03.03.2021

Углеродистые отложения докембрия и нижнего палеозоя Средней Азии и их рудосносность


Архейская эра ознаменовалась взаимодействиями недавно обособившихся литосферы, гидросферы и атмосферы, в результате которых образовались разнообразные осадки. К этому времени относится появление жизни на Земле и начало захоронения в осадках органического (биогенного) вещества.

Углеродсодержащие и углеродистые породы присутствуют во всех историко-геологических комплексах Средней Азии — архейском, нижнепротерозойском, среднепротерозойском, рифейском, вендском, нижнепалеозойском.

Породы архейского комплекса в Средней Азии выступают в ряде районов в ядрах антиклинорных поднятий, находясь в основании стратиграфического разреза. К архею отнесены в Северном Тянь-Шане кристаллические породы, обнажающиеся в низовьях рек Большого и Малого Кемина, на правобережье Джильарыка, в районе Боорду, отложения сарыбулакской свиты Кандыктаса, каргишской и каракульджинской свит Каратау-Таласской зоны, свиты Куйлю и бессазской свиты Среднего Тянь-Шаня, атбашинской, касанской свиты Южного Тань-Шаня, кристаллические породы Каратегина и Юго-Западного Гиссара, а также кристаллические породы ваханской серии Юго-Западного Памира, музкольского комплекса Восточного Памира, боршитской серии Северного Памира.

В составе архейского комплекса присутствуют разнообразные гнейсы (преимущественно плагиогнейсы) и кристаллические сланцы, амфиболиты, кальцифиры, мраморы, кварциты, эклогиты и ультраметаморфические образования (мигматиты, анатектиты, реоморфические граниты). Видимые мощности в Тань-Шане 6—9 км, на Памире — до 15 км.

Для всех разрезов архея характерна тонкая слойчатость, выраженная ритмичным переслаиванием пород разного литолого-петрографического состава. Внутри слоев местами отчетливо наблюдаются реликты косой слойчатости.

Углеродистое вещество содержится во всех литолого-петрографических типах и разновидностях кристаллических пород архея всех областей Средней Азии. Оно наблюдается в виде графита и графитизированного тонкодиспергированного вещества, содержится также в кальцифирах, эклогитах и параамфиболитах. Так, графит в зернах, сросшихся с обыкновенной роговой обманкой, описан в амфиболитах Каратегина, Тахталыкской гряды, в породах свиты Куйлю, бессазской свиты и др. Наибольшее количество углеродистого вещества обнаруживается в кристаллических сланцах и гнейсах силлиманит-биотитового и гранат-силлиманитового состава, т. е. в породах, образовавшихся из глинистых и песчано-алеврито-глинистых осадков.

Кроме того, отдельные зерна графита содержатся и в анатектитовых гранитах. В этом отношении особенно примечательны анатектитовые граниты Каратегина, о первоначальной осадочной природе которых свидетельствуют многочисленные геологические, литолого-петрографические и другие данные. Особенно интересными представляются выявленные нами в 1977 г. конгломерато-гнейсы и конгломерато-анатектитовые гранитоиды с хорошо сохранившимися реликтами псефитовой структуры, которые содержали внутри анатектитовых тел слои мраморов и кварцитов (продукты перекристаллизации в твердом состоянии). Гальки в анатектитах, так же как и в конгломерато-гнейсах, отличаются хорошей окатанностью и разнообразным составом (гнейсы, амфиболиты, кристаллические сланцы). Размеры их до 15—20 мм в поперечнике. Гальки несут следы выветривания. Они заключены или в гнейсовый, или в гранитный материал, образовавшийся в результате анатексиса песчано-алевритоглинистого цемента. Конгломераты, за счет которых возникли при региональном метаморфизме и сопряженном с ним ультраметаморфизме конгломерато-гнейсы и анатектиты с реликтами псефитовой структуры, по-видимому, являются дельтовыми образованиями (осадки временных русловых потоков).

