>
О природе уникальных экзотических месторождений урана и редких земель
В юго-восточной части месторождения также нередко встречаются целые скелеты древних китов (рис. 7) размером до 3-4 м и деформированные (сплюснутые) обугленные стволы деревьев (до 6-8 м), которые обычно залегают в подошве костной брекчии или перекрывают её, реже они наблюдаются внутри залежи на размытой поверхности вышележащих пластов (рис. 8). Попутно заметим, что обнаруженные автором в подошве залежи скелеты древних китов в первичном залегании стали сенсационной находкой и привлекли к себе всеобщее внимание как отечественных, так и зарубежных учёных-палеонтологов. В этом древнем захоронении после изучения ископаемых остатков китообразных млекопитающих научные сотрудники Палеонтологического института РАН И.А. Дуброво и Чарльстонского музея США А.Е. Сандерс установили принадлежность их к новым видам зубатых китов (рис. 9), получивших название Microcetus sharkovi Dubrovo u Patriocetus kazakhstanicus, ранее не известных на территории Восточного Прикаспия.
В западном направлении нижний прослой костной брекчии прослеживается на протяжении 10 км, а верхний на
5 км и далее, по мере погружения дна бассейна они постепенно замещаются тонкослоистой рудной породой, обогащённой мелкими остатками рыб, которые за пределами месторождения рассеиваются в глинистой толще. Более резкий переход крупнообломочного материала в мелкораздробленный на расстоянии одного-двух километров происходит в северном направлении.
Третий и четвёртый рудные пласты широко распространены только в юго-восточной части месторождения, где они представлены сравнительно однородной по составу глинистой породой, насыщенной преимущественно мелкораздробленным костным детритом и тонкодисперсным пиритом. На этой площади рудные пласты залегают на размытой поверхности костной брекчии или непосредственно на выступах подстилающих пород.
Таким образом, из приведённых материалов чётко видно, что главную роль в образовании загадочных грандиозных пластовых скоплений костного детрита рыб играло Карагиинское поднятие, которое являлось основным источником сноса органогенного материала и сульфидов железа. При этом заслуживает внимания факт приуроченности максимальной концентрации ископаемых остатков ихтиофауны и тонкодисперсного пирита к компактным частям рудных залежей, которые располагались в непосредственной близости от свода поднятия.
Другим весьма интересным фактом является присутствие в компактных частях рудных залежей обломков костей рыб с повышенной магнитной восприимчивостью, впервые обнаруженных учёными ВИМСа кандидатами г.-м. наук А.П. Полушкиной и А.А. Шарковым. Это необычное явление объясняется наличием в порах костей рыб механической примеси ферромагнитного минерала – мельниковита. Причём максимальное количество ископаемых остатков рыб с повышенной магнитной восприимчивостью концентрируется на приподнятых (мелководных) участках, тогда как в относительно погруженных они почти не встречаются. Это свидетельствует о том, что дезинтеграция скелетов рыб происходила в более окислительных условиях, по сравнению с локализацией костного детрита.
В чём же причины, вызвавшие столь грандиозное накопление остатков ихтиофауны, и как образовались такие уникальные по своей природе месторождения урана и редких земель?
Раскрытие тайны природы
Перед тем как перейти к расшифровке условий формирования рудных залежей ураноносного костного детрита рыб, остановимся кратко на общей палеогеографической обстановке, существовавшей в дорудный период. В конце жазгурлинского времени обширная мелководная область шельфа была выведена из-под уровня моря и превращена в довольно плоскую низменную сушу, покрытую древесной растительностью. Возникновение островного архипелага вызвало интенсивное химическое выветривание пород, вышедших на дневную поверхность, что обусловило накопление на обширной площади в северо-западной части Южного Мангышлака большого количества гидроксидов железа.
Переход к сегендыкскому (рудному) периоду осадконакопления ознаменовался весьма резким изменением тектонического режима рассматриваемого района, что определило переход от общей нивелировки и стабилизации к контрастным дифференциальным движениям – интенсивному прогибанию области шельфа в северо-западной части Южного Мангышлака и образованию конседиментационной структуры – Карагиинского поднятия.
Возникшее в это время Карагиинское поднятие превратилось впоследствии в обширную подводную отмель с весьма благоприятными биологическими условиями для обитания морской фауны и флоры. Небольшая глубина водоёма, хороший доступ солнечного света и прогрев воды, а также обилие фитопланктона способствовали интенсивному развитию ихтиофауны. Именно эти факторы, наряду с другими, обусловили прижизненное скопление огромных рыбных масс в этом районе на протяжении довольно длительного периода времени. Причём обращает на себя внимание весьма разнообразный видовой состав морских обитателей этого водоёма. Судя по ископаемым остаткам ихтиофауны и млекопитающих животных здесь проживали преимущественно мелкие виды сельдевых, а также крупные хищные рыбы – тунцы и акулы. Но более всего удивляет совместное нахождение с ними зубатых китов, которые в современных условиях обычно встречаются в глубоководных морских бассейнах. Хотя в настоящее время известны многочисленные случаи, когда киты выбрасываются на берег и погибают.
