научная статья по теме НОВЫЕ ДАННЫЕ О ПРОИСХОЖДЕНИИ ПАТОМСКОГО КРАТЕРА (ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ) Математика

Текст научной статьи на тему «НОВЫЕ ДАННЫЕ О ПРОИСХОЖДЕНИИ ПАТОМСКОГО КРАТЕРА (ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ)»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2011, том 440, № 6, с. 786-790

= ГЕОЛОГИЯ :

УДК 551.21:55(084.3)

НОВЫЕ ДАННЫЕ О ПРОИСХОЖДЕНИИ ПАТОМСКОГО КРАТЕРА

(ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ) © 2011 г. В. С. Антипин, А. М. Федоров, С. И. Дриль, В. И. Воронин

Представлено академиком М.И. Кузьминым 09.03.2011 г. Поступило 20.05.2011 г.

Патомский кратер в Бодайбинском районе Иркутской области (Восточная Сибирь) обнаружен при проведении геолого-съемочных работ в 1949 г. В.В. Колпаковым, который предложил метеоритную гипотезу его происхождения [1]. Позже она была поддержана А.М. Портновым [2, 3], оценившим глубину залегания метеорита от поверхности около 180—200 м. Он также считал, что кратер образовался в результате падения фрагмента Тунгусского метеорита в 1908 г. в этом месте Патомского нагорья. Однако во всех публикациях никакие серьезные аргументы и доказательства в пользу метеоритной природы Патомского кратера не приводились. В 2006 и 2008 гг. было проведено комплексное изучение Патомского кратера геологами-геохимиками (Институт геохимии СО РАН), геофизиками (ИрГТУ), биологами (СИ-ФИБР СО РАН) и астрономами (астрономическая обсерватория ИГУ), тогда впервые была составлена геологическая карта и получена детальная геолого-геохимическая информация о слагающих его породах [4, 5]. В настоящее время на основе этих материалов получены новые данные о возрасте Патомского кратера [6], вещественном разнообразии образующих его пород и проанализированы их изотопно-геохимические особенности, что послужило обоснованием его эндогенного происхождения.

Неоднородное строение Патомского кратера проявляется в отчетливо выраженной зональности, проявленной в чередовании его главных структурных элементов: 1) внешний склон конуса, 2) кольцевой вал, 3) кольцевой ров и 4) центральная горка (рис. 1). Кратер расположен среди терригенно-карбонатных пород мариинской свиты протерозоя и представляет собой насыпной конус, сложенный преимущественно известняка-

Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск

Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск

ми, а также силикатными породами (песчаники, метаморфизованные сланцы, кварцевые жилы, иногда с мусковитом). Было установлено, что наиболее возвышенная часть кратера — кольцевой вал — разделен неглубоким понижением в рельефе на две части, которые формировались в разное время. На раннем этапе образовался внутренний кольцевой вал, сложенный пластинчатыми, легко рассыпающимися серыми известняками, в которых отмечаются жилы белого кварца. Именно в этой зоне среди известняков встречаются единичные глыбы метаморфизованных сланцев и песчаников, на них растут отдельные лиственницы, а дресва этих карбонатных и терригенных пород часто покрыта мхом. Внешний более поздний кольцевой вал в отличие от внутренней его части не содержит глыб терригенных пород и сложен темно-серыми массивными кристаллическими известняками, практически не подвергшимися процессам выветривания. Становление Патом-ского кратера завершилось формированием центральной горки, которая в районе вершины представлена массивными кристаллическими известняками, затронутыми процессами выветривания в минимальной степени.

Залегающие к северо-востоку от кратера с падением под толщу известняков кварцевые песчаники являются мелкозернистыми породами, содержащими зерна кварца и цементирующий их агрегат (хлорит, мусковит, карбонат, редкие обломки плагиоклаза и зерна сфена). Отдельные глыбы этих песчаников внутри насыпного конуса представлены той же минеральной ассоциацией, но в них резко возрастает содержание кальцита, который заполняет промежутки между изомет-ричными зернами кварца и полевых шпатов, а также часто замещает выделения плагиоклаза. Это свидетельствует о позднем образовании карбоната, т.е. о существенной карбонатизации силикатных пород. Кроме мелко- и среднезерни-стых песчаников встречаются более грубозернистые полимиктовые их разновидности, в составе которых наряду с изометричными зернами кварца встречаются полевые шпаты, слюда, сфен, магнетит, редко ортит и апатит. В интерстициях

НОВЫЕ ДАННЫЕ О ПРОИСХОЖДЕНИИ ПАТОМСКОГО КРАТЕРА

787

Рис. 1. Фото Патомского кратера (снимок М.В. Антипина с горы Джебалдо). Диаметр основания 125 х 155 м, кольцевого вала — 80 м. На врезке звездочкой показано географическое положение Патомского кратера.

между зернами этих минералов также развивается кальцит, который иногда замещает полевые шпаты. Резко возрастает содержание карбонатного материала и в отдельных глыбах сланцев в кратере по сравнению со сланцами вмещающей толщи (гора Джебалдо), состоящими из плагиоклаза, хлорита, мусковита и магнетита.