Архейский возраст кристаллических пород, в том числе конгломерато-гнейсов и конгломерато-анатектитов, не моложе 2,6—2,9 млрд. лет. Возраст установлен на основании геологических данных и подтвержден радиологическими определениями, полученными изохронно-свинцовым методом. Выходы архейских конгломерато-гнейсов и конгломерато-сланцев, относящихся к каргишской свите, были изучены нами также в Тахталыкской гряде, где гнейсо-конгломераты переслаиваются с гнейсами, не содержащими гальку или содержащими рассеянную гальку. Суммарная мощность толщи кристаллических пород с галькой около 400 м. Это либо внутриформационные конгломераты, либо отложения с хорошо выраженной слоистостью подводной части речной дельты. Архейский возраст каргишской свиты подтвержден радиологическими данными. Возраст амфиболитов из каргишской свиты (коллекция Л.Н. Бельковой и В.Н. Огнева), определенный путем построения свинец-свинцовой изохроны, не моложе 2440±200 млн. лет. Анализ проводился в лаборатории ВСЕГЕИ А.Ф. Искандеровой.

Ярко выраженная слойчатость (местами косая слойчатость), особенности минерального и химического состава, в частности присутствие окатанных зерен циркона, ильменита, а также графита и графитизированного тонкодиспергированного вещества во всех типах и разновидностях кристаллических пород архея Средней Азии, свидетельствуют о первично-осадочной природе кристаллических пород, об органической (биогенной) природе углеродистого вещества и о том, что оно накапливалось в архее одновременно с вмещающими осадками.

Познание процессов полиметаморфизма и снятие его последствий в сочетании с анализом геологических особенностей и реликтов литологических признаков первичных пород позволили реставрировать первичный литологический состав осадков и принадлежность их к определенным геологическим формациям.

Первичные циклично-слоистые толщи архея Средней Азии были сложены конгломератами, гравелитами, песчаниками, алевролитами, глинистыми, глинисто-карбонатными, карбонатными, кремнистыми и терригенно-карбонатными (соленосными в каракульджинской свите) осадками, содержащими то или иное количество органического вещества (OB).

В конце архейской эры эти циклично-слоистые осадочные толщи, а также содержавшееся в них OB и ассоциированное с ними рудное вещество, главным образом железо, подверглись региональному метаморфизму высокой ступени (гранулитовая, амфиболитовая и эклогитовая фации), который протекал изохимически, без миграции минерального, органического и рудного вещества. Надо заметить, что в слоях и прослоях одинакового литологического состава, но с разным содержанием OB наблюдаются одинаковые парагенетические минеральные ассоциации разной степени кристалличности. Слои, обогащенные OB, отличаются меньшей кристалличностью, хотя метаморфизм их протекал в тех же условиях, что и всей толщи, так как породы находятся в многократном переслаивании между собой. Так, например, в безуглеродистых слоях силлиманито-биотитовых сланцев степень кристалличности больше, чем в углеродистых сланцах.

Следует также отметить, что подвижность, миграционная способность OB при локальных процессах метаморфизма всех видов ничтожно малы по сравнению с подвижностью минерального и рудного вещества. Только этой малой подвижностью можно объяснить почти полное отсутствие OB в метаморфогенных жильных образованиях (альпийского типа), находящихся в черносланцевых толщах. Раннепротерозойский этап осадконакопления ознаменовался воздыманием участков коры, сложенных консолидированными архейскими толщами. Областями седиментации стали области, бывшие в архее районами сноса. Нижнепротерозойский комплекс (макбальская серия, южнонуратинская, улусская, зиаэтдинская свиты и свита Малого Нарына) сложен углеродистыми кристаллическими продами (слюдяно-кварцевыми, гранато-слюдяно-кварцевыми и другими разновидностями сланцев, а также кварцитами со значительным содержанием углеродистого вещества), образовавшимися преимущественно за счет терригенных, существенно глинистых, глинисто-кремнистых и кремнистых осадков, содержавших значительные массы OB. Характер распределения OB в парапородах свидетельствует о сингенетичности его накопления с вмещающими осадками. В отдельных слоях его содержание часто достигает значительной величины. Особенно большие концентрации углеродистого вещества наблюдаются в породах макбальской серии (нельдинская и каиндинская свиты) и в кристаллических породах Северного и Южного Нуратау и гор Чумкартау (южнонуратинская свита), где углеродистое вещество в кристаллических сланцах составляет 50% и более объема пород в отдельных слоях и пачках. С углеродистыми сланцами макбальской серии (нельдинская свита) тесно связана серноколчеданная и медная минерализация. К углеродистым кварцитам (джеспилитам) улусской свиты приурочено оруденение железа, представленное преимущественно гематитом. В свите Малого Нарына содержится минерализация железа, меди и других металлов.

