ВВЕДЕНИЕ

Проблема коренных источников алмаза для Урала не нова. Попытки ее решения предпринимались на протяжении 175 лет. До открытия кимберлито- вых трубок в Якутии Урал был центром притяжения передовой геологической мысли. Изучением уральских алмазов и выяснением их природы занимались видные геологи и ученые: А.Е. Ферсман, A.A. Кухаренко, И.И. Шафрановский, А.П. Буров, Ю.Д. Смирнов, Ю.Л. Орлов и др. Установленная промышленная алмазоносность древних и современных отложений речных сетей надолго пре­допределила нацеленность поисковых работ на аллювиальные отложения, а за­тем на промежуточные коллекторы — такатинские конгломераты. Отношение к этим образованиям как вторичным обусловило недостаточное внимание иссле­дователей, занимающихся изучением вещественного состава, поскольку корен­ными источниками считались магматические породы — кимберлиты, а затем и лампроиты аналогичные австралийским. Изучение древних вулканитов щелоч- но-ультраосновного и щелочно-основного состава на Западном склоне Урала и их опробование, несмотря на отдельные находки алмазов, положительных ре­зультатов не дали.

Установление А.Я. Рыбальченко в 1996 г. по структурно-геологическим признакам интрузивной природы алмазоносных пород, послужило толчком к комплексному изучению этих образований. Петрографические и минералогиче­ские исследования подтвердили вулканичскую природу и связь с эксплозивны­ми процессами (Рыбальченко и др., 1997; Лукьянова и др., 1997; Чайковский, 1997). Последующими работами подобные интрузивные пирокластиты выявле­ны на всех россыпных месторождениях Северного и Среднего Урала, где про­водились ревизионные геологосъемочные, поисковые (ПГГСП "Геокарта", ПГТП "Горнозаводскгеология") и тематические работы (ПГУ). Эксплозивно- вулканическая природа была также установлена для мезозойских железоруд­ных месторождений Западно-Уральской зоны складчатости (Нельзин, 1993; Чайковский, Нельзин, Савченко, 2003) и Верхнекамской впадины (Чайковский, Нельзин, 2003), разрабатываемых в 18-20 веках, также характеризующихся присутствием барофильных минералов. Широкая распространенность алмазо­носных и потенциально алмазоносных интрузивных и изверженных пирокла- ститов на восточной окраине Восточно-Европейской платформы, принимаемых ранее за гипергенные образования, выводит на первый план две актуальные проблемы. Первая состоит в необходимости их картирования, комплексного изучения для выявления их природы и выделения соответствующего петроком- плекса. Вторая проблема - это изучение их рудрносности с целью наращивания нераспределенного фонда высоколиквидного минерального сырья в Пермской области и создания инвестиционно привлекательных объектов.

Целью настоящей работы является восстановление мантийных, ко- рово-мантийных и коровых процессов, приведших к образованию как алмазов, так и вмещающих их пирокластитов. Для этого решались следующие задачи: 1) изучение типоморфизма уральских алмазов, минеральных включений в нем, его парагенетических спутников для реконструкции петрологических процессов алмазообразования; 2) выявление структуры и тектоно-фациальной зонально­сти Волго-Уральской петрографической (и металологенической) провинции алмазоносных пирокластитов, связи с современным тепловым полем; 3) иссле­дование минералогии и химизма пирокластитов для восстановления исходного состава магмы, вынесшей алмазы к земной поверхности; 4) изучение морфоло­гии, внутреннего строения и взаимоотношения тел интрузивных пирокласти­тов, их стадийности; 5) исследование петрографического состава вулканиче­ских и связанных с ними пород, сформированных из единой флюидно- магматической колонны, разработку классификации эксплозивно- вулканических пород; 6) изучение аутигенных минералов, отражающих эволю­цию состава минералообразующих сред, их фазовый состав, характер литифи- кации, взаимодействие с породами и минералами вмещающей рамы.

