Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2023, T. 510, № 1, стр. 18-24

Докембрийский алмазоносный магматизм локально проявлен в отдельных регионах мира, в частности в Бразилии, Венесуэле, на северо-востоке Канады, во Французской Гвиане, в ЮАР, Западной Австралии, а также Индии. Наиболее актуальный обзор по этой тематике приведен в работе [1]. Относительно ограниченное количество подобных проявлений обусловлено тем, что зачастую древние коренные источники алмазов – тела кимберлитов и лампроитов эродированы в ходе длительной геологической истории, либо перекрыты более молодыми осадочными отложениями. В связи с этим любое новое свидетельство, указывающее на возможность обнаружения докембрийских алмазоносных образований на площади древних кратонов, имеет важное значение не только в плане решения фундаментальных вопросов геологии, но и с точки зрения оценки алмазоносного потенциала той или иной территории.

Для Сибирской платформы предположения о существовании на его площади алмазоносных пород докембрийского возраста были высказаны в работе М.П. Метелкиной и соавт. [2] и в последующем развиты в статье В.П. Афанасьева и Н.П. Похиленко [3]. В этой работе авторы в качестве аргументов в поддержку своей гипотезы используют анализ алмазов из россыпей на севере платформы и допущение о рифейском (1268 ± ± 12 млн лет, Rb–Sr-изохрона по породам в целом [4]) возрасте лампроитов Ингашинского поля (юг Сибирской платформы). Однако рассматриваемые россыпи имеют палеозойский и мезозойский возрасты [3], а лампроиты были образованы не древнее, чем 300 млн лет назад [5]. Таким образом, можно констатировать, что прямые доказательства докембрийского этапа алмазоносного магматизма в Сибири до настоящего времени не были обнаружены.

Ситуация кардинальным образом изменилась после того, как алмазы были найдены в позднедокембрийских терригенных отложениях юга Сибирской платформы, а именно в породах хужирской свиты мотской серии эдиакария. Информация об этой находке алмазов была размещена в открытом источнике, касающемся объектов недропользования, а именно на сайте инвестиционной компании “Респект-инвест”. Как следует из информации о продаже Хужирского месторождения золотоносных конгломератов, в этих грубообломочных отложениях были обнаружены россыпные алмазы. В последующем алмазы Хужирского месторождения были описаны специалистами Иркутского научно-исследовательского института благородных и редких металлов и алмазов (Иргиредмет).

Следует отметить, что это месторождение является уникальным по своей природе и единственным в России, относящимся к нетрадиционному геолого-промышленному типу золоторудных месторождений. Наиболее известным генетическим аналогом Хужирского месторождения в мире является месторождение Витватерсранд, располагающееся в ЮАР, которое, однако, отличается от Хужирского как значительно более древним (архейским) возрастом толщ, вмещающих золотое оруденение, так и своими колоссальными масштабами, а также глобальной ролью в мировой золотодобыче.

С целью определения возрастной позиции алмазосодержащих, золотоносных терригенных отложений хужирской свиты мотской серии юга Сибирской платформы, были выполнены U–Pb (LA-ICP-MS)-геохронологические исследования детритовых цирконов, выделенных из этих осадочных пород. Полученные результаты и их интерпретация представлены в данной статье.

Изученные алмазосодержащие терригенные образования располагаются на площади Булунского блока Шарыжалгайского выступа фундамента Сибирской платформы. Именно в этом районе отмечено присутствие одних из наиболее древних известных в настоящее время в Сибири архейских образований – пород тоналит-трондьемит-гранодиоритовой серии с возрастом 3.30 и 3.25 млрд лет [6]. Непосредственно в районе исследований архейские образования представлены мигматитами, гранито-гнейсами, амфиболитами, гранатовыми амфиболитами, биотитовыми и гранат-биотитовыми гнейсами, на которых с резким угловым несогласием залегают слабоизмененные осадочные отложения неопротерозоя – эдиакария, относящиеся к мотской серии. В строении мотской серии выделяется три свиты (снизу–вверх): хужирская – терригенная (с алмазосодержащими золотоносными конгломератами); шаманская – карбонатно–терригенная и иркутская – преимущественно карбонатная [7]. Основным объектом исследований стали отложения хужирской свиты, разрез которой в пределах Хужирского месторождения начинается с вишнево-серых мелкогалечных золотоносных конгломератов и полимиктовых песчаников с прослоями и линзами алевролитов. Мощность свиты составляет 90–180 м. На прилегающих территориях на породах хужирской свиты согласно залегают карбонатно–терригенные отложения шаманской свиты мотской серии.

