаллического фундамента, но не проникающих в осадочный чехол (Тамминская магмоподводящая зона - «магнитные струны» по результатам интерпретации полосовых аномалий наблюденного поля). В менее контрастном виде присутствие продольных даек повышенной мощности, трассирующих створ тренда, зафиксировано также в пределах Накынского и Верхне-Мунского кимберли-товых полей (данные аэромагнитной съемки масштаба 1:200 000).
Пересечением поперечных и продольных даек на территории ЯКП сформирована жесткая бази-товая рама, адаптированная к протяженным син-формам тектонического рельефа. По кровле «карбонатного кембрия» поперечные синформы (Се-
2О1 Ш2СЗ3 си
4 |_Тм 5
Рис.1. Тектоническая рама: компонента «дот-рубочные базиты - алмазоносные кимберлиты». Элементы рамы: 1 - внешняя граница ЯПП; 2 - продольная ось ЯПП (директриса Бо); 3 - поперечная ось ЯПП (траверса Т9); 4 - эпицентр ЯПП; носители параллельных даек дотрубоч-ных базитов: 5 - продольная составляющая - глубинные расколы северо-10 запад - юго-восток створа директрисы (дайки Тамминской зоны - Тм), 6 - поперечная составляющая - межвальные синформы (Северная, Срединная, Южная) - дайки Мундуруччинской (Мн), Дьангыхской (Дн) и Мыандалахской (Мд) зон; носители кимберлитов: 7 - продольная составляющая - магистральный вал директрисы Б0; 8 - поперечная составляющая - Таттинский вал (траверса Т9), Барылайский вал (траверса Т10); 9 - кимберлитовые поля: а - установленное (ХМ - Хомпу-Майское), б - прогнозируемые (Бл - Борулахское, Бр - Барылайское, АС - Арга-Салин-ское); 10 - кимберлитовая трубка Манчары
верная, Срединная, Южная в контуре ЯПП) отделены друг от друга равнозначными, но более узкими антиформами - инъективными валами (траверсами ТГТ ). По этой опорной поверхности продольному створу тренда соответствует крупнейший на Сибирской платформе мегавал (директриса Бо). На отрезке Игарка - о. Бол. Шантарс-кий протяженностью 2000 км он маркирован цепочками кембрийских биогермных и биостромо-вых гряд, образующих в совокупности барьерную систему Западно-Якутский Риф. При таком сочетании син- и антиформ размещение даек базитов и сообществ кимберлитовых тел строго поляризовано по знаку амплитуды вмещающих их тектонических структур. Дайки базитов избирательно группируются в контурах синформ, занимающих доминирующее по площади (до 80% и более) положение, а кимберлиты, в свою очередь, концентрируются в остаточном (15-20%) пространстве занятых карбонатными валами и грядами. Таким образом, в контуре ЯКП остаточная кимберлито-контролирующая решетка принадлежит к диагональному типу и состоит из одного сквозного продольного элемента (директриса Бо) и одиннадцати поперечных элементов (траверсы ТХ-ТХ1). В этой решетке Верхне-Мунское и Накынское поля алмазоносных кимберлитов приурочены к узлам пересечения траверс Т4, Т5 с директрисой Бо. С использованием этого системного свойства в ЦПСЭ ГУГГП РС(Я) «Якутскгеология» в 2004 г.
был разработан прогноз нового кимберлитового поля (Хомпу-Майское) в центральной части ЯПП в качестве вакантной рудоносной ячейки - Бо Т9. В прилегающем пространстве были оконтурены также его менее доступные (по условиям обнаженности) аналоги - Борулахское, Барылайское, Арга-Салинское кимберлитовые поля. На стадии заверки колонковым бурением этот прогноз частично был реализован в 2007 г. (объект Мендский I - 4 тыс. км2) открытием кимберлитовой трубки Манчары.
Петрографические особенности кимберлита трубки Манчары
В приповерхностной части трубки преобладают зеленовато-серые кимберлитовые брекчии с массивной текстурой цемента. Нечетко выраженная брекчиевая текстура (рис.2, А, Б) обусловлена присутствием мелких (2,1х0,7; 2х10 см) ксенолитов осадочных пород (примерно 7-14 об.%) и включений: (в объеме 5-10 %) серпентинитов, слюдитов.