Образование столь масштабных скоплений ископаемых остатков рыб невозможно объяснить естественным отмиранием рыб. Совершенно очевидно, что их происхождение связано главным образом с массовой гибелью ихтиофауны в пределах подводной отмели. К тому же весьма разнообразный видовой состав обитателей этого водоёма свидетельствует об одновременной гибели различных групп морских рыб и млекопитающих животных.
Что же способствовало массовой гибели рыб? По этому вопросу существуют разные точки зрения. По мнению автора, наиболее вероятной причиной массовой гибели ихтиофауны, и в том числе морских млекопитающих животных, могли быть водоросли-убийцы, о которых сообщалось в газетах <Ведомости> № 28 (45) в октябре 2000 г. и <Мир новостей> № 48 (362) в ноябре 2000 г. Эта ядовитая одноклеточная водоросль Pfiesteria piscicida способна уничтожать гемоглобин в крови живых организмов и весьма интенсивно размножаться, вырастая в день на 8 см. Она распространяется так быстро, как лесной пожар. В настоящее время эти водоросли, похожие на папоротник, занимают более 20 тыс. км2 на калифорнийском побережье США, где в прошедшем десятилетии они уничтожили миллиарды рыб. Такие же водоросли-убийцы могли существовать в древнем морском бассейне в районе Карагиинской отмели.
Итак, естественное ежегодное отмирание рыб, а также периодическая массовая гибель их приводили к захоронению огромных масс органогенного материала в зоне осаждения (В) в илах на дне отмели и образованию сапропелевых осадков, содержавших большое количество полных или же частично разрушенных скелетов рыб (рис. 10). В дальнейшем, при воздымании Карагиинского поднятия и вывода поверхности отмели в зону активной гидродинамики (А), происходил размыв этих осадков и вынос органического материала (главным образом мягких тканей рыб) в погружавшуюся северо-западную часть дна бассейна.
Разложение органического вещества вызвало резкий дефицит кислорода и возникновение сероводородного заражения в илах и наддонных водах морского бассейна. Сложившаяся на ранней стадии формирования рудоносных отложений устойчивая аноксическая обстановка способствовала интенсивному осаждению железа и образованию сульфидного прослоя на весьма обширной площади в северо-западной части Южного Мангышлака.
Формирование пластовых залежей костного детрита рыб началось одновременно с образованием сульфидного прослоя, то есть в период максимального поднятия Карагиинской отмели, площадь которой распространилась вплоть до центральных частей месторождений Меловое и Тайбагар.
В результате этого сульфиды железа и скопления костного детрита были размыты на приподнятой площади месторождения Меловое. Естественно, что в процессе переотложения этих компонентов в первую очередь взмучивались и выносились сульфиды железа и наиболее мелкие остатки рыб, которые осаждались в относительно погруженной части рудного поля, а крупные кости и позвонки концентрировались главным образом в углублениях дна бассейна в виде костной брекчии на склонах Карагиинского поднятия.
Совершенно очевидно, что образование Карагиинской отмели в палеорельефе дна водоёма и периодический вывод её на дневную поверхность обусловили существенные изменения в гидродинамическом режиме морского бассейна. Это существенно отразилось на характере и направлении морских течений. В районе отмели, вероятнее всего, возникли узконаправленные постоянные и циркулярные течения, которые размывали отложения на морском дне, в результате чего образовались мульдообразные углубления на её склонах, в которых происходила локализация костного детрита рыб. Расположение рудных залежей и характер распространения остатков ихтиофауны свидетельствуют о том, что разнос костного детрита происходил со стороны Карагиинской отмели по двум противоположным направлениям, которые были обусловлены постоянными морскими течениями. В то же время на разнос костного детрита оказывали большое влияние волновые движения. Если первые переносили костный детрит в строго определённых направлениях на довольно значительные расстояния, то вторые <растаскивали> его на обширных площадях к северу в пределах мульдообразных углублений. Что касается дезинтеграции скелетов отмерших рыб и млекопитающих морских животных и дробления костного материала, то они происходили в мелководной прибрежной зоне Карагиинской отмели.
Морфология рудных залежей костного детрита рыб отражает ритмичный характер тектонических колебаний Карагиинского поднятия.
