Кремень и яшма

РАСПРОСТРАНЕНИЕ КРЕМНИСТЫХ ПОРОД НА ЮЖНОМ УРАЛЕ В ПРОСТРАНСТВЕ И ВРЕМЕНИ

Традиционное кремнистое сырье, которое человек использовал для изготовления орудий в каменном веке - фтаниты, фтанитоиды, яшмы, новакулиты, халцедоны и другие, зафиксировано нами практически во всех природно-ландшафтных, структур- но-формационных и геоморфологических зонах Южного Урала. Они встречены в коренном залегании, в крупнообломочном материале элювия, делювия и аллювия, непосредственно в материалах стоянок; в галечниках и в стоянках; только в стоянках. Важно понять какими путями кремень и яшма попадали в тот или иной район, сколь существенным было участие человека в процессе распространения кремнистых пород или это результат сугубо природных процессов.

Пространственное распространение кремня связано прежде всего с геологической историей региона. На схемах I—IV обобщенно показаны профиль хребтов Южного Урала и процессы движения кремнистых пород в различные исторические отрезки времени.

Мезозойско-нижнепалеогеновый этап (245-65 млн лет назад) (схема I) характеризуется относительной тектонической стабильностью Южного Урала и медленным погружением Южного Зауралья, обусловившим трансгрессию моря на востоке. В это время был теплый и жаркий, преимущественно влажный, но в отдельные времена засушливый климат. Этому этапу отвечает образование регионального пенеплена, в условиях которого образовалась крупная формация мезозойской коры выветривания. Выветривание домезозойских пород происходило неравномерно. Наиболее активно разрушались алюмосиликатные породы (вулканогенные, терригенные, метаморфические, интрузивные и т. п.) с образованием мощных глинистых химических кор выветривания. Очень устойчивые кремнистые породы почти не участвовали в этом процессе, они лишь незначительно растрескивались, в них образовывались каверны и т. п. Карбонатные породы быстро растворялись и выщелачивались с образованием различных карстовых форм - полостей, воронок, пещер, польев, а также линейно вытянутых на большие расстояния каньонооб- разных понижений, так называемых структурно-эрозионных депрессий, ориентированных в субмеридиональном направлении вдоль общеуральских геологических структур. Карстовые формы заполнялись глинистым материалом кор выветривания, переносимым с возвышенных частей рельефа. Сюда же поступал и кремнистый материал из зон тектонической раздробленности и физического выветривания в виде глыб, плиток и щебня. В Зауралье накапливались морские и прибрежно-морские осадки мезозоя, перекрывавшие континентальные образования.

Верхнепалеогеновый тектоноклиматический этап (65-23,3 млн лет назад) (схема II) характеризуется общим незначительным поднятием Южного Урала и изменением движений в Южном Зауралье с отрицательных на слабо положительные. В это же время существовал умеренно теплый и влажный климат, который способствовал образованию маломощной коры выветривания аналогичной мезозойской. Речная сеть этого этапа на западном склоне Урала наследует мезозойские структурно-эрози- онные депрессии субмеридионального направления. Происходит перемыв и переотложение кремнистого материала и добавляется новый. На Восточном склоне фрагменты палеогеновых долин часто вытягиваются в субширотном направлении, препарируя отложения мезозойских рек в местах пересечения с ними.

Нижненеогеновый этап (23,3-10 млн лет назад) (схема III) характеризуется относительным тектоническим покоем региона и проявился главным образом как этап климатический. В условиях своеобразного засушливого климата с сезонами ливневых дождей происходили интенсивный плоскостной смыв ранее образованных рыхлых отложений с возвышенных частей рельефа и заполнение вновь образующимися осадками прилегающих низин. Так сформировалась нижненеогеновая поверхность выравнивания. На равнинах Предуралья и Зауралья были развиты водоемы озерного типа. Нижненеогеновая речная сеть западного склона Урала наследовала древнюю, о чем свидетельствует приуроченность аллювиальных отложений этого времени к мезозойским и палеогеновым долинам.

