03.03.2021

Геология и рудоносность углеродистых отложений докембрия и нижнего палеозоя Дальнего Востока


Северо-западный сектор Тихоокеанского подвижного пояса характеризуется весьма сложным геологическим строением, обусловленным многоплановым сочетанием разнообразнейших тектонических структур от архейского до кайнозойского возраста, имеющих длительную, сложную и многоэтапную историю геологического развития. К числу широко распространенных здесь осадочных образований относятся углеродистые отложения в возрастном интервале от докембрия и нижнего палеозоя до мезозоя и кайнозоя.

В толщах катархея (древнее 3500 млн. лет), развитых в западных частях Алданского щита и Становой складчатой области, среди метаморфизованных в гранулитовой фации, переслаивающихся эвгеосинклинальных толщ плагиопород, преимущественно основного и среднего состава (гиперстеновые, клинопироксеновые, роговообманковые и т. п.), наблюдаются относительно редкие залежи графит- и сульфидсодержащих пород. Они приурочены к терригенно-морским и карбонатно-морским комплексам, сложенным переслаивающимися высокоглиноземистыми, биотитовыми, роговообманковыми, пироксеновыми гнейсами и сланцами, кварцитами, корундитами и другими породами (чайнытская и другие свиты). В восточной части Тимптон-Иенгрского междуречья, в верхних частях верхнетимптонской серии, среди сланцев и пироксенитов вулканогенно-осадочного и вулканогенного происхождения отмечены залежи графит- и сульфидсодержащих амфибол-гиперстен-диопсидовых пород.

Нижнеархейский комплекс Алданского щита, метаморфизованный в условиях гранулитовой и реже амфиболитовой фаций, интенсивно гранитизированный и дислоцированный, по своей природе представляет осадочные, вулканогенно-осадочные и вулканогенные образования разнообразного вещественного состава, сформировавшиеся в различных литолого-фациальных обстановках геосинклинальной области. Здесь относительно широко распространены сульфид- и графитсодержащие высокоглиноземистые, биотитовые, роговообманковые, клинопироксеновые, гиперстеновые и другие гнейсы и сланцы, кварциты, мраморы, кальцифиры, параамфиболиты, парапироксениты, слюдиты и другие породы. Графитсодержащие породы наиболее широко развиты (до 8% объема толщи) в образованиях федоровской, кюриканской, сутамской и верхнеалданской свит. Первичноосадочные графитсодержащие образования имеются и в других нижнеархейских комплексах Дальнего Востока.

Наиболее типичной углеродсодержащей толщей верхнего архея является иманская серия Ханкайского массива, представленная терригенно-морскими и карбонатно-морскими отложениями. В основании серии залегают ружинская свита мощностью более 1000 м, сложенная мраморами с графитом и диопсидом, переслаивающимися с биотитовыми и силлиманитовыми гнейсами, а также с биотитовыми, биотит-гранатовыми, диопсидовыми, пироксен-амфиболовыми и амфиболовыми графитсодержащими кристаллическими плагиосланцами. В толще отмечаются также диопсид-полевошпатовые, диопсид-роговообманковые, ска-полит-диопсидовые породы, изредка — прослои существенно графитовых пород и пород с дистеном. Существенно графитовые породы приурочены к верхам и низам свиты. Вышележащая матвеевская свита (3000—3200 м) представлена биотитовыми, гранат-кордиеритовыми, гранат-кордиерит-силлиманитовыми гнейсами и сланцами с горизонтами гранатовых, гранат-гиперстен-магнетитовых и фаялитовых кварцитов, графитистых сланцев, мраморов, гиперстеновых и клинопироксеновых гнейсов. Графитсодержащие породы в той или иной мере, иногда в значительной, обогащены сульфидами. К отложениям этой серии приурочены промышленные месторождения графита.

Более редкие и маломощные горизонты графитсодержащих (с сульфидами) пород биотитовых, двухслюдяных, роговообманковых, пирок-сеновых, гранатовых, силлиманитовых гнейсов и сланцев, реже кварцитов отмечены в становом, эскимосском и других комплексах, а также в отложениях гонжинской, косовской (Тайгоносский массив), олекминской (Алданский щит) и других серий верхнего архея. Породы метаморфизованы в условиях амфиболитовой и реже гранулитовой фаций.