Основой работы послужил материал, собранный автором с 1995 по 2003 год, в тесном сотрудничестве с геологами Мойвинской и Елизаветинской гео­логосъемочных партий (ПГГСП "Геокарта"), а также собственных экспедиций, выполняемых в рамках двух государственных контрактов с Комитетом природ­ных ресурсов по Пермской области (№№ 49/1995 и 10/2001). В полевой период проводились структурно-петрологические наблюдения и опробование, как на проявлениях вулканизма Красновишерского района Северного Урала (Волын­ка, Ефимовка, Илья-Вож, Чурочная, Дресвянка, Ишковский карьер, Северный Колчим, Светлый, Ябуровская, Золотанка, Акчимский лог), так и в Горнозавод­ском районе Среднего Урала (Полуденское, Крестовоздвиженское, Кладбищен­ское, Кусье-Александровское, Самаринский лог). На последних восьми прояв­лениях алмазов пирокластиты в коренном залегании установлены и диагности­рованы автором впервые (Чайковский. 1999; Чайковский и др. 2000; Чайков­ский, 2001; Чайковский, Логутов, 2003). Описывалась морфология тел, их фазо­вый состав, строение, взаимоотношения с вмещающими породами и тектониче­скими элементами. Кроме традиционных алмазоносных районов две команди­ровки были проведены на территории Верхнекамской впадины для изучения мезозойских образований, выявления их золото- и алмазоносности в рамках программы "Интеграция" (руководитель проф. Б.М. Осовецкий).

Отобрано около 300 шлиховых концентратов объемом 10-50 литров, по­сле доводки которых в бромоформе была изучена тяжелая и легкая фракция. Для 111 1 СП "Геокарта" проводился также полный минералогический анализ с выделением монофракций типоморфных минералов керна скважин, вскрывших Пермяковскую диатрему (более 80 проб), а для ПГТП "Горнозаводскгеология" - из скважин и крупнообъемных шурфов на Самаринском логу (около 60 проб). Это позволило выделить несколько типоморфных групп минералов, отражаю­щих гетерогенный состав пирокластитов.

Автором изучено более 200 петрографических шлифов из пирокластитов платформенной части, Северного и Среднего Урала.. Для типичных пород были выполнены силикатные анализы (20) в Центральной лаборатории ПГО "Урал- геология". Для выяснения природы карбонатов исследовался изотопный состав С и О (более 20 проб, аналитик О.С. Ветошкина ИГ КНЦ УрО РАН); с целью выявления минерального состава и политипов глинистых минералов проводил­ся рентгеноструктурный анализ (более 25 проб, аналитик В.Г. Шлыков, МГУ), для установления состава флюидной фазы в отдельных минералах и породах использовался газовый хроматографический анализ (16 проб, аналитик С.Н. Шанина, ИГ КНЦ УрО РАН). Основное внимание было уделено изучению ти- похимизма минералов, для чего было выполнено более 700 микрозондовых анализов (В.Н. Ослоповских, УГТТА, В.Н.Филиппов, ИГ КНЦ УрО РАН). Кро­ме того, привлекался и обрабатывался предоставленный геологами ПГГСП "Геокарта" огромный аналитический материал, выполненный для них во ВСЕ- ГЕИ (Л.И. Лукьянова), ИГЕМ (В.А. Кононова), ВНИИ Океангеология (В.В. Жуков), МЕХАНОБРе (Ю.Л. Крецер, Н.С. Рудашевский), ООО "Вита" (В.А. Езерский) и др. Это более 3000 микрозондовых анализов минералов и более 500 силикатных рентгеноспектральных, нейтронно-активационных и реттенофлуо- ресцентных анализов на породообразующие и редкоземельные элементы.

На защиту выносятся следующие защищаемые положения:

1.    Интрузивные и изверженные пирокластиты Урала и Приуралья и связан­ные с ними образования являются новыми эндогенными породами, форми­рующимися в эксплозивную и грифонную стадии из газово-пепловой и водно- пепловой взвесей.

