Геоморфология и палеогеография, 2020, № 3, стр. 20-30

ВВЕДЕНИЕ

Территория исследований расположена в Белорецком районе Республики Башкортостан – в горной части западного склона Южного Урала. Для севера региона в пределах Башкирского поднятия, Уралтауского антиклинория и Зилаирского синклинория (массивы Крака) (рис. 1, 2), входящих в геоморфологические районы приподнятых горных массивов и остаточных гор западного склона Южного Урала, характерен низкогорный и среднегорный рельеф, включающий хребты и вершины с абс. отметками до 1271 м. К югу от широтного участка долины Белой рельеф становится плоскогорным – это косоприподнятый пенеплен Зилаирского плато [1] с характерными сглаженными формами рельефа с абс. отметками 600–700 м.

Рис. 1.

Схема тектонического районирования горной части Башкирского Урала (по [2] с дополнениями). I – Башкирское поднятие; II – Зилаирский синклинорий; III – Уралтауский антиклинорий; IV – Магнитогорский синклинорий: IV₁ – Сакмаро-Вознесенская зона, IV₂ – Ирендыкское поднятие, IV₃ – Восточно-Магнитогорская зона. 1 – зоны разломов (а – глубинные, б – второстепенные, в – северо-западные линеаменты по [3]); 2 – Бельская межгорная депрессия; 3 – Прибельская россыпная зона; 4 – участки геологических разрезов палеодолины реки Белой, приведенные или упомянутые в тексте, и их названия (1 – Кужа-Байда, 2 – Верхняя Мата, 3 – Укшук, 4 – Ятва, 5 – Бурзян); 5 – местоположение типовых профилей горной части Башкирского Урала.

Рис. 2.

Типовые субширотные профили горной части Башкирского Урала (по [4] с изменениями). Уровни денудационной планации: 1 – домиоценовый, 2 – неогеновый, 3 – домиоценовый, приподнятый в четвертичное время; 4 – уровни гольцовой планации; 5 – неотектонические поднятия Кракинских массивов; I–VII – террасы р. Белой.

Крупные геоструктуры (мегаблоки) горной части Южного Урала, такие как Башкирское поднятие, Уралтауский антиклинорий и Зилаирский синклинорий сочленяются по долгоживущим шовным зонам рифейского заложения – Зюраткульской и субпараллельным ей тектоническим нарушениям, по которым заложилась хорошо выраженная в современном рельефе Бельская межгорная эрозионно-структурная депрессия (МД). Бельская МД имеет двухъярусное строение: это широкая корытообразная палеодолина (палео-Белая) со значительным участием карстующихся карбонатных пород и врезанная в нее современная, местами имеющая вид каньона долина р. Белой. К средней части Бельской депрессии (от г. Белорецка до широтного колена р. Белая) приурочена Прибельская россыпная зона (РЗ) (см. рис. 1).

Основными объектами исследований являются россыпные месторождения золота Прибельской РЗ в бассейне верхнего течения р. Белой. В задачу работы входило определение условий формирования и сохранности россыпей золота в эрозионно-карстовых впадинах Бельской депрессии, в том числе восстановление палеогеоморфологической обстановки с выделением основных этапов формирования рельефа, планово-вертикальных перестроек палеогидросети, характера залегания продуктивных пластов и морфологии золота.

Методика работ заключалась в сборе и изучении материалов предшественников и анализе топографической основы, дешифрировании разномасштабных аэро-, фото- и космоснимков с выделением разновозрастных надпойменных террас. Выделялись диагональные неотектонически активные линеаменты. Для Приполярного, Северного и Южного Урала установлена благороднометалльная специализация мест их пересечения с субмеридиональными долгоживущими тектоническими нарушениями [3]. К таким узлам с повышенной трещиноватостью и проницаемостью приурочен и наиболее глубокий погребенный карст [4, 5].

В 1989–1990 гг. автором выполнено геолого-геоморфологическое маршрутное обследование территории Прибельской россыпной зоны. В полевых маршрутах были опробованы террасы, в том числе в местах выходов базальных валунно-галечных приплотиковых отложений на поверхность. Хорошие результаты опробования на россыпное золото, как правило, показывали участки разрезов цокольных террас с превышением над урезом воды от 30 до 120 м. Позднее, в 1998 г., были обобщены материалы работ предшественников, проведена геолого-экономическая оценка прогнозных ресурсов россыпного золота. Для более полного раскрытия условий локализации россыпей территории исследований рассмотрены особенности залегания высокопродуктивных косых пластов и проявления мезо-кайнозойской тектоно-магматической активизации в наиболее изученных эрозионно-структурных депрессиях других рудно-россыпных районов Урала.