До недавнего времени вывод о накоплении отложений мотской серии в эдиакарии принимался на основе межрегиональных стратиграфических корреляций и биостратиграфических исследований [8, 9].

Однако трактовка возрастной позиции шаманской и иркутской свит мотской серии была существенно пересмотрена в последние годы. Так, оказалось, что возраст наиболее молодой популяции циркона в песчанике шаманской свиты составляет 538 млн лет [10], а результаты комплексных исследований пород иркутской свиты позволили надежно обосновать для них раннекембрийский возраст осадконакопления [11].

Принимая во внимание эти новые данные, следует отметить, что в пользу докембрийского (эдиакарского) возраста хужирской свиты указывает не только ее залегание стратиграфически ниже шаманской свиты, но и результаты наиболее современных, детальных исследований Ю.К. Советова [9].

Для того чтобы непосредственно определить максимальный возраст накопления отложений хужирской свиты, из ее разреза непосредственно в районе Хужирского месторождения были отобраны две пробы песчаников (№№ 21163 и 21171) для U–Pb-геохронологических исследований содержащихся в них детритовых цирконов методом LA-ICP-MS.

U–Pb-геохронологические исследования были выполнены в ЦКП “Геодинамика и геохронология” Института земной коры СО РАН (Иркутск) методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией (LA-ICP-MS), используя масс-спектрометр Agilent 7900 с эксимерным лазером Analyte Excite и ячейкой двойного объема HelEx II. Диаметр “пучка” лазера составлял 35 мкм. Цикл измерения состоял из 20 с – фон, 40 с – накопление сигнала, 60 с – продувка перед следующим циклом. Аналитические сигналы редуцированы при помощи программы Iolite 4.0 [12]. Все последующие расчеты и построения диаграмм осуществлены в программе Dezirteer (http://dezirteer.com/) [13]. Выбор “лучшего возраста” и оценка дискордантности осуществлялись в режиме “from lesser error”. Отфильтровывались значения с дискордантностью >5%. Для значений возраста с дискордантностью <5% строилась диаграмма вероятностного распределения возрастов с оценкой максимумов и их процентного вклада в общее распределение. Максимально возможный возраст рассчитывался как взвешенное среднее из не менее трех самых молодых значений возраста (если таких значений меньше трех, программа движется вверх по шкале времени, пока не найдет три или более значения в пределах погрешности измерения). В качестве первичного стандарта использовался циркон 91 500 с возрастом 1065.4 ± 0.3 млн лет [14]. Для проверки качества измерений одновременно с зернами циркона неизвестного возраста проводились измерения вторичных стандартов циркона R33 и Plešovice, по которым получены, соответственно, следующие значения возраста по ²⁰⁶Pb–²³⁸U-отношению – 421.8 ± 4.1 млн лет и 342.7 ± 1.8 млн лет (неопределенности на уровне 95%-ного доверительного интервала). Измеренные значения по стандарту R33 находятся в пределах ~1% аналитической погрешности с рекомендованным значением (419.26 ± 0.39 млн лет [15]), а по стандарту Plešovice – оказались на ~1.6% выше рекомендованного (337.13 ± 0.37 млн лет [16]).

Для циркона из пробы песчаника № 21 163 из 125 проанализированных зерен 104 показали значения с уровнем дискордантности менее 5% в интервале значений возраста от 605 до 3225 млн лет с максимально возможным возрастом осадконакопления 622 ± 6 млн лет (рис. 2 а). На диаграмме относительной вероятности возраста также выделяется 10 максимумов: 625 (15%), 777 (25%), 985 (4%), 1089 (3%), 1419 (3%), 1859 (21%), 2575 (10%), 2743 (13%), 3003 (3%) и 3225 (1%) млн лет.

Рис. 1.

Схема геологического строения южной части Сибирской платформы. 1 – фанерозойский осадочный чехол Сибирской платформы; 2 – Центрально-Азиатский складчатый пояс; 3 – осадочные отложения мотской серии; 4 – позднедокембрийские осадочные отложения южной окраины Сибирской платформы; 5 – белозиминский комплекс неопротерозоя: ультраосновные и щелочные породы; 6 – постколлизионные гранитоиды раннего протерозоя; 7–8 – раннедокембрийские выступы фундамента: 7 – Шарыжалгайский, 8 – Бирюсинский; 9 – раннепротерозойский Урикско-Ийский грабен; 10 – участок работ.

Рис. 2.

Результаты U–Pb-оценки возраста детритовых зерен циркона из проб 21163 (а) и 21171 (б). На диаграммах с конкордиями (слева) размер эллипсов соответствует неопределенности 2σ. Показаны только значения, имеющие дискордантность <5%. На гистограммах и диаграммах относительной вероятности возраста (справа) указаны значения возраста статистически выделяемых пиков. Максимальный возраст осадконакопления рассчитан как взвешенное среднее из не менее трех самых молодых оценок возраста, перекрывающихся своими погрешностями.