Последний верхненеоген - четвертичный этап (10-1,64 млн лет назад) (схема IV) своеобразен как в климатическом, так и в тектоническом отношении. Сильное похолодание вызвало оледенение. Образовавшиеся ледниковые, и водно-ледниковые отложения объединены в осадочную ледниковую четвертичную формацию. Рассматриваемый этап характеризуется повсеместным оживлением тектонических движений преимущественно положительного знака, вследствие чего на восточном склоне Урала происходит перестройка речной сети, принявшей современные очертания, на западном - реки врезаются в ранее образованные (ме- зозойско-неогеновые) широкие речные днища субмеридиональных направлений. Верхненеогеновые и четвертичные отложения: аллювиальные (пойменные и террасовые), делювиальные, озерные, эоловые и другие - составляют осадочную формацию верхненеоген-четвертичных эрозионных циклов.

Таким образом, в период описанных геологических событий Южный Урал разрушался под воздействием денудационно-эрозионных процессов с образованием так называемых поверхностей выравнивания различного генезиса (денудационные, аккумулятивные, эрозионные), расположенных на разных гипсометрических уровнях. Более высокие уровни (вершины хребтов, гор и отдельные возвышенности) занимают породы, наиболее устойчивые к химическому и физическому выветриванию, - кварцевые песчаники, кварциты, кремнистые образования, низкие уровни - выщелачивающиеся карбонатные породы с различными карстовыми формами рельефа (воронки, пещеры и др.). Поверхности с древними корами выветривания занимали некоторое промежуточное положение.

В результате геологических процессов на Южном Урале в рамках последних 10 млн лет сформировалось несколько типов местонахождения кремнистого сырья: 1) в коренном залегании на хребтах, увалах и отдельных вершинах в виде скальных, гребеш- ковых выходов и развалов глыб, плиток и щебня; 2) в элювиально-делювиальных, незначительно перемещенных образованиях в привершинных частях и на горных террасах в виде отдельных коренных выходов среди задернованной поверхности; 3) в делювиальных и пролювиальных образованиях в виде обломочного материала различных форм и размеров, часто сцементированных глинистым материалом, перемещенных на склоны и к их подножиям под действием гравитации и временных потоков, образующих своеобразные шлейфы вокруг положительных форм рельефа; 4) в виде обломков, перемещенных и отложенных в озерных ваннах и долинах рек (озерные и аллювиальные).

В процессе перемещения обломочного материала по приведенной схеме происходила его естественная «абразивная» обработка - от грубых обломков, трещиноватых и кавернозных, до хорошо окатанных, отшлифованных валунов и галек различных размеров и форм, удобных для изготовления орудий. Особенно хорошая обработка происходила при переносе речными потоками, когда обломочный материал переносился на расстояния до нескольких десятков и сотен километров. Во всех случаях перемещения обломочного кремнистого материала происходило его уменьшение в размерах и увеличение коэффициента окатанности. Эталоном могут служить окатанность кварцитов и монокристаллического кварца в зависимости от пройденного пути, поскольку они обладают константой гипергенной устойчивости в зоне переноса (Шило, 1981. С. 11-17), близкой к кремнистым породам (Кленовицкий и др., 1962. С. 513) ( 4).

Мезозойско-кайнозойские полигенные образования, в том числе и интересующие нас кремнистые породы, в ходе описанных выше процессов подвергались неоднократному перемыву, переносу и переотложению материала каждого предыдущего этапа, дополняясь вновь поступающим. Плитки окатывались до уплощенных галек, удлиненный материал преобразовывался в эллипсовидные, изометричные обломки и конкреции образовывали относительно круглые. Таким образом, ко времени появления на Южном Урале первых людей кремнистые породы были естественным путем распространены не только в районах, непосредственно прилегающих к основным хребтам, сложенным си- лицитами, но и в Зауралье.

Наибольшая концентрация силицитов наблюдается в эвгеосинклинальной области Урала, в основном в пределах Тагиль- ско-Магнитогорской структурно-формационной зоны (см.  2). В северной (тагильской) части эта СФЗ не так выразительна, как в южной, к северу от г. Миасса ее ширина составляет 5-8 км. Наиболее мощно эта общеуральская СФЗ представлена в южной части Магнитогорского прогиба. К югу от г. Миасса он резко расширяется и в районе городов Магнитогорска и Бай- мака ее ширина достигает 105-110 км. Южнее г. Орска зона вновь сужается до 30-35 км, продолжаясь на юг в западных Му- годжарах и погружаясь вместе с Уральской складчатой системой под покров мезозойских и кайнозойских отложений Прикаспийской низменности. Общая длина Магнитогорского прогиба в пределах южной части Урала составляет около 900 км.