Возраст Бельской МД определяется по сохранившимся в карстовых впадинах осадкам. Наиболее древние из них вскрыты (рис. 3) в северной части депрессии в 7 км к юго-западу от поселка Тирлянский в приустьевой части долины р. Верхняя Мата, левого притока р. Белой. Здесь, в эрозионно-карстовой впадине, сформировавшейся в тектонически ослабленной приконтактовой зоне известняков и сланцев, на глубине 78 м скважиной вскрыт пласт бурых углей сильно песчанистых с мелкой щебенкой и галькой кварца и сланцев (до 5%) мощностью 7.7 м. Они перекрыты пачкой озерных глин мощностью 30.3 м темно-коричневых, желтоватых глин с прослоями темно-серой и черной глины с обуглившимися растительными остатками, с мелкой хорошо окатанной галькой кварца диаметром 2–3 см, свидетельствующих об озерных слабопроточных условиях их накопления. Возраст угленосных отложений по комплексу спорово-пыльцевых спектров определен Н.Н. Сиговой как эоцен-олигоценовый [6]. Перекрывается угленосная пачка средне-верхнемиоценовыми озерными темно-серыми и пестроцветными глинами мощностью 13 м. Выше залегают верхнемиоценовые пролювиальные глины со щебнем (до 20%) и базальным валунно-галечным прослоем мощностью 8.3 м. Завершают разрез средне-верхнеплиоценовые пролювиальные и аллювиально-делювиальные глины пестроокрашенные с щебнем и валунами кварцитов, кварца, сланцев общей мощностью более 15 м.

Рис. 3.

Геологический разрез палеодолины р. Белой на участке Верхняя Мата (по [5]). 1 – суглинки; 2 – глины; 3 – алевриты; 4 – бурый уголь с примесью песка; 5 – пески гравийные; 6 – галечники валунные; 7 – щебень; 8 – кора выветривания; 9 – известняки; 10 – сланцы слюдисто-кварцевые; 11 – разломы; 12 – скважина (199 – ее номер, 86.6 – глубина, м); 13 – участки с весовыми содержаниями золота (на рис. 4); 14 – стратиграфические индексы кайнозойских и четвертичных отложений, в том числе нерасчлененных (на рис. 4): N_1–2 – миоцен-плиоценовые, N₂–I – плиоцен-нижненеоплейстоценовые, E–I – эоплейстоцен-нижненеоплейстоценовые, III–IV верхненеоплейстоцен-голоценовые.

В другом разрезе, в 28 км выше по течению р. Белой в ее палеодолине в прустьевой части руч. Кужа-Байда в эрозионно-карстовых впадинах глубиной до 69 м скважинами также вскрыты озерно-аллювиальные и озерные глины с пачками бурого угля (мощностью до 16 м), но с более молодыми, миоценовыми, спорово-пыльцевыми спектрами (определения Н.Н. Сиговой). Сведения о золотоносности вскрытых в верховье р. Белой осадков в эрозионно-карстовых впадинах эоцен-миоценовых палео-врезов отсутствуют.

В 25 км ниже по течению от этих разрезов в приустьевой части р. Укшук (лев. притока р. Белой) в северной части Прибельской РЗ в карстовых впадинах поисковыми скважинами Государственного геологического предприятия (ГГП) “Зеленогорскгеология” на глубине до 37 м вскрыты миоценовые золотоносные белоцветные галечники.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Прибельская РЗ приурочена к зоне сочленения Башкирского поднятия и Зилаирского синклинория, наследуемой Бельской МД. Карстообразование в Бельской депрессии с формированием эрозионно-карстовых впадин наиболее интенсивно проявилось на Укшукском и Ятвинском россыпепроявлениях в северной части Прибельской РЗ и на Бурзянском россыпепроявлении в ее южной части. Эти участки россыпепроявлений приурочены к узлам сопряжения субмеридиональных глубинных разломов (см. рис. 1) с неотектонически активными северо-западными линеаментами [3].

Краткая характеристика россыпей золота Прибельской россыпной зоны приведена по [7] с изменениями.

