На севере Сибирской платформы с начала кайнозоя формировались вулкано-тектонические структуры, одной из которых является Попигайская (по р. Попигай), обнаруженная В.Д. Кожевиным в 1946 г. [3]. Она находится на северо-востоке Анабарского щита в бассейне среднего течения р. Попигай и приурочена к северной окраине Восточно-Сибирского литосферного плюм-вулканогена [5]. Величина её поперечника оценивается разными авторами от 75 до 80 км. Подсчитано также, что окружающее плато приподнято над её днищем на 200 м [1, 3].
В породах, слагающих данную структуру, был выявлен новый генетический тип алмазов, представляющих собой сростки состава графит-чаоит-кубический алмаз-лонсдейлит, содержание которых достигает нескольких сотен карат на м3 породы [2]. Всё это вызвало повышенный интерес к проблеме генезиса и особенностям геологического строения данного объекта. Так, В.Л. Массатисом в 1980 г. была выдвинута астроблемная гипотеза, которая базировалась на присутствии в зёрнах минералов специфических динамических преобразований, которые трактовались как результат ударного воздействия космического тела [3]. Однако, в 1982 г. А.И. Трухалёвым было показано, что признаки ударного метаморфизма возникают и при вулканических извержениях в результате взрывов в подводящих каналах [4].
В ходе исследований попигайского объекта, проведённых группой геологов ЦНИГРИ в 1985 г., было установлено, что формирование Попигайской структуры длилось более 36 млн. лет: от рубежа мела и палеогена до начала олигоцена [1]. На первом этапе этого процесса, то есть на протяжении 20 млн. лет в данном районе в земной коре формировался магматический очаг в виде "линзы из раскалённой газово-жидкой взвеси" [1]. Естественно возникает вопрос: что являлось источником тепловой энергии, поступавшей к указанному очагу столь длительное время? По нашему мнению, таковым источником может быть только верхняя астеносфера, подстилающая литосферу, разогретая, как известно, до 1500°С. В районе, где находится Попигайская структура (71,5 ° с.ш.; 111,0° в.д.), её кровля залегает на глубине около 150 км от дневной поверхности [5]. Соответственно, расстояние от кровли верхней астеносферы до очага, появившегося в коре, составляет не менее 100-120 км. Следовательно, тепловая энергия к очагу могла поступать только при условии наличия очень крупных разрывных структур, рассекавших литосферу от самой её подошвы. Таким образом, появлению указанного очага должно было предшествовать образование сквозьлитосферных разломов. Проникая в толщу коры, эти разломы, по всей видимости, расщеплялись на линейно-вытянутые и параллельные друг другу серии мелких трещин, что на дневной поверхности находит отражение в резких однонаправленных поворотах водотоков. В толще коры они могли пересекаться с теми разломами, которые возникали в процессе роста куполовидного поднятия, происходившего благодаря "мощному давлению летучих и флюидизированного материала в очаге" [1]. Узлы таких пересечений безусловно становились "ослабленными" участками коры, где могли возникать подводящие каналы для выхода из очага вулканогенного материала.
Рост куполовидного поднятия свидетельствует о том, что давление летучих в очаге со временем всё увеличивалось. Вероятно, это было связано с прогрессирующей активизацией поступления летучих из недр мантии. К середине эоцена это давление достигло критической величины и вызвало прорыв вулканогенного материала через ослабленные участки в коре на дневную поверхность, что явилось началом второго этапа формирования Попигайской структуры. Именно с этого времени последовали мощные поверхностные эксплозии, которые продолжались 16 млн. лет [1]. В результате на поверхности накопилась толща вулканогенного материала мощностью до 1,5 - 1,7 км [3]. В основном она состоит из "плотных брекчий со стекловато--глинистым цементом" - так называемых "зювитов" и пластообразных тел "афанитового облика", получивших название "тагамитов" [1, 2].
В начале олигоцена вулканическая деятельность прекратилась [1], и начался третий, заключительный этап формирования Попигайской структуры, который продолжается до настоящего времени. Накопление на дневной поверхности вулканогенного материала означало опустошение его подземного вместилища, что, по всей вероятности, и привело к просадке данного (надочагового) участка земной коры, а на поверхности - к образованию котловины. К этому времени, очевидно, приурочено появление здесь гидросети. В котловину со всех сторон устремились ручьи и небольшие речки. Кроме того, изменив своё первоначальное течение, сюда направились и такие крупные водотоки, как р. Попигай, Догой и др.