Коренные выходы кремнистых пород, как правило, наблюдаются не на вершинах основных хребтов, а на невысоких хребтах, холмах и увалах, расположенных ярусом ниже, чаще с восточной стороны основных, и приурочены к базальтам. Силици- ты Магнитогорского прогиба хорошо диагностируются - они обладают характерными признаками (цветом, структурой, текстурой, блеском, изломом и пр.), отличающими их от силицитов других структурно-формационных зон. Здесь представлены кремнистые породы всех разновидностей: фтаниты (черный кремень), фтанитоиды (серый, голубой, зеленый и другие кремни), яшмы (сургучные, красные, сургучно-зеленые, пестрые и т. д.), новакулиты (белый кремень) и др.

Локализация кремнистых пород в описываемом регионе имеет две формы: площадную и линейную. Разрушение силицитов, находящихся в коренном залегании в Магнитогорском прогибе, происходило в мезозое и позднее приводило к перемещению обломков с вершин к подножиям. Затем в результате деятельности водных потоков, которые формировали мезозойские русла (структурно-эрозионные депрессии) ( 40), обломки кремнистых пород различной степени окатанности отложились практически во всех формах рельефа Магнитогорского прогиба. Здесь распространение силицитов можно считать площадным - кремень встречается и на вершинах холмов, и на террасах рек, и в русловом галечнике.

В результате деятельности неотектонических процессов перемещение обломков кремнистых пород за пределы Магнитогорского прогиба приобретает линейный характер. Начало этому положили древние реки (мезозойские структурно-эрозионные депрессии), которые брали начало в прогибе, затем кремнистый материал перемывался и дополнялся по долинам палеогеновых рек, которые частично наследовали мезозойские на западе и частично пересекали их в широтном направлении на востоке. Сформировавшаяся современная речная сеть, или идущая по древним руслам, или пересекавшая их, или формировавшаяся отдельно, продолжала перемещать и перемешивать кремнистый материал. В результате таких сложных длительных и взаимодополняющих процессов кремнистые породы различной степени окатанности распространились по холмисто- увалистой равнине Зауральского пенеплена в отложениях речных террас, поймах, русловом галечнике, а также в виде многочисленных высыпок на древних поверхностях водоразделов, особенно вблизи речных долин и логов, по берегам озер и т. д. Только изредка можно наблюдать коренные выходы силицитов в крутых берегах рек, где врезание русла произошло на большую глубину до цоколя.

Нашими наблюдениями установлено распространение обломочного материала силицитов до континентально-морской цокольной равнины на востоке (см.  22). Далее на восток, в связи с общим понижением, уральские структуры перекрыты десятками метров морских осадков и уже под ними продолжаются до линии Тюмень-Курган. В результате полевых исследований обнаружить следы кремнистых пород в долинах рек Исети, Миас- са, Тобола и Уя за границей Зауральского пенеплена, за редким исключением, не удалось. Зато, двигаясь с востока на запад, стоит попасть на границу, отделяющую Зауральский пенеплен от Западно-Сибирской низменности, например в районе г. Ка- менска-Уральского, так тут же на размытой поверхности фиксируются галечки кремнистых пород.

Кроме того, что кремень и яшмы распространялись из Магнитогорского прогиба по всему Зауральскому пенеплену далеко на восток и в дальнейшем были частично перекрыты морскими отложениями, на Зауральском пенеплене распространены и собственные кремнистые породы. Они не такие мощные, как в Магнитогорской зоне, не так четко выражены и имеют другое происхождение. Такие выходы кремнистых пород встречаются на всем протяжении Зауральского пенеплена с севера на юг - от р. Нейвы до р. Ори на границе с Казахстаном в Восточном Оренбуржье. Например, на р. Реж, в районе с. Глинское были зафиксированы яшмоиды коричневого цвета; фтаниты (черный кремень), происходящие из известняков, встречены на р. Тогузак и на р. Синташта между г. Бреды и пос. Комсомольским; сургуч- но-красные яшмы зафиксированы на р. Орь у пос. Ащибутак в Домбаровском районе Оренбургской области. Интересным фактом является сделанная нами находка кремнистого материала очень близкого магнитогорскому по цвету и структуре на восточном побережье оз. Балхаш.