В период максимального воздымания его дно отмели было выведено на дневную поверхность, где существовала древесная растительность. В дальнейшем, в результате ритмичных колебаний этого поднятия, сапропелевые осадки, накапливавшиеся на дне отмели, периодически выводились в зону активной гидродинамики, где они подвергались размыву и переотложению в зону осаждения (В).
Таким образом, главными факторами, определившими накопление и локализацию в рудных залежах ураноносного костного детрита рыб, являются гидродинамический режим и палеорельеф дна морского бассейна.
В процессе формирования пластовых скоплений костного детрита интенсивность и амплитуда колебаний Карагиинского поднятия постепенно уменьшалась, что нашло своё отражение в строении и расположении рудных пластов на площади в пределах Карагиинского рудного поля.
В последнюю, завершающую фазу значительно ослабленных тектонических колебаний поднятия происходило накопление преимущественно мелкого костного детрита рыб, который по мере заполнения и выполаживания мульдообразных углублений в палеорельефе дна бассейна рассеивался на обширных площадях, образуя лишь маломощные прослои (5-10 см) вблизи свода поднятия. Во время формирования рудоносных отложений периодически проявлялась деятельность подводных вулканов, на что указывают прослои туффитовых глин (до 0,1-0,15 м), фиксируемые на четырёх уровнях в разрезе нижней рыбной пачки на обширной территории в северо-западной части района.
В конце периода формирования рудоносных отложений резко сократилось поступление органогенного материала в бассейн седиментации, в результате чего произошла смена аноксидных условий на кислородные. В пострудное время происходило накопление светлых глин с остатками водорослей, в которых почти полностью отсутствуют остатки рыб и тонкодисперсный пирит. О причинах, вызвавших столь резкое сокращение привноса органогенного материала и сульфидов железа, можно только предполагать. Возможно, что в это время в пределах отмели возникли неблагоприятные условия для обитания ихтиофауны, вследствие чего массы рыб покинули этот район или водоросли-убийцы погибли, что способствовало восстановлению нормального газообмена в наддонных водах.
Итак, тайна природы образования уникальных экзотических месторождений урана и редких земель в общем раскрыта. Но до настоящего времени остаётся загадкой – откуда поступали в олигоценовый морской бассейн редкие элементы и огромные массы железа?
Отметим, что концентрация урана и редких земель, а также сульфидов железа в костном детрите происходила после гибели рыб. Ещё на ранней стадии изучения этого обломочного материала минералог ВИМСа доктор г.-м. наук Е.В. Рожкова установила, что уран и редкие земли накапливались в остатках рыб путём сорбции их из морской воды. Самые высокие концентрации этих элементов были обнаружены учёным ВИМСа доктором г.-м. наук А.В. Коченовым в наиболее мелких остатках рыб, характеризующихся большой величиной свободной поверхности обломков костей.
Как известно, в современных морях и океанах указанные элементы присутствуют в ничтожно малых количествах, поэтому возникает вопрос: где находился их первичный источник. Автор не исключает возможность поступления урана и редких земель в олигоценовый морской бассейн из подводных вулканических очагов, о деятельности которых свидетельствуют туффитовые прослои, фиксируемые на четырёх уровнях в рудовмещающих отложениях на обширной территории в северо-западной части Южного Мангышлака.
Что касается источника гидроксидов железа, то, по мнению автора, он располагался в пределах Карагиинского поднятия. Характер распределения тонкодисперсного пирита и марказита, а также наличие мельниковита в порах костей свидетельствуют о том, что они накапливались в присводовой части Карагиинского поднятия также после гибели рыб. Столь интенсивный процесс аутиченного пиритообразования мог происходить лишь в присутствии огромного количества реакционноспособного органического вещества. Именно это обстоятельство обусловило локализацию огромного количества сульфидов железа в рудных залежах.
Отсюда следует, что гидроксиды железа могли поступать в палеобассейн либо из подводного грязевого вулкана, вероятно располагавшегося в пределах Карагиинского поднятия, либо из <чёрных курильщиков>, возможно существовавших на дне водоёма, как это наблюдается в современных морских бассейнах в пределах гидротермальных полей. Естественно, что следы от этих древних геологических образований не сохранились до настоящего времени. Однако большое сходство между сульфидной частью рудных залежей костного детрита рыб и металлоносными осадками современных гидротермальных полей по элементному составу (Fe, Co, Zn, Cu, Pb, S и др.) позволяет предположить, что основным источником гидроксидов железа в период формирования пластовых залежей являлись <чёрные курильщики>.
В заключение отметим, что окончательное решение этих вопросов будет способствовать дальнейшему развитию теории осадочного рудогенеза.
А.А. ШАРКОВ,
к.г.- м.н. ВИМС МПР России
