О диабазовых породах Западной Башкирии
К.Р. ТИМЕРГАЗИН
В Западной Башкирии за последние 6-7 лет на ряде пунктов буровыми скважинами установлены магматические породы диабазовой группы, приуроченные к гнейсовому фундаменту и нижней части осадочного покрова. О природе этих пород имеются различные мнения. Одни исследователи считают, что все известные на сегодня разновидности этих пород являются одновозрастными интрузивными образованиями [6]; другие признают за интрузивные гипабиссальные или субвулканические образования только габбро-диабазы, а мелкозернистые и фанитовые разновидности их, описываемые под названием диабазов, палеодолеритов и спилитов, относят к числу эффузивных пород [3, 7]; третьи считают излившимися лавовыми образованиями все разновидности диабазовых пород, в том числе и габбро-диабазы, причем они допускают наличие трех разновозрастных этажей этих пород [4]. Такое разногласие объясняется, по-видимому, недостаточной изученностью описываемых пород. Между тем изучение и выявление особенностей петрографического состава, условий залегания, генезиса и возраста этих магматических пород имеют важное значение для разработки вопросов стратиграфии, корреляции и определения относительного возраста вмещающих их додевонских «немых» отложений.
Ниже дается краткая характеристика пространственного размещения и петрографического состава всех известных типов и разновидностей диабазовых порот Западной Башкирии, освещаются вопросы генезиса, возраста и взаимоотношений этих пород с вмещающими и покрывающими их осадочными образованиями, а также проводится сопоставление их с аналогичными породами западного склона Южного Урала.
В настоящее время магматические породы диабазовой группы известны в 15 глубоких скважинах на 12 площадях в западной и северной частях платформенной области Башкирии (рис. 1). Здесь они прорывают архейский гнейсовый фундамент и нижнюю, в основном красноцветную часть додевонских отложений до толщи кварцевых песчаников включительно, относимую нами к нижнебавлинской серии В остальной части Западной Башкирии, где еще не вскрыта нижнебавлинская серия додевонских отложений, наличие диабазовых пород пока неизвестно.
Архейская гнейсовая толща фундамента платформы интрудирована магматическими породами диабазовой группы на площадях Субханкулово и Копей-Кубово на юге, Дубровка и Бакалы на севере Туймазинско-Бакалинского плато, представляющего собой юго-восточное окончание Татарского свода [6]. Здесь они вскрыты скв. 1 Дубровка на 9 м, скв. 10 Копей-Кубово на 19 м, скв. 2 Бакалы на 26 м и скв. 5 Субханкулово на 38 м. В забое последней скважины обнаружены гнейсы. Следовательно, полная мощность диабазовых пород по стволу этой скважины не превышает 38 м. Покрываются они трансгрессивно залегающими слоями терригенной толщи девона или верхнебавлинской серии додевонских отложений.
Описываемые породы во всех указанных скважинах представлены кварцевыми габбро-диабазами. Габбро-диабазы обычно темно-зеленые, в верхней части разреза выветрелые, светло-зеленые, среднезернистые, монолитные, плотные, крепкие без признаков огнейсования и сланцеватости, но участками содержат многочисленные вертикальные и горизонтальные трещины, выполненные более поздними гидротермальными минералами Они состоят главным образом из плагиоклаза и моноклинного пироксена (авгита). В незначительном количестве содержатся микропегматит и черные рудные минералы, представленные ильменитом или титаномагнетитом. Присутствует акцессорный апатит. Вторичные минералы представлены уралитом, серицитом, лейкоксеном и бурыми окислами железа, а эпигенетическими гидротермальные минералы - хлоритом, пренитом, кварцем, альбитом, пиритом, гематитом, карбонатом, халцедоном, каолином и другими. Плагиоклаз в этих породах, составляющий не менее 50%, встречается в двух генерациях. Первая из них, играющая основную роль, представлена идиоморфными удлиненными лейстообразными кристаллами, а вторая - в виде редких ксеноморфных неправильных и клиновидных зерен, обычно заключенных в интерстициях кристаллов первой генерации. Структура описываемых пород офитовая, переходящая к габбровой.