Основными магистралями, по которым происходит перманентное линейное перемещение кремня и яшмы в голоцене, являются главные реки Южного Урала: Белая, Сакмара, Урал, Уй и Миасс. В древности в этом процессе могли быть частично задействованы долины рек Ай, Юрюзань, Сим и Уфа. В зоне кряжа кремнистые породы представлены как материалом из западного крыла Магнитогорского прогиба, так и кремнем из известняков. Фтаниты и фтанитоиды из карбонатных пород, известные по коллекции стоянки Байсланташ, также представлены в галечниках р. Белой. Они более низкого качества, чем магнитогорские, трещиноватые, редко дают качественный раковистый излом. В культурных слоях археологических памятников Каповая пещера, Байсланташ, Игнатиевская и других присутствуют кремнистые породы и из Магнитогорского прогиба, и из местных известняков. Такую картину можно наблюдать по всей зоне кряжа до границы с Предуральем, которое начинается от поворота р. Белой на север. Галечники, зафиксированные на отмелях р. Большой Ик - притока р. Сакмары, еще южноуральские по составу и структуре. Отмеченная нами при полевых исследованиях граница распространения кремнистого сырья полностью совпала с восточной границей Русской равнины.

Кремнистые породы Предуралья встречаются чаще всего в виде конкреций и желваков, находящихся среди известняков, а также в виде высыпок на древних мезозойских размытых поверхностях. В Камском Предуралье использовался и плитчатый кремень, но в основном галечники рек Вишеры и Камы. В Южном Предуралье среди находок преобладают субновакулиты (серый, светло-серый кремень) и новакулиты (белый кремень). Изредка встречаются и чисто уральские кремни, но их присутствие в Предуралье требует специального рассмотрения в каждом конкретном случае. Предуральские субновакулиты (светло-серый кремень) пригодны для изготовления орудий и отличаются от собственно южноуральских кремнистых пород (фтанитов, фтанитоидов, яшмы) не качеством, а цветовой гаммой - от светлосерого до белого.

Основными реками, протекающими через Магнитогорский прогиб, являются Урал и Сакмара со всеми притоками. В самых верховьях Урала галечники кремня и яшмы не зафиксированы. В правобережье верхнего течения в коренном залегании находятся кремнистые породы серо-зеленоватого и серо-голубоватого оттенков, которые простираются меридионально на юг до оз. Калкан и поэтому получили название «калканская яшма» (см.  24-25).

Кремни Магнитогорского прогиба в верховьях Урала встречены лишь в русле небольшого ручейка, правого притока реки, но уже в районе пос. Кизильский можно наблюдать обширные галечники силицитов, характерные для магнитогорской зоны. Очень интересным было обнаружение магнитогорских кремнистых пород в районе пос. Новоуральск Оренбургской области в широтном течении р. Урал. На береговых плесах представлен высококачественный галечный материал, содержащий фтаниты, фтанитоиды и яшмы практически всех южноуральских расцветок. Примерно такая же картина наблюдается и на р. Сакмаре - в широтном течении реки зафиксированы и галечные горизонты в основании I надпойменной террасы и плесы с галечником кремнистых пород Магнитогорского прогиба (см.  31, 35).

Единственной рекой, пересекающей Южный Урал с запада на восток практически от зоны кряжа до Западно-Сибирской низменности, является Уй. Истоки ее образуют несколько небольших речушек между хребтами Малый Ирендык и Кумач. Здесь же на восточном склоне Ирендыка находятся коренные выходы кремнистых пород. Ширина русла Уя здесь всего 6-8 м, течение спокойное. Современное русло реки наследует древнюю долину, окруженную невысокими горами (см.  38). О древности долины свидетельствует и тот факт, что, несмотря на то, что рядом расположен кремень в коренном залегании, в русловых отложениях находятся сильно окатанные гальки кварцита и менее окатанные гальки кремня - фтаниты, фтанитоиды, красная яшма, зеленые туфоалевролиты, новакулиты, т. е. весь набор кремнистых пород Магнитогорского прогиба (см.  30, 2-3). Преобладают гальки крупного размера, и этот галечник, вероятно, результат формирования мезозойских структурно- эрозийных депрессий, одну из которых наследует современная долина р. Уй. По древней долине реки кремень и яшмы распространены до с. Скалистого, где долина сужается и зажата между скалами гнейсовых пород. В этом районе кремнистого галечника на плесах нет. Ниже по течению реки за г. Троицком уральские структуры по берегам р. Уй уже перекрыты мощными морскими отложениями, и зафиксировать их не удалось. Далее на восток кремень очень похожий на магнитогорский найден только при раскопках стоянок в месте впадения р. Убаган в р. Тобол.

