Брекчии Пучеж-Катунской астроблемы

Перед вами обнажение пестроцветных щебенчато-глыбовых брекчий — горных пород, сложенных из сцементированных крупных угловатых обломков. Границы этих обломков видны на фото как более светлые вкрапления породы. Эти обнажающиеся пучеж-катунские дислокации верхнепермских и нижнетриасовых пород тянутся более чем на 50 км по берегам Горьковского водохранилища на территории Нижегородской и Ивановской областей от поселка Сокольское до города Городец.

Еще в 40-е годы XIX века первооткрыватель пермской системы Р. И. Мурчисон, описывая геологию Поволжья, обратил внимание на красноцветные брекчии, предположив, что они образовались в результате метаморфизма пермских известняков. В последующем эти породы рассматривали как береговые оползни, карсты, гляциодислокации, результат локальных тектонических поднятий и даже вулканизма.

Пестроцветные щебенчато-глыбовые брекчии на правом берегу Горьковского водохранилища. Фото © Антон Ульяхин

В 1965 году геолог Л. В. Фирсов сравнил материалы по геологическому строению Пучеж-Катунских дислокаций с уже известными на тот момент земными ударными кратерами — астроблемами — и первым высказал гипотезу о метеоритном происхождении пестроцветных брекчий. После этого предположения геологи обратили особое внимание на выступ в центральной части кольцевой структуры, который назвали Воротиловским. В районе этого выступа в 1988–1992 годах пробурили Воротиловскую глубокую скважину (5374 м). Полученные при глубоком бурении данные окончательно подтвердили, что Пучеж-Катунская кольцевая структура — это древняя астроблема, которая образовалась в результате падения крупного метеорита около 169 млн лет назад — в юрском периоде, за 100 млн лет до произошедшего в эпоху динозавров падения знаменитого Чиксулубского метеорита. Брекчии слагают периферийную часть Пучеж-Катунской астроблемы, входящей в десятку крупнейших метеоритных кратеров на Земле и вторая по величине после кратера Попигай в России. Сам кратер прекрасно сохранился, но скрыт под толщей сотен и тысяч метров осадков и не проявляется в современном рельефе. К счастью, брекчированные породы, прорезанные водами водохранилища, оказались доступны для наблюдений и изучения — они-то и привлекли внимание исследователей.

Время образования Пучеж-Катунской импактной структуры оценивали целым комплексом геологических и палеонтологических методов, опирающихся на результаты палинологического исследования. Анализ ископаемых палиноморф показал, что в брекчиях, состоящих из разновозрастных пород, содержатся споры и пыльца, характерные для байосского яруса средней юры (170–168 млн лет назад). Миоспоры проникали в породы вместе с водой, которая заполняла кратерную воронку. Абсолютная изотопная датировка по циркону дала похожие результаты.

Схематическая геолого-структурная карта цокольного комплекса Пучеж-Катунской астроблемы: 1–5 — цокольный комплекс, 6 — изогипсы поверхности цокольного комплекса и их значения в метрах, 7 — внешняя граница распространения коптогенного (импактного) комплекса, 8 — внешняя граница воронки кратера, 9 — ось кольцевого желоба, 10 — ось радиальных желобов, 11 — буровые скважины, 12 — Воротиловская глубокая скважина. Рисунок из книги В. Л. Масайтис и др., 1999. Глубокое бурение в Пучеж-Катунской импактной структуре

Пучеж-Катунская астроблема имеет диаметр около 80 км и представляет собой типичный крупный метеоритный кратер. Его разбитое на отдельные блоки центральное поднятие (Воротиловский выступ) имеет впадину и окружено кольцевым желобом со ступенчатыми уступами на его борту, а к желобу примыкает кольцевая терраса. Цоколь террасы повсюду перекрыт пестроцветными щебенчато-глыбовыми брекчиями — глыбы размером от 1 до 100 м состоят из песчано-глинистых верхнепермских и нижнетриасовых породам вперемешку с глыбами верхнекаменноугольных известняков; мощность брекчий составляет до 200 м. В районе центрального поднятия и кольцевого желоба по скважинным данным щебенчато-глыбовые полимиктовые брекчии состоят из обломков архейских кристаллических, а также вендских и девонских осадочных пород.

Заполняющие кратер брекчии образовались в результате ударного дробления и перемешивания пород осадочного чехла и в меньшей степени кристаллического фундамента. В пределах террасы, за внешней границей воронки кратера, представленные в обнажениях крупные блоки раздробленных пермо-триасовых и каменноугольных пород цементировались материалом, который поступал с радиально растекающимися грязекаменными потоками. Удар затронул породы до глубины 8–10 км, а его сила оценивается в 1×10²⁸ эрг при угле соударения 45° и диаметре самого ударника около 3 км.

Стереопроекция поверхности истинного дна Пучеж-Катунской астроблемы. Соотношение горизонтального и вертикального масштабов 1:3. Рисунок из книги В. Л. Масайтис и др., 1999. Глубокое бурение в Пучеж-Катунской импактной структуре

В момент удара метеорита это место представляло собой наклоненную к северо-западу аккумулятивную равнину с многочисленными лагунами и озерами, вода из которых стала поступать в образовавшийся кратер. Большую часть воды поглотили мощные толщи брекчий, и она сохранялась только в пределах кольцевого желоба. После уплотнения брекчий и проседания дна кратера уровень воды в нем заметно повысился, и образовалось крупное озеро, просуществовавшее до келловейского века, когда воды эпиконтинентального бассейна затопили территорию, где находилась астроблема.

Последствия этого импактного события стали катастрофическими для достаточно большой площади пространства вокруг эпицентра. По результатам первых датировок даже подумали, что падение метеорита стало причиной раннетоарского вымирания (см. Toarcian turnover) 183 млн лет назад, однако эти датировки оказались завышенными.

Учитывая размеры Пучеж-Катунской астроблемы и силу удара, при которой она сформировалась, можно говорить об алмазоносности (выявленной, например, в Попигайском кратере). При невероятно высоких давлении и температуре во время сильного удара углеродсодержащие породы способствуют образованию очень мелких импактных алмазов. Так, запас открытого Попигайского месторождения оценивается в несколько триллионов карат, что превышает все известные запасы алмазов кимберлитовых провинций мира. Цифра огромная, но разработка подобных месторождений совсем не рентабельна: дешевле производить синтетические алмазы. Для ювелирной огранки импактные алмазы также не годятся из-за непрезентабельного вида и мелких размеров. Так что речь о промышленной добыче Пучеж-Катунских алмазов тоже пока не идет.

Фото © Антон Ульяхин, обнажения брекчий в районе деревни Васильково, Пучежский район Ивановской области.

Антон Ульяхин