Так как возраст кратера имеет принципиальное значение, в 2008 г. В.И. Ворониным был проведен массовый отбор спилов наиболее высоковозрастных лиственниц в нескольких метрах от внешней осыпи кратера и на самом кратере. В результате дендрохронологического анализа обосновано заключение, что около 500 лет назад в процессе формирования насыпного конуса и активной подвижки грунта произошел массовый вывал деревьев и появилось новое поколение лиственниц с возрастом 400—480 лет. Таким образом, период образования кратера можно отнести к концу ХУ—началу XVI века. На внешней осыпи кратера и раннем кольцевом валу наиболее старые деревья появились 250—300 лет назад. Исследуемые деревья зафиксировали в годичных кольцах периода 1841—1842 гг. событие катастрофического характера, вызвавшее различные их повреждения. Вероятно, время образования позднего кольцевого вала приходится на эти годы. Обоснованным является вывод, что к этому времени был уже сформирован ранний кольцевой вал кратера, на породах которого выросло дерево с возрастом 236 лет [7]. На центральной горке деревья значи-

тельно моложе (от 101 до 71 года), т.е. она завершала полное формирование насыпного конуса. Таким образом, возраст кратера порядка 500 или более лет. Подтверждается вывод геологических данных, что он формировался в течение продолжительного времени и отдельные катастрофические события, связанные с различными этапами эндогенной активности и становления кратера, зафиксированы в древесно-кольцевой хронологии.

Преобладающие в кратере карбонатные породы соответствуют среднему составу типичных известняков с содержанием СаО выше 50%, а М§0 не более 1%. Содержание 8Ю2 в них обычное для этого типа пород и лишь несколько повышенное в известняках раннего кольцевого вала (4.45%) в связи с появлением редких зерен кварца в виде линзовидных шлиров при перекристаллизации карбонатных пород. Известняки позднего вала в среднем содержат меньше 8Ю2 (2.09%). В целом можно констатировать, что известняки из всех зон кратера и из вмещающей толщи по среднему химическому составу существенно не различаются. Важно подчеркнуть, что элементы группы железа (N1, Сг, Со, Си, 8е), особенно N1, содержания которого, как правило, наиболее высокие в метеоритном веществе относительно земных горных пород континентальной коры, сохраняют весьма близкие и крайне низкие концентрации во всех исследованных карбонатных породах.

Порода/Хондрит

Рис. 2. Распределение редкоземельных элементов в породах Патомского кратера. 1 — карбонатизирован-ный песчаник (2), 2 — сланец (3), 3 — песчаник (6), 4 — известняк раннего вала (8), 5 — карбонатит Восточно-Африканского рифта (О — влк. Олдоиньо-Ленгаи; К — влк. Керимаси), 6 — щелочные базальты (хр. Ка-мар, Прибайкалье). В скобках указано число проб.

Вследствие отмеченного выше процесса существенной карбонатизации песчаников и сланцев, вынесенных из более глубинных горизонтов при формировании насыпного конуса, в этих породах резко возросли содержания СаО (6.55—11.63% в песчаниках и 17.41—18.78% в сланцах) по сравнению с вмещающей толщей (в среднем 3.01% в песчаниках и 1.65% в сланцах). Терригенные породы в пределах кратера обогащены также 8г: в отдельных глыбах песчаников концентрация 8г достигает от 810 до 1117 г/т при его среднем содержании 176 г/т во вмещающих песчаниках, а в сланцах — 680 г/т, при средней концентрацией 8г 406 г/т в сланцах вдали от кратера. Однако наибольшие содержания 8г (часто выше 2000 г/т) определены как в известняках кратера, так и в карбонатных породах вмещающей толщи. Возрастают также в песчаниках кратера содержания Ва (до 538 г/т) по сравнению со средней его концентрацией во вмещающих песчаниках (315 г/т). В связи с анализом геохимической зональности пород Патомского кратера был определен довольно низкий уровень содержаний в них редкоземельных элементов (РЗЭ) (рис. 2). Установлено также, что суммарная концентрация лантаноидов в песчаниках и сланцах заметно ниже внутри кратера (59.6—88.5 г/т) по сравнению с вмещающими терригенными породами за его пределами (92.0— 119.5 г/т). При этом незначительно меняется и характер распределения легких и тяжелых лантаноидов, что фиксируется заметным увеличением La/Yb-отношения в песчаниках и сланцах внутри кратера (17.0—21.6) относительно этих же пород во вмещающей толще (9.7—13.6).

Среди пород на раннем кольцевом валу встречены отдельные выброшенные с глубинных гори-

зонтов глыбы полимиктового песчаника, в котором определена аномально высокая суммарная концентрация РЗЭ (557.4 г/т) и наибольшее значение La/Yb-отношения (42.2) (рис. 2). Эти песчаники существенно метаморфизованы и карбо-натизированы, и в них кроме породообразующих минералов содержатся сфен, апатит и циркон. Нахождение таких обогащенных РЗЭ и другими элементами (8г, Ва) (табл. 1) пород в кратере вызывает особый интерес, так как уровень их повышенных содержаний свойствен щелочным базальтам, а также некоторым фациям карбонатитов Сибири. Например, по опубликованным данным [8] в отдельных карбонатитах Сибири суммарные содержания РЗЭ+Y составляют от 549 до 566 г/т, что близко к их концентрациям в исследуемых песчаниках. По уровню нормированных концентраций РЗЭ и значениям La/Yb-отношения карбонати-зированные песчаники Патомского кратера довольно близки, например, к щелочным базальтам хребта Камар Прибайкалья и породам современных карбонатитовых вулканов Восточ

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.

Показать целиком