2.    Пирокластиты формируются вдоль трех серповидных зон сжатия в пре­делах Волго-Уральского нуклеара и по химическому составу и тектоническому положению наиболее близки к высокоглиноземистым низкотитанистым лам- проитам характерным для коллизионных областей.

3.   Алмазы и барофильные минералы пирокластитов являются ксеногенными фазами. Первые формировались на ранней стадии развития Земли в процессе конвективных движений в астеносфере, вторые образовались в астеносферном выступе в основании рифей-вендской рифтовой структуры.

В решении проблемы алмазоносных пирокластитов автором было впер­вые вщска^арр и с^рсновано следующие:

1. Показаны роль мантийной ко^ве^цщ в фррдеи^рв^ри^ уральских алма­зов, их древность и формирование на ранней стадии развития Земли. По вклю­чениям восстановлены последовательность и состав формирующихся мине­ральных фаз при частичном рестировании подымающихся мантийных масс. Выявлен новый тип сингенетических включений в алмазе.

2.    Предложена модель формирования очагов высокоглиноземистой лам- проитовой (?) магмы, учитывающая тектоническое строение территории, струк­туры современного теплового поля, особенностей химизма пирокластитов и со­держания индикаторных минералов.

3.    Восстановлена последовательность становления пирокластитов, обу­словленная дифференциацией флюидно-магматической колонны по динамиче­ской вязкости.

4.   Предложена типизация тел и пород, сформированных из производных предельно обогащенной газами магмы. Показана специфика эксплозивных структур уральского типа, обусловленная синколлизионной природой станов­ления.

5.    Проведена минералого-генетическая типизация пород — производных алмазоносной магмы в зависимости от степени гидролизного преобразования и реакции вмещающей рамы. На основе морфологии аутигенных материалов вос­становлен характер течения и последующей литификации водно- пирокластической смеси. Прослежена эволюция минерального состава и поли­типов глинистых минералов в процессе течения и преобразования газово- пепловой и водно-пепловой взвесей.

Практическая значимость и реализация результатов работы оп­ределяется следующими положениями: 1) выявлены структурные и веществен­ные признаки, позволяющие диагностировать тела интрузивных пирокластитов, а также разработана структура фациальных взаимоотношений флюидно- магматических образований, позволяющая использовать ее при геологическом картировании; 2) изучение минерального состава пирокластитов показало, что они наряду с алмазами содержат целый комплекс минералов, представляющих промышленный интерес в случае комплексной разработки: самородное золото, металлы платиновой группы, редкоземельные минералы, агаты, каолиновые глины, бурожелезняковые руды.

Тематическое исследования, положенные в основу диссертации, прово­дились в соответствии с программой Комитета природных ресурсов по Перм­ской области на 1995-2003 г.: 1) «Прогнозно-ревизионные исследования мине- рагении коренной алмазоносности лампроитового типа не территории Перм­ской области» Госконтракт 49/95 (1995-2000); 2) «Структура фациальных и формационных взаимоотношений флюидно-магматических образований Перм­ской области: Легенда пермской серии листов государственной геологической карты РФ масштаба 1:200 000» Госконтракт 10/2001 (1999-2003).

Соискателем опубликовано 85 научных работ, 52 посвящены теме дис­сертации. Из этих работ две монографии, 3 в центральной печати, остальные имеют региональный статус.

Результаты исследований обсуждены на 27 конференциях, чтениях и со­вещаниях, посвященных разным проблемам.