Графитсодержащие, реже графит-углистые сланцы, кварциты, мраморы и другие породы на Дальнем Востоке распростанены практически во всех толщах Карелия с возрастом 1650—2600 млн. лет (субгенская, джелтулакская, амурская, тастахская, уссурийская и другие серии), преимущественно в их верхних частях.

На Буреинском массиве верхи буреинского комплекса представлены союзненской свитой, являющейся одной из наиболее графитоносных на Дальнем Востоке. Здесь размещены Союзненские месторождения графита. Это гнейсо-сланцевая толща с прослоями мраморов, кварцитов и графитовых пород. Свите присущи значительные фациальные переходы, однако характер комплексов выдерживается на значительных расстояниях. Выделяются три подсвиты. Нижнесоюзненская подсвита (500—1600 м) сложена слоистыми полевошпатовыми, графитовыми, мономинеральными кварцитами, а также биотитовыми, биотит-мусковитовыми, биотит-силлиманитовыми, фибролит-биотитовыми (изредка с корундом), мусковитовыми, силлиманитовыми, гранат-силлиманитовыми, графитовыми, роговообмаиковыми, цоизитовыми, тремолитовыми, антофиллитовыми, ставролитовыми, андалузитовыми, пироксеновыми, альбитовыми, кордиеритовыми и другими сланцами, а также линзами мраморов. Графит присутствует во всех породах, его содержание широко колеблется, вплоть до образования мономинеральных пород. Среднесоюзненская подсвита (200—1300 м) представлена слоистыми кальцитовыми графитсодержащими мраморами и прослоями биотитовых, слюдисто-графитовых и других сланцев, графитовых пород и кварцитов. Верхнесоюзненская подсвита (500—1600 м) представлена разнообразными кварц-слюдистыми, биотитовыми, двуслюдяными, мусковитовыми, слюдисто-графитовыми, графитовыми сланцами, полевошпатовыми, биотитовыми, силлиманитовыми кварцитами, среди которых отмечаются залежи мономинерального графита. В породах свиты широко распространены сульфиды (пирит, халькопирит и др.).

Углеродистые образования Карелия метаморфизованы в условиях зеленосланцевой и амфиболитовой фаций, причем проявление регионального метаморфизма в пределах крупных структур нередко носит пятнистый или зональный характер.

В геосинклинальных и орогепных толщах рифея углеродистые (графитовые, битуминозные) образования развиты достаточно широко. Сюда относятся дитурская свита хр. Малый Хинган, лузановская толща, митрофановская и лысогорская свиты Ханкайского массива, а также ороекская свита Приколымского поднятия, шихтинская свита Камчатки и др.

В отношении рудоносности значительный интерес представляет рифейская толща вулканогенно-осадочных и терригенных пород Янканской зоны Приамурья (гармаканская, алгаинская, кретовская и преображеновская свиты), где (данные В.И. Сухова, 1978 г.) наблюдается несколько десятков достаточно протяженных и мощных стратифицированных сульфидсодержащих горизонтов с повышенным содержанием меди. Сульфидная минерализация приурочена к углеродистым и графи-тистым сланцам, филлитам, песчаникам, а также к осадочным брекчиям и спилито-диабазовым вулканитам. Рудоносные породы содержат вкрапленность, полосчатые и массивные слойки и линзочки сульфидов (пирит, халькопирит, сфалерит, борнит, ковеллин и др.), которые субпараллельны слоистости и сланцеватости пород. Кроме того, они образуют прожилковые зоны. Селемджино-Кербинская зона Приамурья характеризуется широким развитием рифейских углеродистых терригенных образований (афанасьевская, Златоустовская, самырская и другие свиты), весьма сходных по своим характеристикам с черносланцевыми толщами Ленского района и представленных углистыми алевролитами, алев-ропелитовыми сланцами, а также графитовыми сланцами (слюдистыми, хлоритовыми, серицитовыми и др.), метаморфизованными в условиях не выше зеленосланцевой фации. В различных количествах в них отмечается вкрапленность пирита, халькопирита, арсенопирита и других сульфидов, обогащающих определенные слойки породы или образующих линзочки и тонкие прослойки. Нередко наблюдаются послойные и связанные с кливажем кварцевые, кварц-сульфидные и сульфидные прожилки.