Укшукское россыпепроявление расположено на юго-восточной окраине г. Белорецк на левобережной цокольной террасе палео-Белой. Поисковыми работами 1990–1992 гг. ГГП “Зеленогорскгеология” в пределах эрозионно-карстовой депрессии шириной более 5 км, освоенной палеодолиной р. Белой, вскрыты миоцен-плиоценовые аллювиальные отложения, представленные тремя пачками желто-белых песчано-гравийных и валунно-галечных отложений. Вверх по разрезу каждая пачка замещается песками и глинисто-песчаными отложениями и завершается горизонтом глин с примесью песка, гравия и гальки. Мощность отложений 20–30 м. В тяжелой фракции шлихов преобладает ильменит (30–90%), часто присутствуют рутил, циркон, хромит. Характерна неравномерная золотоносность аллювия: от 0–20 мг/м³ до 900–1100 мг/м³. В пределах Укшукского россыпепроявления, локализованного в эрозионно-карстовых впадинах, выделяются золотоносные струи мощностью 0.5–1.5 м, редко до 4–13 м, шириной от 40–80 м до 120–150 м. Струи прослеживаются на глубине от 6–10 м до 25–37 м, их протяженность до 1–6 км.

Ятвинское россыпепроявление расположено в 16 км к юго-западу от г. Белорецк на левобережной цокольной террасе палео-Белой у впадения р. Ятвы в Белую. В 1992 г. поисковыми работами по линии скважин на протяжении 3 км вскрыты аналогичные укшукским разрезам неогеновые глубокозалегающие (до 30 м) отложения в карстующемся плотике. Из 35 скважин в шести определены знаковые содержания золота, в двух скважинах содержания составили 33 и 42 мг/м³ на пласт мощностью 1.5 и 0.5 м.

Долина р. Белой ниже выхода из Белорецкой впадины к югу от вышеописанных россыпепроявлений сужается и имеет значительно более выраженное двухъярусное строение (рис. 4). Глубина эоплейстоцен-ранненеоплейстоценового врезания в древнее корытообразное днище палеодолины шириной от 2 до 3–5 км изменяется от 30–55 м у г. Белорецк до 100–120 у с. Старосубхангулово и до 180–210 м у выхода реки из передовых хребтов Башкирского поднятия.

Рис. 4.

Схематический геологический разрез палеодолины реки Белой на Бурзянском участке (по материалам “Зеленогорскгеология” с изменениями). Усл. обозначения см. рис. 3.

Бурзянское (Каройское) россыпепроявление расположено на правой высокоцокольной террасе неогеновой палеодолины р. Белой в 3 км к юго-западу от с. Старосубхангулово. Превышение поверхности террасы над урезом воды составляет 110–140 м. Россыпепроявление выявлено поисковыми работами 1990–1992 гг. Установлена непромышленная золотоносность, выделены струи с содержанием выше 60 мг/м³. Россыпепроявление приурочено к полигенным неогеновым отложениям, достигающим в карстовых впадинах мощности более 28 м. Преобладают песчано-гравийно-галечные, валунно-галечные и глинисто-песчано-гравийно-галечные аллювиальные отложения кварц-кварцитового состава. Первые имеют преимущественно белоцветную окраску, вторые – желто-бурую и пестроцветную. Золотоносность отложений неравномерная, содержание по пробам достигает 250–519 мг/м³. Ширина струй с содержанием более 60 мг/м³ не превышает 40 м (в одном случае – до 170 м) при мощности песков 0.5–1 м, протяженности 1–3 км и глубине залегания от 2–5 до 10–14 м. Преобладающий размер золотин 0.5–1 мм, окатанность хорошая. Зерна лепешковидные, уплощенные, вытянутые. Поверхность их корродирована, со следами механических повреждений. Пробность 950–960, по периферии зерен – высокопробная кайма (до 990). В пределах бровки высокоцокольной террасы р. Белой на высоте около 110 м над урезом воды наблюдаются отдельные выходы базального пласта россыпи на поверхность. Представлен пласт щебнисто-крупногалечными слаболитифицированными неогеновыми образованиями кварц-кварцитового состава с прослоями белых каолиновых алевритистых глин. В этих отложениях, вскрытых в придорожной выемке протяженностью 250 м и глубиной 1.5 м, бороздовым опробованием установлено содержание золота до 100–400 мг/м³. Золото размерностью 0.1–2 мм, преобладают зерна в 0.8–1.2 мм. Окатанность золотин хорошая, зерна уплощены. На многих зернах наблюдаются гидрослюдисто-железистые примазки и пленки, достигающие значительной толщины. Поверхность всех золотин корродирована. Некоторые крупные лепешковидные зерна имеют следы длительной транспортировки (царапины), отдельные из них залечены. Другие зерна деформированы: свернуты, отростки прижаты, края завальцованы. По периферии наиболее корродированных золотин развита высокопробная кайма (до 990). В наименее измененных зернах пробность не ниже 950, преобладает 960. Выход тяжелой фракции из описанных отложений высокий. В немагнитной фракции преобладает лейкоксен – 60–65%, рутил составляет 20–25%, циркон – 7%, фосфаты – 5%, дистен – 2%. В электромагнитной фракции доминирует гематит – 50–52%, хромит – 35%, лимонит – 8%, гранат – 3%. Морфологические описания золота проведены Н.М. Ивановым (ЦНИГРИ); пробирные анализы выполнены в ЦНИГРИ, шлихо-минералогические – С.Г. Галашовым (ВИЭМС).