Наиболее сильно измененные разности описываемых пород, вынесенные из скважин Дубровка 1 и Бакалы 2, содержат многочисленные тонкие прожилки окрашенного гематитом альбита, кварца, зеленого хлорита, халцедона, каолинита, кальцита и пирита. Изменение их, по-видимому, произошло главным образом под влиянием гидротермальных растворов, давших начало образованию указанных минералов, а в самой верхней части разреза также под влиянием гипергенных агентов.
Надо полагать, что описываемые кварцевые габбро-диабазы представляют собой не пластовые залежи, как полагают некоторые геологи, а интрузивные жильные образования типа секущих и круто падающих даек, обнаженные в результате длительных денудационных процессов. Они, по-видимому, приурочены к зонам тектонических нарушений. В частности, в такой зоне находятся дайки этих пород, вскрытые скважинами Субханкулово 5 и Копей-Кубово 10. В ближайших к ним скважинах Субханкулово 4, 7, 8, Копей-Кубово 11, 12, 21 и других диабазовые породы отсутствуют, а фундамент сложен сильно; катаклазированными и милонитизиро-ванными биотитовыми и гранато-биотитовыми гнейсами. На основании северо-восточного простирания зоны указанных пород можно предположить такое же простирание даек диабазовых пород.
Наиболее древняя красноцветная нижнебавлинская серия додевонских отложений Западной Башкирии пронизана магматическими породами от основания почти до самых верхов. Поверхность этой серии подвергалась длительной эрозии во время предверхнебавлинского перерыва, в результате которой местами уничтожены верхние горизонты нижнебавлинской серии и вскрыты интрузивные тела диабазовых пород. Поэтому последние на некоторых участках лежат под верхнебавлинской серией, а иногда непосредственно под терригенной толщей девона там, где породы верхнебавлинской серии в свою очередь уничтожены полностью последующей преддевонской эрозией.
Диабазовые породы, вскрытые скважинами Акинеево 24, Арлан 7, Орьебаш 14 и 22 на северо-западе описываемой области, приурочены к самой нижней - калтасинской - свите нижнебавлинской серии. Так, в акинеевской скв. 24 они залегают среди доломитов верхней толщи этой свиты, имеют небольшую мощность (3 м) и представлены темно-зеленым среднезернистым кварцевым габбро-диабазом. В нем встречены единичные псевдоморфозы серпентина и идудингсита по оливину. В арланской скв. 7 диабазовые породы лежат на доломитах калтасинской свиты и трансгрессивно перекрываются песчаниками терригенной толщи девона. Последние никаких признаков контактового метаморфизма не имеют. Общая мощность диабазовых пород в этой скважине равна примерно 11 м, но они расчленены тонким прослоем доломита. Верхняя - большая часть керна представлена темно-зеленым, почти черным, среднезернистым бескварцевым оливиновым диабазом, состоящим примерно на 50% из плагиоклаза, на 40% из пироксена и продуктов его разрушения и на 10% из продуктов изменения оливина. Нижняя часть керна совершенно черная афанитовая и представлена скрытокристаллическим оливиновым диабазом интерсертальной и порфировой структуры. Промежуточный прослой состоит из зеленовато-серого сильно метаморфизованного доломита, что указывает на приуроченность описываемых диабазов также к калтасинской свите. Что касается диабазовых пород участка орьебашских скв 14 и 22, то они здесь достигают значительной мощности и не пройдены полностью. Покрываются они трансгрессивно в скв. 22 породами верхнебавлинской серии, а в скв. 14 песчаниками терригенной толщи девона. Поэтому некоторые геологи принимают их за наиболее молодые эффузивные образования, приуроченные к перерыву между додевонскими и девонскими отложениями [4]. Но это не соответствует действительности. Во-первых, эти породы в скв. 22 перекрыты трансгрессивно залегающими базальными слоями верхнебавлинской серии, в которых содержатся типичные микропегматиты из описываемых пород, что указывает на их доверхнебавлинский возраст. Во-вторых, габбро-диабазы указанного участка всеми исследователями признаются интрузивными образованиями гипабиссального или субвулканического типа [2, 3, 8]. Надо полагать, что диабазовые породы в этих скважинах приурочены также к калтасинской свите, так как в этой части описываемой области более верхние горизонты нижнебавлинской серии отсутствуют; по-видимому, уничтожены эрозией.
