Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2021, T. 497, № 1, стр. 55-60

На Тимане одним из наиболее перспективных на обнаружение алмазоносных коренных источников считается район Четласского поднятия. Это связано с находками минералов-спутников алмаза и самих зерен алмазов в современном аллювии р. Косью и установлении прямых признаков кимберлит-лампроитового магматизма (работы 60–70-х годов прошлого столетия, связанные с именами Ю.П. Ивенсена, Б.А. Малькова, М.И. Осадчука, Ю.Д. Смирнова, В.Г. Черного и многих других геологов [1]). К сожалению, последующие годы не привели к открытию алмазоносных кимберлитов и с 2002 г. на Четласском поднятии и в целом на Тимане поисковые работы на алмазы были полностью прекращены.

В 2017 г. на основании анализа имеющейся геолого-геофизической информации и результатов дешифрирования космических снимков с использованием методики, разработанной во ВСЕГЕИ [2], в слабо изученной юго-западной части Четласского поднятия были установлены кольцевые структуры [3]. Они имеют зональное концентрическое строение, обладают симметрией центрального типа, выраженной наличием в их центральной части фигуры, близкой к кругу, диаметром до 1000 м, а также другими дешифровочным признаками, определенными для выделения тел трубочного типа – трубок взрыва, согласно вышеуказанной методики ВСЕГЕИ.

В дочетвертичном геологическом разрезе этого района принимают участие верхнепротерозойские и верхнепалеозойские терригенно-карбонатные отложения, в терригенной части которых встречаются прослои туфов, туффитов и основных вулканитов. Магматические образования на рассматриваемой территории объединяются в следующие комплексы: позднерифейский метадолеритовый, позднерифейско-вендский щелочно-ультрабазитовый, позднедевонский долерито-базальтовый и раннепермский высококалиевых трахитов (рис. 1).

Рис. 1.

Схема расположения кольцевых структур в юго-восточной части Четласского поднятия (Средний Тиман). Составлена по материалам геологических съемок с учетом данных дешифрирования космоснимков. 1–3 – условные обозначения к врезке: 1 – мезо-кайнозойский платформенный чехол; 2 – палеозойские комплексы; 3 – докембрийские комплексы. Квадратом выделена юго-восточная часть Четласского поднятия. 4–16 – условные обозначения к схеме: 4 – пермские отложения, нерасчлененные (известняки, доломитизированные известняки и доломиты); 5 – каменноугольные отложения, нерасчлененные (известняки, доломитизированные известняки и доломиты); 6 – верхнедевонские отложения, нерасчлененные (песчаники, алевро-глинистые сланцы, туфы); 7–8 – отложения верхнего рифея: 7 – быстринская серия (доломиты, доломитовые известняки, в нижней части разреза – маломощные (до 3 м) согласные тела метатуфов и метатуффитов основного состава); 8 – четласская серия (хлорит-серицит-кварцевые сланцы, алевросланцы, алевролиты, кварцитопесчаники и кварциты); 9–12 – магматические комплексы: 9 – раннепермский высококалиевых трахитов; 10 – позднедевонский долерито-базальтовый; 11 – позднерифейско-вендский щелочно-ультабазитовый; 12 – позднерифейский метадолеритовый; 13 – геологические границы: а – границы стратиграфических подразделений и интрузивных тел, б – разрывные нарушения; 14 – известные находки алмазов: а – в современных аллювиальных отложениях, б – в щелочных ультраосновных породах; 15 – кольцевые структуры (показаны вне масштаба); 16 – участки опробовательских работ (звездочкой показано местоположение пробы с зерном алмаза). Цифрами обозначены группы кольцевых структур (1 – Мезенская, 2 – Увьюская, 3 – Ворыквинская) и одиночные кольцевые структуры (4 – Бобровская, 5 – Кипрейская).

Выделенные нами кольцевые структуры (рис. 1) по условиям локализации объединяются в три группы: Мезенскую, Увьюскую и Ворыквинскую. Кроме того, установлены одиночные кольцевые структуры: Бобровская и Кипрейская. Учитывая различную геологическую позицию кольцевых структур, можно предположить, что их образование связано с разновозрастными геологическими объектами. При этом кольцевые структуры юго-западной окраины Четласского понятия (Мезенская, Увьюская и Кипрейская) полностью находятся в области распространения верхнедевонских отложений, что определяет нижний возрастной рубеж образования предполагаемых трубчатых тел, сформировавших эти структуры как позднедевонский. С целью оценки перспектив одной из групп кольцевых структур – Увьюской – было выполнено шлиховое опробование современных русловых отложений. Всего было отобрано 16 проб объемом от 8 до 15 л каждая, в том числе 14 проб из русловых отложений р. Увью и ее притоков (рис. 1, участок А) и 2 пробы из русловых отложений безымянного ручья в районе местечка “Избы Озерки” (рис. 1, участок Б). В тяжелой фракции установлены гранаты разного состава, ставролит, амфиболы, кианит, моноклинные и ромбические пироксены, эпидот, ильменит, рутил, циркон, хромшпинели, благородная шпинель, корунд, апатит, бадделеит, лопарит, вюстит, перовскит, титанит, пирит, халькопирит, самородное золото.

Во всех пробах среди гранатов были выявлены разновидности пиропового состава. В одной из них, отобранной в пристрежневой части р. Увью и наиболее богатой пиропами (22 зерна), обнаружено зерно алмаза.

Лабораторные исследования минералов проводились на базе ЦКП “Геонаука” Института геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН.