Наряду с вышеописанными выходами на поверхность продуктивных пластов вблизи россыпепроявления в галечно-мелковалунных прирусловых косах долины р. Белой на глубине 0.4–0.8 м также выявлено наличие золота содержанием до 60–90 мг/м³. Золото тонкопластинчатое, диаметр золотин 0.1–0.25 мм. Это свидетельствует о перспективах обнаружения промышленных концентраций металла на участках наследования современной (эоплейстоцен-неоплестоценовой) долиной р. Белой ее палеодолины с перемывом мощного комплекса полигенных неогеновых осадков, вскрытых поисковыми скважинами в карстовых впадинах [8].

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Палеогеоморфологические условия формирования россыпей золота в Центральноуральской зоне. В результате комплексных геолого-геоморфологических исследований И.П. Варламовым установлено, что западный склон Южного Урала с раннего миоцена по акчагыл “претерпел три довольно крупных этапа восходящих тектонических движений, сменяющихся этапами относительного покоя” [9, с. 40]. Первый этап – с позднего олигоцена до начала миоцена, второй – поздний миоцен, третий – начало акчагыльского времени. В разделяющие их периоды покоя сформировались денудационные поверхности выравнивания, возраст которых “в совокупности ограничивается неогеном” [9, с. 41]. Некоторые исследователи Центральноуральской зоны [4] считают их поверхностями педипланации. Коррелятными им, по нашим данным, являются VI–VII аккумулятивные миоцен-плиоценовые террасы со сближенными цокольными поверхностями в закарстованном днище широкой (до 3–5 км) корытообразной палеодолины р. Белой. Характерными чертами поверхностей террас верхнего яруса служит отсутствие четко выраженного тылового шва и их большей частью наклонная к руслу поверхность (от 5 до 15° ).

Эоплейстоцен-ранненеоплейстоценовый этап ознаменовался перестройкой структурного плана территории, вызванной очередной фазой неотектонического поднятия последней, мощным врезанием р. Белой в палеодолинный комплекс с последующим формированием ящикообразной долины нижнего яруса с четырьмя надпойменными аккумулятивными неоплейстоценовыми террасами с осадками мощностью более 20 м (см. рис. 4). Террасы II–IV в результате боковой эрозии сильно размыты, сохранились только их фрагменты.

Эоплейстоцен-плейстоценовое воздымание территории привело к выводу карстующихся пород днища палеодолины в зону активной циркуляции подземных вод и повышенного карстования, приведшего к нарушению первичного залегания продуктивных пластов россыпей золота и формированию так называемых “косых пластов”. Наряду с погружением продуктивных пластов в зонах повышенной трещиноватости эрозионно-карстовых впадин на глубину до 30–37 м, установлены выходы их на поверхность в местах окварцевания и доломитизации известняков.

Структуро-карстово-эрозионные депрессии Урала, вмещающие богатые полихронные россыпи золота с нарушенным в результате карстования залеганием в виде косых пластов, широко развиты на восточном склоне и в зоне зауральского пенеплена. В отличие от Центральноуральской неотектонически активной зоны Южного Урала, с установленным в Бельской межгорной депрессии миоцен-плиоценовым полигенным комплексом продуктивных осадков, по данным исследований [10–16 и др.] на Северном и Среднем Урале развиты преимущественно юрские россыпи, а на Южном – меловые и миоценовые. Упомянутые исследователи подчеркивают, что структурно-карстово-эрозионные депрессии наследуют долгоживущие зоны тектонических нарушений, подновленные в мезо-кайнозойские этапы тектоно-магматической активизации (ТМА).