Описываемые породы скв. 22 пройдены на 72 м. Нижняя часть разреза мощностью 35 м представлена типичными оливиновыми габбро-диабазами, темно-серыми, почти черными, среднезернистыми, монолитными, плотными, крепкими. Они состоят примерно на 25% из плагиоклаза, на 30% из оливина и на 40% из пироксенов как моноклинной (авгит), так и ромбической разновидностей (гиперстен). На долю остальных минералов, представленных главным образом вторичными амфиболами, биотитом и рудными минералами, приходятся остальные 5% породы. Плагиоклаз в этих породах отличается своей свежестью, более основным составом (битовнит № 75-80) и ксеноморфным характером по отношению к оливину и пироксенам.
Следующая, примерно 25-метровая, часть разреза этой скважины слагается зеленовато-серыми среднезернистыми кварцевыми габбро-диабазами, связанными постепенными переходами с нижележащими оливиновыми габбро-диабазами.
Верхняя часть разреза мощностью около 12 м представлена выветрелой и наиболее кислой разностью кварцевых габбро-диабазов, имеющей зеленую окраску, сильно нарушенную перемятую структуру, с зеркалами скольжения и небольшой твердостью.
В орьебашской скв 14 диабазовые породы вскрыты на 15 м и представлены зеленовато-серыми среднезернистыми кварцевыми габбро-диабазами, аналогичными таковым по скв. 22.
Надо полагать, что описываемые диабазы являются также интрузивными дайковыми породами, так как они на участках окружающих скважин отсутствуют. Скрытокристаллическая и интерсертальная структура нижнего пропластка по арланской скв 7, вероятно, обусловлена быстрым остыванием магмы из-за незначительности его мощности.
К вышележащей серафимовской свите нижнебавлинской серии приурочены магматические породы диабазовой группы, установленные остальными семью скважинами на шести площадях.
Интрузивный, секущий характер тел диабазовых пород, приуроченных к этой свите, наиболее наглядно иллюстрирует геологический профиль по линии серафимовских скв. 65, 119 и 30 (рис 2). Как видно из рис. 2, здесь скв 65 и 119 пересечено интрузивное тело, представляющее, очевидно, круто падающую, довольно мощную дайку субширотного простирания. Скв 65 она пересечена в пределах нижней песчаниковой толщи, а скв 119 в пределах верхней карбонатно-терригенной толщи серафимовской свиты. Мощность ее по стволу этих скважин колеблется в пределах 54-87 м. Есть основание полагать, что эта дайка в широтном направлении протягивается далее за участок серафимовской скв. 30 и пересекает вышележащую толщу кварцевых песчаников леонидовской свиты нижнебавлинской серии. Об этом свидетельствуют наличие в разрезе этой скважины интервала, выделяющегося аномальным высоким сопротивлением, не свойственным для этой толщи, и то обстоятельство, что песчаники, поднятые с этого интервала, отличаются от выше- и нижележащих пород сильной окварцованностью и сливным характером, что, вероятно, обусловлено контактовым влиянием расположенного где-то рядом интрузивного тела.
Судя по довольно богатому керну в скв. 119, описываемое интрузивное тело имеет зональное строение. Центральная большая часть его слагается наиболее полно и относительно крупнокристаллическими кварцевыми габбро-диабазами, тогда как узкие полосы в краевых частях интрузива на лежащем и на висячем боках представлены наиболее кислой мелкозернистой или афанитовой разностью - кварцевым диабазом офитовой структуры, переходящей в долеритовую и интерсертальную. Здесь количество кварца больше, а плагиоклаз представлен более кислой разностью. Непосредственный контакт интрузива с вмещающими породами не представлен в керне, но розовый полевошпатово-кварцевый песчаник, вынесенный с интервала, лежащего всего на 0,8 м выше висячего бока интрузива, отличается от всех (вышележащих аналогичных песчаников своим сливным характером и сильной вторичной окварцованностью. На каротажной диаграмме эта контактная часть мощностью 3-4 м отличается от выше- и нижележащих пород относительно более высоким сопротивлением. Все это, вероятно, вызвано интрузивным контактом.