Вопросы алмазоносности докладывались на всероссийских и междуна­родных конференциях «Алмазоносность Европейского Севера России» г. Сык­тывкар, 1993; «Золото, платина и алмазы Республики Коми и сопредельных ре­гионов», Сыктывкар: 1998; «Прогнозирование и поиски коренных алмазных месторождений», Симферополь, 1999; «Алмазы и алмазоносность Тимано- Уральского региона» Сыктывкар, 2001; «Актуальные проблемы геологической отрасли АК «АЛРОСА» и научно-методическое обеспечение их решений», Мирный 2003; «Углерод», Сыктывкар. 2003; "Эффективность прогнозирования и поисков месторождений алмазов: прошлое, настоящее и будущее" Санкт- Петербург, 2004.

-1

Проблемы минералогии пирокластитов обсуждались на II, III и IV регио­нальных совещаниях Института минералогии УрО РАН «Минералогия Урала», Миасс, 1990, 1998,2003 г.

Вопросы петрологии докладывались на Всероссийском совещании «Гра- нитоидные вулкано-плутонические ассоциации» Сыктывкар, 1997; VI Ураль­ском петрографическом совещании, Екатеринбург, 1997; региональной научной конференции «Проблемы петрогенезиса и рудообразования», Екатеринбург, 1998; XIII Геологическом съезде Республики Коми, Сыктывкар, 1999; II Все­российском петрографическом совещании, Сыктывкар, 2000; II Всерос. симп по вулканологии и палеовулканологии «Вулканизм и геодинамика», Екатеринбург, 2003.

Отдельные вопросы обсуждались на ежегодных региональных научно- практических конференциях «Геология и полезные ископаемые Западного Ура­ла», Пермь (1997-2004), а также научных чтениях памяти П.Н. Чирвинского (1999-2004).

Личный вклад автора в получении научных результатов, изложенных в диссертационной работе, выражается в его участии в период с 1995 по 2003 г в полевых экспедиционных и тематических научно-исследовательских работах в качестве руководителя или ответственного исполнителя тем. Все материалы исследований, положенные в основу диссертации, обработаны автором. Все ре­зультаты и выводы получены им самостоятельно. Материалы, представленные в данной работе без библиографических ссылок, принадлежат автору.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав соответствующих защищаемым положениям, заключения и библиографического списка, содер­жащего 258 наименований. Общий объем диссертации - страниц, включая 177 рисунков и 37 таблиц.

Я искренне признателен профессору Ф.А. Курбацкой, и геологам Комите­та природных ресурсов и ПГГСП "Геокарта" В.А. Кириллову, Г.Г. Морозову, предложивших заняться минералогией и петрографией алмазных месторожде­ний и тем самым предопределивших мое становление как геолога-алмазника.

Автор благодарен заведующему кафедры минералогии и петрографии профессору Б.М. Осовецкому за чуткое отношение к проводимым исследовани­ям, докторам наук Л.В. Махлаеву, Г.С. Фон-дер-Флаассу, Л.Н. Шарпенок, Ю.В. Шурубору, Р.Г. Ибламинову, В.В. Мурзину, А.И. Кудряшову, кандидатам наук В.И. Силаеву, Г.В. Лебедеву, Л.И. Лукьяновой, К.П. Казымову, А.Ю. Кисину за обсуждение и конструктивную критику отдельных вопросов, пермским геоло­гам В.Я. Алексееву, И.П. Тетерину, Л.П. Нельзину, В.Р. Остроумову, С.Н. Пе- тухову, П.М. Панину, Б.В. Маслову, А.И. Козлову, C.B. Савченко, А.Я. Рыбаль- ченко, Т.М. Рыбальченко, С.Б. Суслову за помощь в проведении полевых работ и общение, которые способствовали формированию защищаемых представле­ний.

Свою благодарность автор также выражает В.Н. Филиппову, В.Г. Шлы­кову, В.Н. Ослоповских за выполнение аналитических работ, а также В.А. Ко­ноновой, А.Б. Макееву, В.Р. Остроумову, В.В. Жукову, Л.И. Лукьяновой, В.А. Езерскому, И.А. Малахову, C.B. Бушариной, чьи аналитические данные были использованы в работе.