ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2008, том 423, № 3, с. 361-366
=ГЕОЛОГИЯ =
УДК 551.21:55(084.3)
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПАТОМСКОГО КРАТЕРА (ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ) ПО ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИМ ДАННЫМ
© 2008 г. В. С. Антипин, А. М. Федоров
Представлено академиком Ф.А. Летниковым 09.10.2007 г. Поступило 19.10.2007 г.
Патомский кратер, обнаруженный в 1949 г. на севере Иркутской области (Бодайбинский район) В.В. Колпаковым, привлекает в последнее время все большее внимание исследователей в связи с различными гипотезами его происхождения. Ранее они были рассмотрены в ряде опубликованных работ [1-4]. Наиболее детальное и комплексное изучение Патомского кратера проведено в 2006 г. экспедицией, в составе которой работали геологи-геохимики (Институт геохимии СО РАН), геофизики (ИрГТУ) и астрономы (астрономическая обсерватория ИГУ). Настоящее сообщение содержит результаты геологических, петрографических и геохимических исследований пород, распространенных в пределах Патомского кратера и в его обрамлении, на основании которых сделаны выводы об условиях происхождения этого необычного насыпного конуса в Восточной Сибири.
Патомский кратер (рис. 1) является уникальным и единственным геологическим образованием такого рода на огромном пространстве Патомского нагорья. Он расположен в бассейне левого притока Явальдин, впадающего в р. Хомолхо, среди терригенно-карбонатных пород мариин-ской свиты протерозоя и представляет собой насыпной конус с размерами основания около 120130 на 150-160 м. Вершинную его часть образует кольцевой вал диаметром 80 м, окаймляющий воронку глубиной порядка 12-15 м. В центре воронки находится центральная горка с диаметром основания приблизительно 34 м. Так как кратер расположен на склоне горы, высота его кольцевого вала относительно склона меняется от 10-12 до 35-38 м. Угол наклона внешних склонов насыпного конуса меняется в пределах 33°-40°.
Первую гипотезу о происхождении Патомского кратера высказал В.В. Колпаков, который предположил, что он образовался в результате
Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск
падения метеорита в этом месте Патомского нагорья [1]. Известный вулканолог С.В. Обручев считал, что эта гипотеза не применима к Патом-скому кратеру, так как он "мог образоваться только в результате прорыва со значительных глубин газов или паров, которые пробили цилиндрическую трубку в участке, ослабленном тектоническими разломами" [1]. Позже A.M. Портнов [2, 3] отверг возможность вулканического происхождения кратера и оценил глубину залегания в нем метеорита около 180-200 м. Более того, он считает, что это тело является фрагментом Тунгусского метеорита, упавшего в сибирской тайге 30 июня 1908 года. Е.Ф. Малеев [4] относил Патомский кратер к вулканогенному образованию, представленному эруптивными брекчиями. В 2007 г. В.В. Колпаков и С.А. Язев снова подтвердили свою приверженность идее происхождения Патомского конуса в результате метеоритного удара, при этом подчеркнув, что подобный кратер мог сформировать "только сверхплотный метеорит, какие ранее никогда не наблюдались". Таким образом, взгляды на условия образования кратера существенно расходятся, по нашему мнению, из-за отсутствия данных о его геологиче-
Рис. 1. Фото Патомского кратера (снимок Е.В. Козырева с вертолета).
60° с.ш.
АНТИПИН, ФЕДОРОВ 115° в.д.
/3 м Бодайбо Иркутск л-;
1ЙЯ8 ■■4°10
0 10 20 м
Рис. 2. Геологическая карта Патомского кратера (составлена авторами). 1 - массивные кристаллические известняки с кварц-мусковит-карбонатными жилами (кольцевой ров); 2 - массивные мелкозернистые кристаллические известняки с жилами кварца (поздний кольцевой вал и центральная горка); 3 - существенно выветрелые известняки с редкими глыбами метаморфизованных песчаников и сланцев (южная часть центральной горки); 4 - существенно выветрелые известняки с дресвой этих пород и глыбами метаморфизованных песчаников и сланцев (ранний кольцевой вал); 5 -осыпь глыб различных горных пород внешнего склона конуса; 6 - вмещающие кратер известняки мариинской свиты протерозоя; 7 - прослой песчаников среди известняков; 8 - метаморфизованные песчаники; 9 - кольцевые и радиальные зоны разломов в пределах кратера; 10 - элементы залегания горных пород.
ском строении и вещественном составе слагающих его пород.
Главным результатом выполненных нами исследований является впервые созданная геологическая карта Патомского кратера масштаба 1:500 (рис. 2). Она отражает внутреннее строение и состав пород насыпного конуса. Установлено неоднородное строение кратера, проявляющееся в отчетливо выраженной зональности, где наблюдается чередование его главных структурных элементов: 1) внешний склон конуса, 2) кольцевой вал, 3) кольцевой ров и 4) центральная горка. Насыпной конус преимущественно сложен известняками, но на нем встречаются и другие породы - метаморфизованные сланцы, песчаники, по-левошпат-карбонатные (иногда с мусковитом) и кварцевые жилы.