Углеродистые образования известны в рифей-нижнекембрийских толщах рудоносной (железо-марганцевой) свиты Буреинского и Ханкайского массивов, вальзинской серии Сахалина и др. Они представлены углеродисто-глинистыми, графитисто-слюдистыми, графитистыми сланцами, графитсодержащими филлитами терригенной и терригенно-морской природы, содержащими вкрапленность и прослойки пирита, халькопирита и др.

На Дальнем Востоке образования раннего палеозоя (кембрий — ордовик) распространены довольно широко, однако углеродистые отложения в них отмечаются весьма редко в виде маломощных пластов и горизонтов, что объясняется отсутствием в указанное время литолого-фациальных условий, благоприятных для их формирования (битуминозные известняки иниканской свиты хр. Сетте-Дабан, черные, слабоизвестковистые глинистые сланцы хр. Тас-Хаяхтах, граптолитовые сланцы Омулевских гор, графитистые сланцы Сахалина и др.).

Углеродистые образования (горючие сланцы среди известняков) платформенного типа известны лишь в Учуро-Майском районе, в мал-гинской свите (150 м) рифея и иниканской свите (50 м) нижнего кембрия.

Углеродистые отложения Дальнего Востока весьма разнообразны по происхождению, ассоциациям сопутствующих пород, текстурноструктурным особенностям и вещественному составу, по характеру и распределению в них углеродистой и рудной составляющей и по другим признакам. Они распределены практически во всех стратиграфических подразделениях докембрия и нижнего кембрия.

Выделяется несколько этапов накопления углеродистого вещества в перечисленных отложениях. Захоронение органического вещества (OB) в осадках началось еще в катархее, причем масштабы этого процесса возрастали постепенно к концу этого этапа. Далее, устанавливается длительная фаза наиболее широкого формирования пород с OB. Этой фазе отвечают отложения верхнеалданской, кюриканской, сутамской и федоровской свит нижнего архея, затем — низы верхнего архея, верхи Карелия, низы рифея и верхние горизонты рифея — низы нижнего кембрия. В кембрии и ордовике накопление углеродистых пород практически отсутствовало. Наибольшим распространением пород, обогащенных OB, отличаются верхи разреза нижнего архея, верхи Карелия и низы рифея.

По геотектоническим условиям формирования углеродистые толщи подразделяются на платформенные и геосинклинальные. Первые относительно редки и маломощны (до 50 м), представлены обычно одним горизонтом. Вторые развиты несравненно шире. Это относительно мощные (100 м) горизонты, входящие в состав толщ сложного строения и отвечающие различным зонам геосинклиналей (мио-, эвгеосинклиналям, троговым структурам и т. д.).

Подавляющее большинство углеродистых пород можно объединить в три группы: 1) терригенно-морская (песчаники, алевролиты, аргиллиты, сланцы, обогащенные углеродистым материалом); 2) карбонатно-морская (углеродистые карбонатные алевролиты и аргиллиты, мергели, известняки, доломиты и т. п.); 3) вулканогенно-осадочная, включающая наряду с другими породами вулканиты (туфы, пеплы и т. д.), обогащенные OB. Первые формировались в условиях обширных лагун или мелководных шельфов с обильным поступлением материала с размываемых территорий. Вторые были характерны для более глубоких зон морских бассейнов или лагун аридных областей с незначительным поступлением терригенного материала. Третьи накапливались в условиях эвгеосинклиналей с активным вулканизмом. Первая и вторая группы относятся к миогеосинклинальным образованиям.