Вкрапленники представлены зернами серпенти-низированного оливина, флогопита, пикроильмени-та, реже граната. Кластопорфировая структура на локальных участках обусловлена высоким содержанием удлиненных обломочных форм вкрапленников - псевдоморфоз серпентина по оливину и флогопита (рис.2,В). В интервалах глубин 121,7 - 124,5 м; 141-146 м залегает брекчия с нечетко выраженной автолитовой текстурой кимберлита-цемента (рис. 2,Г). Удлиненные пластинки слюды размером 0,5х1,0 см, 0,3х0,7 см (5-10 об.%) часто образуют гломеропорфировые срастания. Основная масса породы мелко- микрозернистая (0,05 до 0,1 мм) серпентин-флогопит (хлорит)-апатито-
В Г
Рис. 2. Структурно-текстурные особенности кимберлитовых пород трубки Манчары: А, Б - массивная кимберлитовая брекчия с мелкими ксенолитами (Кс) карбонатных пород и включениями серпентинитов (Сп); В - мелкопорфировый кимберлит с кластопорфировой структурой; Г - кимберлитовая брекчия с нечетко выраженной автолитовой текстурой. Ав - автолит. ядерный; Сп.ол - серпентинизированный оливин; Фл - флогопит; Пил - пикроильменит
12
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2010, №2
вого состава с зернами андрадита. Интерстиции между флогопитом и хлоритом выполнены мелкопластинчатым серпентином с низким (0,005) дву-преломлением. Апатит в виде интенсивно резор-бированных таблитчатых, реже призматических выделений ассоциирует с хромитом, перовскитом, флогопитом. Среди рудных минералов матрикса доминируют агрегаты разноразмерных зерен фер-ришпинелей, магнетита, перовскита. Характерной особенностью состава матрикса кимберлита трубки Манчары является присутствие в основной массе титанистой разновидности андрадита -шорломита и циркелита. Циркелит замещает центральные части зерен перовскита и шорломита. Микроскопическое изучение взаимоотношений минералов показало, что состав первичной породы представлен оливином, пикроильменитом, флогопитом, андрадитом, хромитом, перовскитом, цирконом.
Особенности минералогического состава кимберлита трубки Манчары
Массивная кимберлитовая брекчия, слагающая трубку Манчары, по текстурно-структурным особенностям, составу тяжелой фракции (высокое содержание пикроильменита) имеет сходство с трубками Дальняя, Сытыканская, Удачная-Восточная [3] Далдынского кимберлитового поля (Центральная субпровинция ЯКП). Высокое содержание флогопита в виде макрокрист и мелких пластинок в основной массе сопоставимо с кимберлитовыми породами, слагающими дайки и трубки Восточно-Укукитского поля (Северная субпровинция ЯКП).
Учитывая, что хромиты являются индикатором алмазоносности кимберлитовых пород, проведено сравнение их химического состава из кимберлитов трубки Манчары, алмазоносных кимбер-литовых брекчий трубки Удачная-Западная и неалмазоносных слюдистых кимберлитов Восточ-но-Укукитского поля. Хромиты из кимберлитов трубки Манчары по химическому составу близки таковым из алмазоносных кимберлитов трубки Удачная-Западная. Такие составы характерны для ксенокристаллов хромшпинелидов, попавших в кимберлитовую магму вследствие дробления и дезинтеграции мантийных алмазоносных перидотитов.
Тектоническая рама: компонента «кра-тон- межкратонный пояс»
Кимберлиты трубки Манчары инъецированы в кристаллический фундамент и осадочный чехол крупной (регионального ранга) внутриплатформен-ной структуры положительного знака (ЯПП). С позиции тектоники раннего докембрия ЯПП по ряду ведущих признаков (синформа по кровле Моха в сочетании с антиформой по кровле консолидированной коры, серогнейсовый субстрат метаморфического заполнения и др.) является типич-
ным архейским кратоном. По материалам немногочисленных глубоких скважин в составе фундамента преобладают серые биотитовые и биотит-амфиболовые гнейсы батомгского типа (AR1 -амфиболовая фация) с включением локальных фрагментов зеленокаменных поясов субганского типа (AR2-PR1 - биотитовая фация). Межкратон-ные пояса (дизъюнктивная рама кратонов) выполнены метатерригенными и метавулканогенными линейно-дислоцированными сериями удоканского (PR1) и улканского (PR12) типов. Эти же слабо метаморфизованные образования, но залегающие уже субгоризонтально, участвуют в заполнении эпикратонных мульд, представляющих по своей тектонической сущности реликты проточехла Якутского кратона. Метаморфические серии, образующие кристаллическую кору кратона, имеют северо-западное направление, согласное с простиранием директрисы Do Гиперборейского тренда. Тем не менее, внешний контур Якутского кратона не согласован с этим простиранием. В плане рассматриваемый кратон имеет вид правильной ортогональной ячейки (рис.3).