Старо-петровской скв. 5, под Бирском, пересечены две дайки диабазовых пород. Первая, маломощная дайка, сложенная бескварцевым мелкозернистым диабазом офитовой структуры, участками переходящей в долеритовую и интерсертальную разность, сечет верхнюю карбонатно-терригенную толщу серафимовской свиты. Ее мощность не превышает 8 м. Вторая, более мощная дайка, приуроченная к нижней песчаниковой толще той же свиты, вскрыта на 28 м. Какова ее полная мощность, неизвестно, так как скважина остановлена в этих породах Она в отличие от верхней дайки, залегающей на 118 м выше, сложена кварцевыми габбро-диабазами, аналогичными таковым предыдущей площади.
Байкибашской скв. 3, находящейся в Балтачевском районе, диабазовые породы вскрыты в основании разреза примерно на 20 м. Здесь они приурочены также к нижней - песчаниковой- толще серафимовской свиты и представлены темно-зелеными диабазами мелкозернистой офитовой структуры, переходящей в верхней части в афанитовую разность с долеритовой структурой. По минералогическому составу и структуре эти породы более близки к диабазу верхней дайки, чем габбро-диабазам нижнего интрузива Старо-Петровской площади.
Следующим пунктом, где вскрыты породы диабазовой группы, является участок чекмагушской скв 5. Интрузивное тело здесь приурочено к верхней толще серафимовской свиты, но вскрыто лишь на 35 м. Оно сложено зеленовато-серыми кварцевыми габбро-диабазами, отличающимися от предыдущих своей крупнозернистой структурой и обильным содержанием микропегматита. Последний встречается в неправильных выделениях буквально во всех интерстициях кристаллов плагиоклаза и пироксенов, представленных главным образом моноклинной, реже ромбической разностью. Непосредственный контакт с вмещающими породами не представлен керном, но алеврито-глинистые породы висячего бока являются сильно измененными, обожженными и окремнелыми в полосе шириной 25- 30 м. На каротажной диаграмме эта часть выделяется повышенным КС и положительной ПС.
Надеждинской скв. 27 (юго-восточная часть Калтасинского района) установлено наиболее мощное интрузивное тело диабазовых пород. Мощность его по стволу скважины равна 165 м. В этом интрузиве, так же как и в интрузиве на Серафимовской площади, наблюдается ясно выраженная дифференциационная зональность. Центральная часть его слагается крупнозернистым габбро-диабазом, содержащим незначительное количество кварца и микропегматита, а краевые части представлены более кислыми среднезернистыми кварцевыми габбро-диабазами, переходящими у контакта с вмещающими породами в мелкозернистые или афанитовые диабазы офитовой или долеритовой структуры. На контакте описываемого интрузива на обоих боках, так же как на висячем боку интрузива на Чекмагушской площади, имеет место довольно широкая, сильно метаморфизованная зона, достигающая по стволу скважины 20-40-метровой мощности. Подобная картина на других интрузивах области нигде не наблюдалась. Вероятно, здесь имеем не истинную мощность, а кажущуюся, связанную с формой залегания интрузива в виде круто падающей, почти вертикальной дайки. Мощность дайки, очевидно, значительно меньше той, какую мы наблюдаем по стволу скважины.
Последним пунктом, где на сегодня известны магматические породы диабазовой группы, является участок орьебашской скв. 57, пробуренной в южной части Янаульского района. Здесь указанной скважиной пересечены два тела диабазовых пород. Первое из них имеет 20-метровую мощность и слагается темно-зеленым мелкозернистым кварцевым диабазом, а второе, залегающее на 80 м ниже первого, представлено серо-зеленым среднезернистым кварцевым габбро-диабазом мощностью 71 м, вполне аналогичным таковым по орьебашским скв. 14 и 22. В самой верхней части они переходят в скрытокристаллический диабаз и имеют интрузивный контакт с вмещающими породами. Оба тела приурочены к серафимовской свите.