Углеродистые металлоносные осадки формировались в обширных морских бассейнах на различной глубине, на участках, характеризовавшихся обильным поступлением не только OB, но и терригенного, глинистого, хемогенного, биогенного и вулканогенного материала. Основная масса OB обязана своим происхождении планктонным организмам. Участки бассейнов, где происходило накопление органических остатков, вероятно, отличались застойным гидродинамическим режимом, резко восстановительной средой вследствие обильного поступления органики и отсутствия доступа свободного кислорода. Последнее способствовало созданию обстановок бактериальной сульфатредукции и сероводородного заражения.

Накопление углеродистых пород имело цикличный характер, о чем свидетельствует не только ритмичность толщи в целом — переслаивание пропластков различного литологического состава (песчанистых, глинистых, известковых углеродистых и лишенных углерода), но и наличие тонкой слойчатости в самих горизонтах углеродистых отложений с мощностью слойков от долей миллиметра до нескольких миллиметров, что связано с послойным обогащением углеродистыми, сульфидными и другими компонентами.

В неметаморфизованных породах углеродистый материал представлен рассеянной, нерастворимой и бутумообразной формами. Он концентрируется по плоскостям напластования, обогащая в различной мере отдельные слойки. Нередко наблюдается пятнистое или относительно равномерное распределение углеродистого вещества, реже оно образует линзы и линзовидные пропластки. Как правило, углеродистые породы в том или ином количестве содержат сульфиды, преимущественно пирит, халькопирит, сфалерит,галенит и другие более редкие минералы, тесно ассоциирующие с углеродистым веществом. Они образуют стяжения различной формы, выполняют трещины в породе или наблюдаются в виде примазок по поверхностям напластования.

Организмы, ставшие источником OB в рассматриваемых породах, еще в период жизнедеятельности концентрировали в себе биофильные элементы: Р, V, Mo, Ba, Fe, Mn, Ti, В, Ni, Zn, Cu, Au и др.

В застойных условиях придонной части водной толщи (восстановительные геохимические фации морских бассейнов с сероводородным заражением) при обилии органических веществ осадки являются активными концентраторами серы, железа, меди, золота, серебра, ванадия, урана, свинца, цинка, молибдена, вольфрама и других металлов в форме сульфидов и металлоорганических соединений.

Источниками рудного вещества, накапливающегося в процессе отложения углеродистых толщ в миогеосинклинальных зонах, являются растворенные в морской воде и сорбированные на тонкодисперсных глинистых частицах металлы, а также тонкодисперсные окисные и самородные формы металлов, поступающие в морской бассейн вместе с продуктами разрушения кор выветривания. В областях активного вулканизма эвгеосинклинальных зон существенный вклад в баланс рудного вещества вносят металлоносные сернистые и углекислые гидротермы и эксгаляции.

В процессе постдиагенетического преобразования осадков вплоть до метаморфизма происходит обособление рудных компонентов в виде самостоятельных выделений сульфидов (железо, медь, свинец, цинк и др.), окислов (уран и др.) и самородных элементов (золото, медь и др.). Сульфиды, преимущественно пирит и халькопирит, реже сфалерит и галенит, образуют различные по форме и размерам выделения: рассеянные зерна и их агрегаты, стяжения округлой и неправильной формы, различные по мощности и протяженности прослои и линзы.

Степень метаморфизма углеродистых образований в значительной мере зависит от их возраста. Толщи раннего докембрия (архей — карелий) метаморфизованы в условиях от эпидот-амфиболитовой до гранулитовой фации. Формации рифея и нижнего палеозоя испытали метаморфизм не выше зеленосланцевой фации, нередко прошли лишь стадию катагенеза, а некоторые нижнепалеозойские породы — лишь стадию раннего катагенеза.

Органическое вещество толщ, прошедших метаморфизм зеленосланцевой фации и более высоких ступеней, преобразовано до графита, но даже в породах гранулитовой фации оно сохраняет признаки органического происхождения (изотопный состав углерода, характер и состав газообразных, жидких и твердых углеводородов, текстурные и структурные особенности распределения в породе и т. д.).