В целом по Средней Азии нижний протерозой представлен первичной формацией глинистых осадков, содержавших биогенное вещество. Ей подчинены известняковая и кремнистая субформации. Они свидетельствуют о значительной стабилизации тектонического режима в раннем протерозое по сравнению с археем.

Ранний протерозой завершился эпохой регионального метаморфизма средней ступени (без проявления регионального ультраметаморфизма), складчатостью, развитием глубинных разломов и связанных с ними интрузий основного и ультраосновного состава. Длительная региональная денудация возникших сооружений превратила Среднюю Азию в пенеплен, который в среднем протерозое в ряде районов стал дном эпиконтинентальных морей. Средний протерозой представлен типичной платформенной карбонатной, существенно доломитовой формацией с подчиненными слоями глинистых осадков общей мощностью 400—900 м. Тонкослоистые породы этой формации подстилаются образованиями региональной коры выветривания. Залегая резко несогласно на отложениях архея и раннего протерозоя, среднепротерозойская формация свидетельствует о существовании этапа максимальной стабилизации тектонического режима не только в докембрии, но и в фанерозое. Этот этап, длившийся 300—400 млн. лет, выделяется на всех континентах земного шара.

В среднепротерозойском комплексе (свиты Алмалы, бакаирская, караджилгинская и их аналоги в других местах) довольно широко развиты углеродистые разновидности филлитов, известковистых хлорито-серицитовых сланцев и мраморизованных известняков, т. е. пород, образовавшихся за счет глинистых, известково-глинистых и карбонатных осадков. Углеродистое вещество в них распределяется послойно, причем особенности распределения и концентрации его в слоях и прослоях отличаются выдержанностью. С углеродистым веществом тесно ассоциирует сульфидная минерализация железа (иногда до 25% объема пород). Все это свидетельствует об осадочной природе и сингенетичности рудного компонента OB и вмещающих осадков, за счет которых образовались углеродистые метаморфические сланцы и оруденение.

Вслед за эпохой среднепротерозойской стабилизации в рифее начались тафрогенные процессы — отражение особого тектонического режима, приведшего к появлению нового структурного плана и новой тенденции в развитии земной коры древних континентов. В рифее территория Средней Азии резко дифференцировалась. Рифейские отложения выполняют широкие грабены, возникшие в результате оживления планетарной системы глубинных разломов, унаследованных от раннего протерозоя.

В большинстве грабенов Тянь-Шаня и Кызылкумов рифейские формации представлены субгеосинклинальными терригенными флишоидными отложениями, характерной чертой которых является повышенная углеродистость и отсутствие вулканогенных пород. Лишь в зоне Северного Тянь-Шаня отложения рифея приобретают платформенный облик. На фоне широкого распространения Среднетяньшаньского грабена — кварц-альбитофировая формация Большого Каратау и ортофир-кварц-кератофировая формация верхнего Нарына и горы Босбутау. В верхней части разреза этой формации содержатся филлиты, известковистые филлиты, вмещающие значительное количество углеродистого вещества. С этими вулканогенными образованиями связаны рудопроявления железа и цветных металлов.

Рифейский (среднерифейский) комплекс (кенкольская серия, кокджотская, узунахматская, а также сарыбулакская, ягнобская, канская, ауминзинская свиты и их аналоги) особенно богат углеродсодержащими и углеродистыми породами, которые слагают мощные пачки. Углеродистое вещество содержится во всех разновидностях парапород, но наиболее широко распространено в филлитах, известковистых филлитах, филлитизированных алевропесчаниках, а также в углистых кварцитах, образовавшихся за счет терригенных отложений, которые в особенности были обогащены OB. С углеродистыми породами тесно связано оруденение, как сульфидное, так и самородное.

С концом среднего рифея связана третья эпоха регионального метаморфизма и складчатости, в результате которых рифейские и среднепротерозойские отложения трансформировались в филлито-зелено-сланцевый комплекс. С этой эпохой связано появление в Тянь-Шане первых гранитных плутонов.

Выше в разрезе с резким несогласием залегают регионально слабо метаморфизованные отложения позднего рифея и венда. Формации этого комплекса наиболее разнообразны. Их появление отражает дальнейшее развитие возникшей в рифее тектонической зональности Средней Азии.

Мощные эвгеосинклинальные формации возникали в Северо-Тяньшаньской зоне, флишевые и молассоидные формации — в Каратау-Таласской зоне. В венде на месте Среднего Тянь-Шаня находилась шельфовая область, сложенная ледниково-морскими отложениями, которые формировались за счет выноса материала с Южного Тянь-Шаня, занятого материковым льдом. В Кызылкумах накапливались тонкослоистые отложения, напоминавшие ленточные глины.