Наиболее возвышенная его часть - кольцевой вал - формировалась в два последовательных этапа. Породы раннего этапа представлены сильно выветрелыми пластинчатыми, легко рассыпающимися серыми известняками, в которых отмечаются жилы молочно-белого кварца. Среди этих
известняков встречаются единичные глыбы метаморфизованных сланцев и песчаников, дресва этих карбонатных и терригенных пород часто покрыта мхом, и на них растут отдельные лиственницы. Породы позднего кольцевого вала сложены темно-серыми массивными кристаллическими известняками, практически слабо выветрелыми, и на них отсутствуют мох и деревья. В западной и восточной частях конуса хорошо видно, что породы раннего и позднего кольцевого вала разделены неглубоким рвом, который, по-видимому, фиксирует отдельные части кольцевого разлома. Становление Патомского кратера завершилось формированием центральной горки, которая в районе ее вершины представлена массивными кристаллическими известняками, затронутыми процессами выветривания в минимальной степени. Кольцевой ров, разделяющий двойной кольцевой вал и центральную горку, сложен разнородными известняками, песчаниками, сланцами, и эти породы прорваны серией кварц-полево-шпат-карбонатных жил.
Под микроскопом в известняках всех зон кратера наблюдается параллельная ориентировка
зерен кальцита, а также шлнров или линзочек, образованных относительно более крупными зернами кальцита и кварца; следовательно, можно предположить, что породы испытали одностороннее давление и частичную перекристаллизацию.
К северо-востоку от Патомского кратера (рис. 2) отмечены коренные выходы кварцевых песчаников, которые довольно полого (под углом 30°-40°) погружаются под толщу известняков. Песчаники - мелкозернистые серые породы, содержащие слабо окатанные зерна кварца и цементирующий их агрегат, состоящий из хлорита, мусковита, карбоната, редких обломков плагиоклаза и мелких зерен сфена. Отдельные глыбы этих же кварцевых песчаников встречаются внутри кратера и представлены той же минеральной ассоциацией, но в них резко возрастает содержание кальцита, т.е. эти породы в кратере существенно карбонатизи-рованы.
Процессы карбонатизации свойственны также и сланцам, отдельные глыбы которых встречаются в пределах кратера. В отличие от сланцев вмещающей толщи (гора Джебалдо), состоящих из плагиоклаза, хлорита, мусковита и магнетита, в сланцах отдельных глыб насыпного конуса резко возрастает содержание карбонатного материала.
В табл. 1 приведен средний химический состав всех главных типов пород, встреченных на кратере и во вмещающей его мариинской свите протерозоя.
Карбонатные породы, преимущественно слагающие кратер, соответствуют среднему составу типичных известняков c содержанием CaO выше 50%. Несколько повышенное содержание SiO2 (до 3.8% в известняках центральной горки) обусловлено наличием в них редких зерен кварца, которые хорошо фиксируются в линзовидных шлирах при перекристаллизации карбонатных пород. Содержание Al2O3 обычно около 1%, а остальных породообразующих компонентов существенно ниже. Известняки из всех зон кратера, а также эти породы во вмещающей толще по химическому составу практически не различаются. В отношении редкоэлементного состава (табл. 1) также не наблюдается заметных различий при сравнении карбонатных пород отдельных зон кратера и лишь отмечен незначительный рост содержаний Sr во вмещающих известняках мариинской свиты. В то же время элементы группы железа (Ni, Cr, Co, Cu, Sc) сохраняют весьма близкие и крайне низкие концентрации во всех исследованных известняках. Особенно необходимо подчеркнуть, что никель, который является геохимическим индикатором отличий метеоритного вещества от земных горных пород, находится в исследуемых известняках как Патомского кратера, так и во
вмещающей его толще на уровне весьма низких и мало различимых концентраций.
Поскольку время формирования Патомского кратера имеет принципиальное значение, в 2006 г. для дендрохронологического анализа участниками экспедиции были спилены 10 деревьев лиственницы даурской как непосредственно на насыпном конусе, так и вблизи него. Результаты анализа спилов деревьев представлены В.И. Ворониным [6]. Им установлено, что самым старым лиственницам, росшим на склонах конуса, порядка 230 лет, но на центральной горке кратера все деревья значительно моложе, чем на осыпи внешнего конуса. Реальной временной границей формирования последнего, по мнению В.И. Воронина, является середина XVIII века. Однако к этому времени ранний кольцевой вал уже должен был существовать. Следовательно, связывать образование Патомского кратера с космическим событием 30 июня 1908 г. (падение Тунгусского метеорита), как это делают некоторые исследователи, нет никаких оснований. Тунгусское событие произошло значительно позже.
По мнению авторов данной работы, в настоящее время отсутствуют какие-либо факты, свидетельства или материалы, подтверждающие метеоритную гипотезу происхождения Патомского кратера, высказанную впервые В.В. Колпаковым (1951 г.). Полученные в экспедиции 2006 г. результаты геолого-геохимических исследований свидетельствуют об эндогенной природе обра
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.