Боковые стороны последней подчинены географической системе координат - ориентированы в широтном (продольном) и меридиональном (поперечном) направлениях. Это обстоятельство подтверждает мнение австралийского геофизика Ф. Стейси [4] о том, что архейский кратон является элементарной структурной ячейкой литосферы древних платформ и континентов. На примере одной из таких ячеек (Якутский кратон) видно, что её продольные стороны ограничены Палео-Алдан-ским и Учуро-Майским, а поперечные - Кетемен-ским и Эльдиканским межкратонными поясами. Тем не менее, внутрикратонные седиментные мульды (всего 4) четырех архейских кратонов ЯКП сгруппированы в единую тектоническую зону северо-западного направления, конформно встроенную в створ директрисы Do. В конце раннего протерозоя в седиментное заполнение мульд произошло внедрение гигантских расслоенных базит-гипербазитовых абиссолитов типа Садбери (7), Бушвельд (1) и Великая Дайка Родезии (1). По
Рис.3. Тектоническая рама: компонента «кратон - межкратонный пояс»: 1 - архейские кратоны. Объект исследования Якутский кратон (Як), соседствующие кратоны: ЗА -Западно-Алданский, ВА -Восточно-Алданский; 2 - межкра-тонные пояса: Кт - Кетеменский, Бр - Березовский, Эл - Эльдикан-ский, ПА - Палео-Алданский, УМ - Учуро-Майский; 3 - надвиговые ограничения кратонов; 4 - ким-берлитовая трубка Манчары
01 02 03 04
аналогии с эпикратонными мульдами других материков можно предположить, что их седимент-ное заполнение специализировано на металлоносные конгломераты и сланцы, а внедрившиеся в это заполнение расслоенные абиссолиты несут суль-фидно-медно-никелевые руды, хромиты с сопутствующими платиноидами и золотом.
В контуре Сибирской платформы ротационным режимом нашей планеты кратоны сгруппированы в продольные (всего 4) и поперечные (всего 5) ряды. В этой системе геоблоковых структур Якутский кратон приурочен к узлу пересечения третьего продольного и пятого поперечного рядов. Поэтому в соответствии с правилом Клиффорда его таксономический индекс может быть обозначен сочетанием ц3л5, где ц - географическая широта, л - географическая долгота. Такое сочетание соответствует вакантной рудоносной ячейке в ранге обособленного рудно-россыпного района (Центрально-Якутский) или субпровинции ЯАП (Южная). В Северном полушарии ортогональная решетка, нормирующая распределение архейских кратонов, известна под названием Атлантического тренда тектонической делимости. Действие последнего распространяется также на конфигурацию (в виде правильных прямоугольников) всех материковых платформ полушария и определяет их группирование в пояс Лавразия. Ортогональная делимость кристаллического фундамента транслируется в осадочный чехол по прямой морфологической зависимости. Поэтому во внешней раме Якутского кратона над межкратонными поясами были заложены древние (рифейские) и молодые регенерированные (среднепалеозойские) авлакогены, а над его ядром формировался региональный тектонический свод (Якутский). На мезозойском этапе своего развития он был со структурным несогласием перекрыт терригенными образованиями юры и среди тектонической номенклатуры Сибирской платформы известен как Якутское погребенное поднятие.