В разрезах верхнерифейско-вендского комплекса — карагоинская серия и ее аналоги — тоже имеются углеродсодержащие и углеродистые породы. С углеродистыми отложениями этого комплекса тесно ассоциирует оруденение цветных металлов.

В вендской части комплекса (кызылбельская, курганская свиты, каройская серия, бесапанская, джетымская свиты и др.), представленной ледниково-морскими и морскими осадками, углеродсодержащих и углеродистых пород значительно меньше, чем в выше- и нижележащих комплексах. Граница венда и кембрия в разрезах отмечена региональным несогласием, корой выветривания и резкой сменой состава геологических формаций.

Вендское материковое оледенение на территории Южного Тянь-Шаня, во многом предопределившее процессы осадконакопления в соседних районах Средней Азии, сменилось в кембрийское время господством теплого и влажного климата. В этот период сформировались отложения саускандыкской и беркутской серий, чулактауской, байдам-тальской, сандалашской свит, кембрийские отложения Восточного Памира, содержащие большое количество OB. В процессе их преобразования возникали черные и темные глинистые сланцы, черные кремнистые сланцы (фтаниты), темные битуминозные известняки и другие породы, с которыми в Среднем Тянь-Шане, Каратау-Таласской зоне связано фосфорно-ванадиевое оруденение.

В разрезе нижне-среднеордовикских отложений, особенно широко развитых в Северном Тянь-Шане, известны черные глинистые сланцы, а также глинисто-известковистые, глинисто-кремнистые, кремнистые сланцы, содержащие значительное количество углистого, сравнительно слабо метаморфизованного OB. С этими черносланцевыми формациями обычно ассоциирует рудная минерализация цветных металлов.

Таким образом, углеродсодержащие и углеродистые породы известны во всех комплексах докембрия и нижнего палеозоя Средней Азин (от архея до ордовика включительно). Углеродистое вещество описано во всех метаморфических парапородах докембрийских комплексов, в слабо метаморфизованных отложениях верхнего рифея — венда и нижнего палеозоя, однако распределение его неравномерно. Наиболее широко обогащены OB породы терригенного и особенно глинистого состава.

В целом в геологической истории докембрия и раннего палеозоя Средней Азии можно выделить эпохи, наиболее благоприятные для накопления органического материала, которые сменялись относительно менее благоприятными. Одновременно наблюдается и эволюция ведущей рудной минерализации. Для каждого структурно-геологического комплекса характерна своя рудная специализация.

В Средней Азии особенно богаты OB отложения нижнего протерозоя, среднего рифея и нижнего палеозоя. Раннепротерозойская и среднерифейская эпохи докембрия характеризовались накоплением значительных масс OB. Именно эти эпохи были благоприятны и для накопления рудного вещества, которое тесно ассоциирует с OB. Углеродистые отложения этих эпох наиболее перспективны в отношении поисков оруденения. Таким образом, характер распределения и другие особенности углеродистого вещества и рудной минерализации в породах докембрия и раннего палеозоя свидетельствуют об их тесной связи, проявившейся в том, что они накапливались, начиная с архея, одновременно. Следует отметить, что осадконакопление в архее принципиально не отличалось от аналогичного процесса в более поздние эпохи. OB постоянно играло роль осадителя рудного вещества. Перспективная оценка рудоносности комплексов, и в первую очередь углеродистых пачек в их составе (как наиболее перспективных), а также поиски, разведка и ревизия уже известных месторождений должны проводиться с позиций первичноосадочного генезиса метаморфических, в том числе архейских, образований, с учетом стратиграфического и литологического контроля. При этом жильную минерализацию (метаморфогенно-альпийского типа) надо рассматривать как индикатор рудоносности вмещающих толщ, так как наиболее значительная рудная масса может содержаться во вмещающих черносланцевых толщах.

Изучение черносланцевых толщ докембрия и нижнего палеозоя Средней Азии показывает, что в рудообразовании большая роль принадлежит осадочным и гидротермально-осадочным процессам, в том числе связанным с подводным вулканизмом, тогда как роль процессов, обусловленных интрузивным магматизмом (особенно тех, которые приводят к образованию гранитоидов), до сих пор по традиции сильно преувеличивается.





Яндекс.Метрика