Известно, что гидросеть является наиболее чутким индикатором даже самых незначительных вертикальных движений. Поэтому, анализ её строения может дать информацию, значительно дополняющую картину тектонического строения территории. Проведённый нами анализ гидросети, развитой в пределах Попигайской структуры и прилегающей к ней территории, позволил установить, что данный объект приурочен к зоне трещиноватости шириной 60 км, которая прослежена нами в юго-восточном направлении более чем на 300 км, вплоть до верховьев р. Малой Куанамки. Здесь нами выявлена структура, которая по своей форме и размерам сопоставима с Попигайской. Однако, в отличие от последней, данная структура – положительная, что, вероятно, является следствием роста надочагового куполовидного поднятия над формирующимся в настоящее время в толще коры магматическим очагом. Фрагмент этой зоны показан на рис. 1. Такие параметры зоны указывают на то, что она является производной крупного, вероятно, сквозьлитосферного разлома. Тем самым, можно уверенно предполагать причинно-следственную связь между разрывными процессами в литосфере и образованием Попигайской структуры. Возможное наличие сквозьлитосферного разлома позволяет также допустить вероятность поступления через него в указанный очаг веществ, выносимых из глубин мантии Восточно-Сибирским суперплюмом. В частности, из геосферы D” им могли привноситься атомы углерода, необходимые для образования кристаллов алмаза [7]. Однако, следует заметить, что поступающие атомы углерода попадали в очаг, который находился в коре. Безусловно, Р-Т условия в нём были иными, чем в кимберлитовых очагах, формирующихся, как известно, на значительно больших глубинах. Этим, вероятно, и объясняется известное своеобразие попигайских алмазов.
Кроме того, в пределах котловины установлены признаки трёх палеовулканических аппаратов (рис. 2 – I, II, III), действовавших на втором этапе формирования Попигайской структуры. Данные образования имеют форму уплощенных воронок. В их центральной части, вероятно, находился подводящий канал. Вокруг центральной части отмечаются реликты раструба ступенчатого строения. Воронковидная форма этих образований распознаётся по центростремительной ориентировке ручьев, а «ступени» раструбов – по резким изгибам водотоков (рис. 2). Территории этих объектов отличаются сильной обводнённостью. Здесь находится большое количество озёр и заболоченных участков. Пересекающие их крупные водотоки изобилуют меандрами.
По гидросети отдешифрированы также и разрывные нарушения, по которым происходила просадка надочагового участка коры (рис. 1, 2). Это позволило уточнить представление о параметрах и форме котловины. Она имеет почти прямоугольную форму, несколько вытянутую с юго-востока на северо-запад. Её ширина 65 км, длина 75 км. Субпрямоугольная форма котловины подчёркнута расположением по её окраинам наиболее крупных водотоков (рис. 1,2).
В течение третьего этапа происходит постепенная и, по всей видимости, неравномерная просадка отдельных участков надочаговой территории, менявшая геоморфологический облик структуры. В результате , к настоящему времени толща пород внутри котловины оказалась разбита на блоки различной формы и размеров, и со своим характером гидросети. Среди них особого внимания заслуживают блоки, расположенные по северной, восточной и юго-восточной окраинам котловины. Эти блоки занимают самое низкое гипсометричекое положение. По их территории протекают наиболее крупные водотоки: р. Попигай и её левые притоки – реки Рассоха и Чорду-Далдын (рис. 1, 2). Наблюдается исключительная обводнённость их территории: огромное количество небольших озёр, много заболоченных участков. Русла протекающих здесь крупных водотоков часто петлеобразно изгибаются, нередки старицы, островки и косы. Всё это указывает на то, что вышеупомянутые блоки в настоящее время испытывают опускание.
Таким образом, нам представляется следующая последовательность геологических преобразований, приведших в конечном счёте к появлению алмазоносной структуры в бассейне р. Попигай. В самом начале кайнозойской эры в Анабарском регионе активизировалась деятельность Восточно-Сибирского суперплюма, приведшая к нарушению теплового баланса в верхней астеносфере, вследствие чего в ней начались «взрывные» процессы [6]. В результате одного из них в районе бассейна р. Попигай произошла деформация жесткой оболочки Земли в виде крупного сквозьлитосферного разлома. По образовавшемуся в литосфере «каналу» к коре, где стал формироваться магматический очаг, устремился «поток» тепловой энергии из верхней астеносферы, а также химических элементов из глубин мантии, привносимых суперплюмом. В частности из геосферы D” в изобилии стали поступать летучие, включая, безусловно, и углерод, необходимый для образования алмаза. Процесс алмазообразования проходил в указанном очаге на протяжении 20 млн. лет. Этим, вероятно, объясняется богатейшее содержание данного минерала в изверженных породах, находящихся в Попигайской котловине.
Список литературы:
1. Ваганов В.И., Иванкин П.Ф., Кропоткин П.Н. и др. Взрывные кольцевые структуры щитов и платформ. Москва, «Недра», 1985 г.
2. Зинчук Н.Н., Савко А.Д, Шевырёв Л.Т. Историческая минерагения, т. 2. Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2007 г.
3. Массайтис В.Л., Дангилин А.Н., Мащак М.С. и др. Геология астроблем. М.: Недра, 1980.
4. Трухалёв А.И. Признаки ударного метаморфизма в ксенолитах из вулканогенных образований Норильского района // Сов. геол. – 1982. - №8 – с. 94-97
5. Фомин Ю.М. Восточно-Сибирский литосферный плюм-вулканоген. http://www.proza.ru/2011/02/18/1151.
6. Фомин Ю.М. Верхняя астеносфера – источник тепла и природных катаклизмов Земли. http://www.proza.ru/2011/04/26/1272.
7. Фомин Ю.М. Развитие Земли и кимберлитовый магматизм. «Руды и металлы», Москва, ЦНИГРИ, 2013 г., №1, с. 74-79.