В пределах ЯПП кимберлитовмещающим является вендско-кембрийский структурный ярус (мощность до 2 км), ограниченный снизу кровлей кристаллического фундамента, а сверху подошвой мезозойского структурного яруса. Он состоит из трех трансгрессивных ритмоциклитов. Каждый циклит начинается терригенными отложениями, которые по вертикали постепенно сменяются тер-ригенно-карбонатными, а затем карбонатными (с включениями органогенных построек и битумных стяжений) образованиями. В сводном литостра-тиграфическом разрезе подводящая субцилиндрическая «ножка» трубки Манчары прорывает усть-юдомскую (18-60 м), затем пестроцветную (124 м), иниканскую (10-60 м) свиты, а её чашеобразный «раструб» локализован в усть-ботомской (450-500 м) свите.
Тектоническая рама: компонента «кольцевая структура - подводящий радиальный канал»
На конкретном примере (трубка Манчары во вмещающих породах Хомпу-Майского кимберли-тового поля) впервые для территории ЯКП раскрыта ведущая роль кольцевой структуры особо большой размерности и сверхглубокого заложения (астенокон Хатылыма) в локализации скоплений трубок по центробежному типу. Хомпу-Майс-кое кимберлитовое поле находится не только в срединной части архейского кратона, но и одновременно принадлежит эпицентру кольцевой структуры, вписанной в периметр кратона. Юго-восточный сегмент кольцевой структуры впервые был выделен В.С. Гриненко в 1982 г. по материалам мелкомасштабных телевизионных и космических снимков. Затем этот структурный элемент на основе использования данных гравиметрической съемки масштаба 1:200 000 был расширен до полукруга, диаметр которого имеет субмеридиональное простирание В подъюрском разрезе «полукруга» с запада на восток наблюдается ритмичное чередование следующих анти- и синформ амплитудой первые сотни метров: Центральное поднятие (Мендский купол-поперечник 70 км)>Суоль-ский субкольцевой желоб (поперечник 45 км)>Бо-рулахский субкольцевой вал (поперечник 20-25 км)> дуговой вал Толон (поперечник 50 км)>крае-вая моноклиналь (поперечник 125 км). В этой системе Хомпу-Майское кимберлитовое поле приурочено к неглубокой остаточной тектонической просадке на вершине Мендского купола (рис.4).
Рис.4. Тектоническая рама: компонента «кольцевая структура - подводящий канал». 1-8 - концентрические элементы кольцевой структуры: 1 - анклав «кальдера Сотто», 2 -просадочная седловина на вершине купола, 3 - Менд-ское купольное поднятие, 4 - Суольский субкольцевой желоб, 5 - Борулахс-кий субкольцевой вал,
6 - дуговой вал Толон,
7 - внешняя граница асте-нокона Хатылыма (телескопированный тектоноконцентр Центрально-Якутский): а - по материалам дистанционных космических снимков и геофизическим данным, б - по результатам экстраполяции, 8 - подводящий фидерный канал «мантия -осадочный чехол» по результатам геолого-геофизического профильного моделирования; 9-11 - кольцевые ЩУК: 9 - плутоны кластера Менд, 10 - прочие плутоны ЩУК, 11 - массив нефелиновых сиенитов типа Хибин (Тл - Толонс-кий); 12 - кимберлитовая трубка Манчары
ЕЗ^ ЕЗ^ ВЗ^ ВЗб
18 Г^9 1^10011012
7
14
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2010, №№2
На его южном склоне находится кластер Менд, в котором компактно (600 км2) размещены пять (Кеджиге, Северо-, Западно- и Южно-Дьангых-ский, Мендский) редкометалльных массивов типа Томтор с карбонатитовым ядром поперечником до 15-18 км. К востоку от Суольского вала начинается область широкого площадного развития щелочно-ультраосновных комплексов (ЩУК) центрального типа различной размерности (от 5-10 км до 40-50 км в поперечнике). Примечательно, что их основная часть тяготеет к гребню Бору-лахского вала на отрезке протяженностью 250 км. Этот вал служит восточным ограничением крупной чашеобразной депрессии (поперечник 230 км), в днище которой по предварительным данным могли сохраниться реликты вулканогенно-осадоч-ных пород среднего палеозоя. С учетом этого обстоятельства депрессии присвоено название «кальдера Сотто» (по наименованию массива ЩУК, погребенного под юрскими отложениями у пос. Соттинцы).