Заканчивая краткую характеристику пространственного размещения и петрографического состава диабазовых пород Западной Башкирии, следует отметить, что они всюду имеют строго локальное распространение, обычно приурочены к зонам тектонических нарушений и распространяются в интервале от архейского основания до верхних горизонтов нижнебавлинской серии. По отношению к вмещающим породам они имеют секущий характер и интрузивный контакт. Они, вероятно, представляют собой жильные образования типа секущих и круто падающих даек. Мощность их по стволу скважин колеблется от нескольких до 87-165 м. По петрографическому составу и структурным особенностям среди них выделяются диабазы и габбро-диабазы. Среди обоих типов встречаются кварцевые, нормальные и оливиновые разновидности. В интрузивах описываемых пород наблюдается как вертикальная, так и горизонтальная дифференциационная зональность. Наиболее основные оливиновые разновидности диабазов и габбро-диабазов пока установлены лишь в наиболее древней калтасинской свите, а выше они представлены только нормальной и кварцевой разностями. В более или менее мощных интрузивах наблюдается приуроченность наиболее основных и крупнозернистых разновидностей габбро-диабазов к центральной зоне, а более кислых кварцевых и мелкозернистых к краевым зонам их. Последние часто у контакта с осадочными породами сменяются мелкозернистыми и афанитовыми диабазами.
Породы диабазовой группы Западной Башкирии наиболее хорошо сопоставляются с диабазовыми породами западной зоны западного склона Южного Урала, непосредственно примыкающей к описываемой области. Здесь эти породы встречаются в аналогичных геологических условиях, имеют почти идентичный петрографический состав и изучены относительно лучше благодаря обнаженности их па дневной поверхности.
По данным Э.X. Алкснэ, Г.В. Вахрушева, О.П. Горяйновой, М.П. Коляда, Д.С. Иванова и других [1, 5] в западной зоне Урала диабазовые породы встречаются в виде даек мощностью от 0,5 до 100 м, которые секут весь осадочный комплекс до миньярской свиты включительно. Они обычно связаны сбросовыми линиями, имеют северо-восточное простирание и иногда прослеживаются на протяжении 20 км. Среди диабазовых пород здесь также установлены нормальные и кварцевые диабазы, кварцевые и оливиновые габбро-диабазы, диабазовые порфириты и другие. Они обычно среднезернисты, состоят из плагиоклаза двух генераций, моноклинного пироксена, черных рудных минералов (ильменита), микропегматита и акцессорного апатита, а также оливина в наиболее основных разностях. Структура их обычно офитовая, переходящая к габбровой, более редко пойкило-офитовая и интерсертально-офитовая.
Контакт диабазовых пород с вмещающими породами всюду интрузивный, но контактовые явления отмечаются в очень узкой зоне. Они выражены в карбонатных породах увеличением их твердости и появлением чешуек хлорита, включений граната и оливина, в песчаниках - окварцеванием и появлением новообразований турмалина, магнетита, гематита и железной слюдки [5].
Все известные на сегодня разновидности диабазовых пород, встречающиеся в интервале от гнейсового основания до верхов нижнебавлинской серии, по мнению автора, являются интрузивными одновозрастными образованиями. Об этом свидетельствуют следующие основные факты.
1. Строго локальное, возможно, узколинейное распространение пород диабазовой группы.
2. Секущий характер залегания этих пород по отношению к вмещающим осадочным толщам, установленный на Серафимовской площади (см. рис. 2).
3. Наличие верхнего интрузивногоконтакта между диабазовыми породами и вмещающими их осадочными образованиями. В частности, такой контакт установлен в керне по скважинам Чекмагуш 5, Надеждино 27, Орьебаш 57 и Серафимовка 119.
4. Отмеченная выше дифференциационная зональность с концентрацией основных разностей в центральной зоне, а наиболее кислых разностей с обилием микропегматита и приуроченного к нему апатита в краевых частях интрузива, указывающая на образование их в условиях медленного и спокойного остывания магмы в подземных условиях, где летучие компоненты, концентрировавшиеся в кислом магматическом остатке, хорошо сохранились и перешли в твердую минеральную фазу.
5. Близкое сходство геологических условий нахождения и петрографического состава диабазовых пород Западной Башкирии с таковыми Западного Урала, где точно установлены интрузивное происхождение и дайковый характер залегания последних.
Об одновозрастности всех известных разновидностей диабазов и габбро-диабазов свидетельствуют тесная связь между ними, постепенные взаимные переходы, близость их минералогического и химического составов, а также нахождение их в пределах всего интервала распространения описываемых пород.