С северной стороны хребта Кумач, противоположной от истоков р. Уй, берет начало р. Миасс. У подножия хребта в самых истоках реки можно наблюдать небольшие галечники кремня Магнитогорского прогиба. Распространения кремня и яшмы по р. Миасс удалось проследить только до Аргазинского водохранилища. Ниже по течению ни русловых галечников, ни россыпей на поверхности террас не зафиксировано. Известные здесь по археологическим разведочным работам стоянки содержат в коллекциях изделия из халцедона, который происходит из грани- тоидов, слагающих берега реки.

Неоднозначна ситуация на левых притоках р. Тобола: Тогу- заках, Аятах, Синташте, которые берут начало на Восточно- Уральском поднятии - водоразделе Уральского и Тобольского бассейнов. В отдельные районы этой территории кремень Магнитогорского прогиба поступал по структурно-эрозионным депрессиям (древним долинам рек), вместе с тем есть и местные проявления кремнистых пород - фтанитов и яшмоидов, что часто фиксируется в коллекциях стоянок.

На р. Верхний Тогузак в районе с. Бородиновка, эрозионная терраса левого берега реки высотой 5 м сложена коренными выходами известняков. На размытой поверхности закарстованной площадки зафиксированы высыпки щебня и гальки красной яшмы и черного кремня (фтанита). Ниже по течению реки в районе с. Лейпциг на уровне поймы правого берега в коренном выходе базальтов обнаружены линзы и прослои красно-вишневых яшмоидов. На поверхности эти яшмоиды находятся глыбами до 50 см в поперечнике (см.  34, 7).

Рядом на р. Средний Тогузак кремня вообще не удалось обнаружить. На р. Нижний Тогузак в районе с. Кызыл-Маяк среди базальтов зафиксированы прослои фтанитов, которые выходят на поверхность и в виде щебнистых обломков наблюдаются на речном плесе. Таким образом, в районе рек Верхнего, Среднего и Нижнего Тогузака кремни из Магнитогорского прогиба не обнаружены, вероятно, ни одна из мезозойских и палеогеновых долин сюда не доходила. В этом районе можно ориентироваться только на местные маломощные проявления кремнистых пород невысокого качества.

Южнее расположены несколько рек, образующие р. Аят. На р. Караталы-Аят на I надпойменной террасе между селами Кате- нино и Кулевчи встречается кремнистый материал в виде галек и щебня размером до 10 см. Это местный кремень черного цвета с примесью галечного материала красного, серого и зеленоватого цветов Магнитогорского прогиба. Черный кремень зафиксирован в аллювиально-делювиальных отложениях неогенового возраста в виде галечек.

На расположенной южнее р. Карагайлы-Аят, на береговой отмели в районе с. Елизаветпольское наблюдается крупный галечник кремня черного, серого и красного цветов, происходящий из восточных структур эвгеосинклинали и принесенный сюда по структурно-эрозионной депрессии. На р. Камысты-Аяг в районе с. Новогеоргиевское кремня не обнаружено.

На р. Синташта также встречается местный кремень черного цвета, но уже более качественный - в виде галек на отмелях. На водоразделах фиксируются отдельные местонахождения халцедона коричневых тонов.

Далее к югу на р. Суундук кремнистых пород не обнаружено. Первые небольшие редкие галечки кремня зафиксированы у с. Тасбулак в самых верховьях р. Мусогатки, правом притоке р. Большой Кумак, которая ближе к г. Орску протекает в пределах Магнитогорского прогиба, и поэтому уже на р. Губерле возле пос. Губерля на береговом плесе наблюдается россыпь крупных от остроугольных до хорошо окатанных обломков кремня и яшмы всех цветов. Кремнистые породы, характерные для Магнитогорского прогиба, прослеживаются далее на юг по р. Орь и к западу от нее. На территориях к юго-востоку, на р. Ушкатты в стоянках нео-энеолитического времени найдены изделия из кремня от светло-розового до черного цвета и из местного халцедона низкого качества (Куприянов, 2005. С. 22-26).