Таким образом, в центробежном распределении магматических тел астенокона Хатылыма последовательно участвуют: а) потенциально-алмазоносные кимберлиты, б) редкометалльные карбонатиты, в) зональные ЩУК с нефелин-сиенитовой оторочкой. По результатам геолого-геофизического моделирования сводный вертикальный разрез рассматриваемой структуры содержит три тектонических элемента: а) сводовое поднятие по кровле кристаллического фундамента и нижнего горизонта осадочного чехла, б) подсво-довую мантийную «воронку», достигающую своим днищем подлитосферные горизонты мантии на глубинах 250-300 км, в) узкий субцилиндрический подводящий канал, ориентированный по радиусу Земли. Подобные структуры отнесены Л.И. Красным [5] к особому фидерному классу (фидер -канал, питатель, кабель, проводник).
Применительно к Якутскому сводовому поднятию рассмотренной выше астенокон Хатылыма является лишь внутренней частью более крупного Якутского телескопированного тектоноконцен-тра. Понятие «телескопированный» в данном случае указывает на способность оруденения мигрировать по вертикали из кристаллического фундамента в перекрывающий платформенный чехол с обязательным сохранением материнской рудно-геохимической специализации. Это свойство, в конечном итоге, привело к формированию в створе директрисы двухъярусного («кристаллический фундамент - осадочный чехол») потенциально рудоносного суперпояса Западно-Якутский Риф. Фундамент пояса объединяет пять тектоноконцен-тров (с северо-запада на юго-восток) - Нориль-
ский, Джарский, Тюнгский, Центрально-Якутский, Омнинский. Заключенные в них гигантские расслоенные базит-гипербазитовые абиссолиты (всего 9) несут богатую сидерофильную металлогению (Fe, Cr, Co, Cu, Ni, Pt). В осадочном чехле локализовано регенерированное в среднем палеозое оруденение - вкрапленные полиметаллические руды в рифовых постройках, алмазоносные кимберлиты, редкометалльные карбонатиты, апа-титоносные нефелиновые сиениты. Свое название «Западно-Якутский Риф» суперпояс получил не только потому, что здесь широко развиты рифовые гряды и биогермные постройки нижнего кембрия, но и из-за того, что в нелинейной металлогении понятие «риф» означает богатую рудную залежь большой латеральной протяженности (Риф Меренского, Доминион Риф, Банкет Риф).
Таким образом, уникальность тектонического положения ЯКП состоит в том, что она не является изолированным минерагеническим таксоном, а служит составным элементом гораздо более крупного потенциально рудоносного суперпояса Западно-Якутский Риф. Полная фигура аппроксимации внутреннего устройства провинции - это диагональная решетка из одной продольной (директриса Do) и одиннадцати поперечных (траверсы Т1-Т11) структурно-минерагенических зон [6]. По периметру фигура ограничена равнобедренным треугольником, основанием которого служат Ниж-не-Ленский кембрийский риф, Анабаро-Синский синхронный барьерный риф, а вершиной - кольцевой массив с дунитовым ядром Горное Озеро.
Литература
1. Мишнин В.М., Гриненко В. С. Каменноугольные отложения Алданской антеклизы - ключевое звено системы «протоколлектор - коренной источник алмаза» // Наука и образование. - 2006. - № 4 (44). - С. 14—19.
2. МишнинВ.М., ГриненкоВ.С. Новые представления о реликтах каменноугольных отложений бассейна р. Амга - новый пролонгирующий фактор методики поисков коренных месторождений алмаза на закрытых территориях (Центральная Якутия) // Вестник Воронежского государственного университета. Серия Геология. -2006. - № 1. - С. 108-113.
3. Алтухова З.А. Автолитовые кимберлитовые брекчии Якутии. - Якутск, 1990. - 218 с.
4. Стейси Ф. Физика Земли. - М.: Мир, 1972. - 191 с.
5. Красный Л.И. Восходящие глубинные и близпо-верхностные структуры и связанная с ними минераге-ния // Отечественная геология. - 2000. - №6. - С.23-28.
6. Мишнин В.М. Главная фигура аппроксимации полного ареала размещения кимберлитов и родственных им пород востока Сибирской платформы // Геология, закономерности размещения, методы прогнозирования и поисков месторождений алмазов. - Мирный, 1998. -С. 274-277.