В данной статье дана характеристика пиропа как основного минерала-спутника алмазов и найденного зерна алмаза.

Пиропы характеризуются лиловым цветом с широкой гаммой оттенков. Механический износ первичной поверхности, как показатель удаленности от коренного источника, у данных пиропов разный. Отмечаются острореберные индивиды с криволинейными поверхностями и зерна округлой, овализированной формы, имеющие зеркальный блеск поверхности. Предполагается, что овализация граната с образованием разных по форме зерен (от шарообразных до уплощенных овальных) может происходить при оплавлении в результате взаимодействия минералов с кимберлитовым расплавом [4]. Среди пиропов встречаются зерна со специфичной механически неизношенной скульптурой поверхности (черепитчатой, бугорчато-пузырчатой и т.п.). Есть также индивиды с выраженным экзогенным механическим износом ребер и поверхности.

Пересчет данных микрозондового анализа показывает, что в пиропах содержание пиропового минала составляет 63–84 мас. %. Подавляющая часть изученных пиропов относится к лерцолитовому парагенезису (рис. 2). Составы двух гранатов находятся в поле верлитового парагенезиса. Несколько зерен локализовались в дунит-гарцбургитовом поле. Один состав граната оказался в поле стабильности алмаза. В пиропах установлены минеральные микровключения хромшпинелей и пироксена (энстатита).

Рис. 2.

Составы хромсодержащих пиропов: 1 – р. Увъю и ее притоки, 2 – безымянный ручей в местечке “Избы Озерки”. Поля пироповых гранатов различных парагенезисов на диаграмме Н.В. Соболева [5]: W – верлиты; L – лерцолиты; H – дуниты и гарцбургиты.

Алмаз (размер зерна 0.4 × 0.3 × 0.1 мм) был выявлен при осмотре тяжелой немагнитной фракции концентратов шлиховых проб под бинокулярным микроскопом МБС-9 с ультрафиолетовой подсветкой. Он имеет вид уплощенного сростка с различимыми гранями октаэдра, осложненного поверхностями совместного роста с другими минеральными зернами, которые к настоящему времени не сохранились (рис. 3). На сторонах алмаза видны треугольные октаэдрические грани, обрамленные ростовыми ступенями и комбинирующие с гранями других простых форм. На одной из сторон хорошо заметен блочный характер алмаза (рис. 3, 1). Нарастающие друг на друга слои грани октаэдра в ряде случаев имеют правильные пилообразные границы (рис. 3, 2–3). Поверхности граней гладкие. В одном месте наблюдается механическая выбоина с характерной раковистой поверхностью усталостного излома (рис. 3, 4).

Рис. 3.

Изображения морфологии алмаза. 1–2 – в оптическом микроскопе NikonEclipse LV100ND (1 – в отраженных лучах, 2 – режим просвечивания); 3–4 – в электронном микроскопе Tescan VEGA 3 LMN (вторичные электроны): 3 – общий вид, 4 – детализация.

Структурная принадлежность минерального зерна к алмазу была подтверждена при помощи спектроскопии комбинационного рассеяния (КР). На спектре КР алмаза (λ_возб = 633 нм) хорошо виден интенсивный диагностический пик 1332 см^–1 основного КР-активного колебания, а также слабые пики 1724, 3317, 4772 см^–1 (рис 4, 1).

Рис. 4.

Спектры алмаза (300 K): 1 – спектр КР (λ_возб – 633 нм), 2 – суперпозиция спектров КР и лазерной люминесценции (λ_возб – 488 нм).

Выявленные у изучаемого минерального зерна структурные характеристики, полученные при помощи рентгенофотометрического монокристального метода Дебая–Шеррера, демонстрируют характерные для алмаза рефлексы отражающих плоскостей (hkl) с соответствующими межплоскостными расстояниями D_hkl (Å): 2.059 (111), 1.266 (220), 1.076 (311). На дебаеграмме видны штрихи, указывающие на наличие блочности (текстурированности) у алмаза.

Спектры алмаза (λ_возб = 488 нм, 300 K) представляют собой суперпозицию спектров КР и лазерной люминесценции (ЛЛ). К спектру КР относится узкий пик 522 нм (1322 см^–1), связанный с основным колебанием алмаза (рис. 4, 2). В наложенном на него спектре ЛЛ фиксируется H3-система со слабой бесфононной линией 504 нм и модами фононных повторений, принадлежащие азотному H3-дефекту структуры минерала.

Результаты дешифрирования космических снимков, полевых работ и лабораторных исследований приводят к следующим выводам.

1. Основная часть кольцевых структур, которые могут быть связаны с магматическими телами трубчатого типа, расположена в областях распространения верхнедевонских отложений, что определяет нижний возрастной рубеж образования формирующих их объектов как позднедевонский, т.е. аналогичный возрасту кимберлитов Архангельской алмазоносной провинции.

2. В шлиховых пробах установлен минерал-спутник алмаза – хромсодержащий пироп. Около 20% зерен этого минерала (в том числе, в пробе из аллювия р. Увью с максимальным количеством пиропов и кристаллом алмаза) обладают высокой сохранностью реликтовых эндогенных поверхностей, что свидетельствует о близости их коренных источников сноса.

3. Находка алмаза и установленные признаки формирования ореолов минералов-спутников алмазов в русловых отложениях р. Увью и других водотоков, проявленные повышенными содержаниями зерен пиропа в пробах, открывают перспективы обнаружения источников алмазов (возможно, кимберлитовых тел) в районе развития Увьюской группы кольцевых структур.