Процессы категенеза и метаморфизма сопровождаются миграцией рудного вещества, активность которой зависит от направленности преобразований и вещественного состава толщ. Собирательная перекристаллизация рудного вещества протекает с укрупнением индивидов, которые образуют стяжения, прожилки и другие образования в местах накопления и разгрузки поровых и метаморфогенных растворов. Обычно это области пониженных давлений, относительно большой пористости, раскрывающихся трещин (в том числе плоскости слоистости и сланцеватости, замковые части складок и т. д.), а также участки, благоприятные для химического отложения рудных компонентов: карбонатсодержащие породы, плоскости соприкосновения контрастных по составу и сложению пород и т. д. При региональном метаморфизме достаточно мощных толщ углеродистых пород рудное вещество испытывает миграцию лишь в пределах этой толщи, подчас ограничиваясь конкретным пластом. Это обусловлено сохранением здесь восстановительной среды за счет буферных свойств OB и сульфидов. То же самое наблюдается и в пропластках углеродистых пород при их «консервации» в буферных (например, карбонаты) или инертных (кварциты) породах. В других же случаях рудное вещество маломощных углеродистых пород мобилизуется при региональном метаморфизме, вливается в общую массу метаморфических растворов, переносится на значительные расстояния, рассеивается или отлагается в благоприятных для локализации руд обстановках.

В условиях инъекционного метаморфизма и особенно ультраметаморфизма (гранитизация и мигматизация) рудные компоненты углеродистых пород как петрогенные, так и органогенные, активизируются и мигрируют в пределах всей толщи изменяемых пород. Графит и сера окисляются соответственно до углекислоты и серного ангидрида, усиливая кислотный потенциал растворов и способствуя этим еще большему переносу металлов. Лишь местами сохраняются восстановительные условия при ограниченной мобилизации вещества. Графит и сульфиды перекристаллизовываются, разделяются, образуя крупнокристаллические залежи, шлиры, прожилки и т. д.

Углеродистые породы, в свою очередь, являются благоприятной рудолокализующей средой, в которой происходит вторичная концентрация металлов. Здесь формируются месторождения золота, меди, молибдена, урана и других компонентов, выделяющихся из метаморфических растворов, которые мигрируют из более глубоких зон активного метаморфизма и ультраметаморфизма и несут металлы, поступающие из различных источников, в том числе и из преобразуемых метаморфическими процессами углеродистых металлоносных пород, залегающих глубже. Точно так же углеродистые толщи являются благоприятной литологической рудолокализующей средой для отложения металлов из постмагматических и сквозьмагматических растворов, вступающих в контакт с этими толщами. В таких случаях первично-осадочные концентрации металлов углеродистых пород пополняются привнесенными компонентами, что значительно повышает содержания металлов в этих образованиях и способствует созданию более высококачественных месторождений.

Весьма вероятно, что углеродистые металлоносные толщи, находящиеся в недрах кристаллического фундамента, являлись источником рудного вещества гидротермальных и близповерхностных месторождений, возникших впоследствии в областях активизации жестких структур, в вулканогенных поясах и т. п.

Существенную роль в преобразовании рудных компонентов углеродистых толщ, в их миграции и накоплении, играют пликативные дислокации, рассланцевание толщ, формирование и функционирование зон разломов и повышенной трещиноватости и т. д. Участки с наиболее богатым оруденением приурочены к замкам складок, флексурам, зонам разломов, рассланцевания, повышенной трещиноватости и другим элементам структур, так как именно здесь создаются наиболее благоприятные условия для притока и разгрузки рудоносных растворов и соответственно миграции и накопления рудного вещества.

Углеродистые отложения докембрия и раннего палеозоя Дальнего Востока не сильно отличаются от аналогичных по возрасту пород из других регионов России и Мира, а также и от более молодых углеродистых образований фанерозоя. Вне зависимости от возраста эти отложения в рассматриваемом регионе (от катархея до кембрия включительно) характеризуются одинаковым набором аккумулированных элементов, но отличаются одни от других количественными соотношениями этих элементов, т. е. имеют определенную геохимическую (металлогеническую) специализацию в отношении элементов, содержащихся в значительных концентрациях.

Вышеприведенные материалы свидетельствуют о значительных перспективах рудоносности углеродистых образований Дальнего Востока докембрийского и раннепалеозойского возраста в отношении стратиформных концентраций ряда полезных ископаемых.





Яндекс.Метрика