Для циркона из пробы песчаника № 21171 из 117 проанализированных зерен 97 показали значения с уровнем дискордантности менее 5% в интервале значений возраста от 604 до 3230 млн лет с максимально возможным возрастом осадконакопления 607 ± 6 млн лет (рис. 2 б). На диаграмме относительной вероятности возраста выделяется 10 максимумов: 615 (9%), 781 (41%), 997 (2%), 1153 (3%), 1567 (2%), 1855 (16%), 2297 (3%), 2541 (17%), 2835 (5%) и 3231 (2%) млн лет.

Сопоставление полученных значений возраста показывает, что для обеих проб распределения значений возраста циркона не отличается между собой, что также подтверждает текст Колмогорова–Смирнова (рис. 3). Для объединенной выборки возрастов выделяются 9 максимумов: 621 (14%), 781 (35%), 1113 (2%), 1421 (2%), 1857 (20%), 2301 (3%), 2553 (13%), 2761 (10%), 3229 (2%) млн лет. При этом максимальный возраст осадконакопления составляет 605 ± 6 млн лет, что соответствует эдиакарию согласно международной стратиграфической шкалы.

Рис. 3.

Кумулятивные кривые распределения оценок возраста для проб 21163 (нижняя кривая) и 21171 (верхняя кривая). 

Таким образом, на основании минимальных оценок возраста циркона в песчаниках хужирской свиты, а также, опираясь на современные стратиграфические корреляции [9], можно констатировать, что возраст хужирской свиты является позднедокембрийским и, соответственно, обнаруженные в ней алмазы поступили в осадочных бассейн из докембрийских алмазосодержащих источников.

В первом приближении значения возраста наиболее молодых зерен циркона близки времени проявления в регионе карбонатитового и щелочно-силикатного магматизма [17]. Второй максимум (780–1000 млн лет) является доминирующим интервалом возраста для породных ассоциаций Тувино-Монгольского композитного террейна Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП) [18], а наиболее древние четыре максимума отвечают возрасту проявления основных магматических и метаморфических процессов в южной части фундамента Сибирской платформы [19].

Потенциально докембрийские алмазосодержащие источники генетически и по возрасту формирования могли ассоциировать с магматическими комплексами позднего докембрия мантийной природы, известными в пределах южной части Сибирской платформы, к которым относятся породы Жидойского (632 ± 2 млн лет) и Белозиминского (643 ± 3 млн лет) массивов [17] (рис. 1). Наличие подобных комплексов позволяет допускать, что параметры геологической среды в пределах рассматриваемого участка фундамента платформы могли обеспечивать возможность проявления здесь родственного этим щелочным образованиям близковозрастного, или более древнего, но, в любом случае, докембрийского алмазоносного магматизма.

Рассматривая возможность поступления алмазов со стороны Центрально-Азиатского складчатого пояса, следует отметить, что в областях ЦАСП (рис. 1), прилегающих к бассейнам накопления отложений мотской серии, не отмечено геологических комплексов архейского возраста, кроме небольшого фрагмента Тувино-Монгольского композитного террейна, а именно Гарганской глыбы. Исходя из этого, согласно правилу Клиффорда [20], комплексы ЦАСП не могли потенциально выступать в качестве вмещающих пород для докембрийских алмазоносных кимберлитов и/или лампроитов, и поэтому породные ассоциации ЦАСП не стоит рассматривать в качестве возможных источников сноса алмазов в отложения хужирской свиты эдиакария.

Оценка перспективности всей мотской серии и ее возрастных аналогов на юге Сибирской платформы на обнаружение в них алмазов предварительно не может оцениваться позитивно, так как в этих отложениях, а именно в породах усть-тагульской свиты Присаянья и ушаковской свиты Прибайкалья, не отмечены ни находки алмазов, ни проявления россыпной золотоносности. Подобное обстоятельство может свидетельствовать о локальном характере обогащения отложений этого возрастного уровня как золотом, так и продуктами разрушения докембрийских алмазоносных образований, проявившемся только лишь в районе развития отложений хужирской свиты на рассматриваемом участке, или вблизи него.

Перспективы обнаружения докембрийских коренных источников алмазов в пределах рассматриваемой территории, как и в целом на юге Сибирской платформы могут быть оценены как достаточно невысокие в связи с тем, что алмазоносные породы, с высокой долей вероятности, могли быть полностью эродированы на протяжении длительной и интенсивной геологической эволюции данной территории.