По данным лаборатории Башкирского филиала АН СССР абсолютный возраст диабазовых пород, определенный по калий-аргоновому методу, колеблется от 1010 млн. лет по чекмагушской скв. 5 до 1140 млн. лет по старопетровской скв. 5, что соответствует верхнему протерозою (рифею) и не противоречит последним общегеологическим представлениям о возрасте вмещающих их додевонских отложений нижнебавлинской серии.
Проведенными исследованиями устанавливается, что породы диабазовой группы Западной Башкирии, так же как и западного склона Южного Урала, представляют собой интрузивные жильные образования типа секущих и круто падающих даек. Они прорывают нижнюю часть додевонских (бавлинских) отложений, а в верхней части последних содержатся кластические обломки этих пород, что позволяет расчленить вскрытую часть этих отложений на две разновозрастные части: нижнебавлинскую серию, имеющую верхнепротерозойский (рифейский) возраст и сложенную красноцветными терригенными и карбонатными породами, и верхнебавлинскую серию, состоящую исключительно из терригенных, преимущественно сероцветных отложений более молодого иижнепалеозойского возраста. Среди габбро-диабазов и диабазов Западной Башкирии, как и Урала, имеются кварцевые, нормальные и оливиновые разновидности. Все типы и разновидности диабазовых пород, по-видимому, являются производными единой основной магмы, имеют верхнепротерозойский возраст и образуют единую диабазовую формацию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вахрушев Г.В. О выходах диабаза на р. Зидиме. Хозяйство Башкирии, № 10,1929.
2. Гаррис М.А. О габбро-диабазах кристаллического фундамента в Западной Башкирии. ДАН СССР, т. 103, № 1, 1955.
3. Дымкин А.М., Солонцов Л.Ф. и Эллерн С.С. Некоторые новые данные о породах диабазовой формации на востоке Русской платформы. ДАН СССР, т. 109, № 1,1956.
4. Куликов Ф.С. Габбро-диабазовые интрузии в додевонских отложениях Башкирии. Геология нефти, 1957, № 3.
5. Соколов Д.С. Несогласие и перерыв внутри рифейской группы в Катав-Ивановском районе (Южный Урал). БМОИП, отд. геологии, т. XXII (1), 1947.
6. Тимергазин К.Р. Кристаллический фундамент Западной Башкирии. Геология нефти, 1957, № 6.
7. Флоренский В.П. и Баренцев И.М. К вопросу о палеозойском вулканизме на востоке Русской платформы. ДАНСССР, т. 95, № 5, 1954.
8. Флоренский В.П., Лапинская Т.А. и Князев В.С. Габбро-диабазы, диабазы и близкие к ним породы восточной части Русской платформы. Тр. МНИ, вып. 14, 1955.
Баш. фил. АН СССР
Рис. 1. Обзорная карта распространения пород диабазовой формации.
Площади: 1- Арлан, скв. 7; 2-Акинеево, скв. 24; 3 - Орьебаш, скв. 14, 22, 57; 4 - Надеждино, скв. 27; 5 - Байкибаш, скв. 3; 6 - Ст. Петрово, скв. 5; 7 - Чекмагуш, скв. 5; 8 - Дубровка, скв. 1; 9 - Бакалы, скв. 2; 10 - Копей-Кубово, скв. 10; 11 - Субханкулово, скв. 5; 12 - Серафимовка, скв. 119, 65.
Рис. 2. Геологический профиль по линии серафимовских скв 65, 119, 30 (Сост. К. Р. Тимергазин)
Нижнебавлинская серия: 1-терригенная толща калтасинской свиты; 2 - доломитовая толща калтасинской свиты; 3 - песчаниковая толща серафимовской свиты; 4 – карбонатно-терригенная толща серафимовской свиты; 5- леонидовская свита. Верхнебавлинская серия: 6 песчаниковая толща каировской свиты, 7- толща переслаивания каировской свиты, 8 - песчаниковая толща шкаповской свиты; 9 - толща переслаивания шкаповскои свиты 10 - диабазовые породы, 11 - кривая кажущегося сопротивления (КС), 12 - кривая спонтанной поляризации (ПС).