В частности, на Северном Урале автором [17] при изучении россыпи в Ивдельско-Тагильской депрессии в базальном горизонте лангурской свиты (J_2–3ln), залегающем в карстовой впадине глубиной более 30 м в виде косых пластов, по обнаруженным в хорошо окатанной кварцевой гальке сульфидным прожилкам установлен постъюрский возраст ТМА в зоне глубинного Лозьвинского сброса.

На Южном Урале при изучении россыпей золота Миндякской межгорной депрессии, наследующей зону Главного уральского разлома, в приконтактовой зоне карбонатов и порфиритов в эрозионно-карстовой впадине непряхинской россыпи также установлены участки интенсивного смятия и брекчирования с проявлением наложенных процессов ожелезнения, аргиллизации, аналогичных выявленным в упомянутой выше россыпи. В 2002–2004 гг. при разработке косых пластов непряхинской россыпи в одной из западин в карстующихся известняках на глубине 12–16 м добыты самородки золота весом до 0.4–1.0 кг. Здесь же встречались мелкие самородки рудного облика причудливой дендритовидной формы. Рудное золото с многочисленными формами роста в зонах брекчирования и аргиллизации, наряду с хорошо окатанными объемными золотинами, свидетельствует о полихронности и полигенности как россыпеобразования, так и рудообразования (золото-аргиллизитовая формация), связи последнего с одним из этапов мезо-кайнозойской тектоно-магматической активизации региона [18].

Что касается источников россыпного золота в Бельской межгорной депрессии, то этот вопрос остается открытым. Большая часть тектонических нарушений и сопровождающих их потенциально золотоносных зон смятия перекрыта мощным чехлом палеодолинного комплекса осадков р. Белой и недоступна изучению. Отдельные проявления коренного золота известны только за пределами северной части Прибельской россыпной зоны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Этапы развития палеогидросети Центральноуральской зоны Южного Урала в бассейне верхнего течения р. Белой соответствуют двум основным этапам неотектонического непрерывно-прерывистого поднятия территории и двум крупным геологическим рубежам перестройки ее структурного плана.

Амплитуда первого – миоцен-плиоценового – этапа поднятия по разным оценкам составляет 600–700 м, второго – эоплейстоцен-неоплейстоценового – 250–300 м. Первый этап поднятия соответствует врезанию гидросети и формированию VI–VII аккумулятивных миоцен-плиоценовых террас со сближенными по абсолютной высоте цокольными поверхностями в закарстованном днище широкой (до 3–5 км) корытообразной палеодолины р. Белой. Мощность полигенных осадков, захороненных в эрозионно-карстовых впадинах, достигает 30–37 м. Деформация осадков происходила в результате развития карстовых процессов уже после их формирования.

На Белорецком и Бурзянской перспективных участках в этих осадках установлена золотоносность. Морфология золота (хорошая окатанность, деформированность уплощенных золотин), наличие высокопробной каймы и гидрооксидной пленки характерны для дочетвертичных россыпей и свидетельствуют о неоднократном переотложении золота и длительных условиях пребывания его в погребенном карсте.

Эоплейстоцен-ранненеоплейстоценовый геологический рубеж ознаменовался очередной фазой неотектонического поднятия территории, перестройкой структурного плана с резким врезанием гидросети амплитудой от 30 до 140 м. К этому периоду относится врез пра-Белой, в настоящее время выполненный аллювиальными осадками со вскрытой мощностью 20 м (рис. 4) и погребенный сейчас под отложениями низких (I–III) надпойменных террас. На одном из участков врезания и перемыва сложного комплекса золотоносных образований верхнего яруса в прирусловых косовых отложениях р. Белой также установлены весовые содержания золота. Это свидетельствует о перспективах обнаружения промышленных концентраций золота на участках наследования современной (эоплейстоцен-неоплейстоценовой) долиной р. Белой ее палео-долины с перемывом мощного комплекса полигенных неогеновых осадков, вскрытых поисковыми скважинами в погребенном карсте.