Формационные особенности и перспективы рудоносности верхнепротерозойских углеродистых отложений Северного Тянь-Шаня

В составе почти всех докембрийско-фанерозойских формаций Тянь-Шаня в том или ином количестве присутствует органическое вещество (ОВ).

Верхнепротерозойские отложения Тянь-Шаня с несогласием залегают на древнем метаморфическом фундаменте и перекрываются нижнепалеозойскими и более молодыми отложениями. По степени изменения рассматриваемые отложения находятся на различных стадиях — от глубинного катагенеза до фации зеленых сланцев. Содержание OB в них колеблется в широких пределах в зависимости от их формационных особенностей. В Северном Тянь-Шане могут быть выделены четыре формационных комплекса (рис. 1,2).

1. Нижнерифейский (?) комплекс вулканогенных отложений и моласс гумидного климата, развитый в Киргизско-Терскейской зоне, где он сложен конгломератами, кварцитами, сланцами и известняками с покровами измененных липаритов (окургенькольская свита). Эффузивный (липаритовый) аналог указанных отложений распространен в Среднем Тянь-Шане (свита Большого Нарына, кайнарская свита Большого Каратау). Степень углеродистости и металлогеническая специализация данного комплекса неясны.

2. Нижнерифейский комплекс высокоуглеродистых терригенно-карбонатных (гумидных) формаций Киргизско-Терскейской зоны, ассоциирующих с трахибазальт-базальтовыми формациями (сарыбулакская серия, ириторская, кызылойская, ачыкташская, каиндинская свиты — формации авлакогенов). В Среднем Тянь-Шане возрастным и формационным аналогом этого комплекса является толща Борду.

3. Средне-верхнерифейский комплекс миогеосинклинальных и орогенных слабоуглеродистых терригенно-карбонатных формаций аридного климата Каратау-Таласской зоны (кокджотская, болыпекаройская, джалобекская, малокаройская свиты хр. Малый Каратау, бакаирская, карабуринская, узунахматская, сарыджонская, четкарагайская, кызылбельская свиты Таласского хребта, ортотауская серия, терскольская, курганташская, терсбутакская свиты западной части Киргизского хребта). В разрезе снизу вверх здесь выделяются следующие формации: терригенно-доломитовая, аспидная, кремнисто-доломитовая, флишоидная, флишевая, нижняя и верхняя молассы. В конкретных разрезах описываемого комплекса углеродистые породы (алевролиты, сланцы, мергели, известняки) встречаются на двух уровнях: на границе терригенно-доломитовой и аспидной формаций и в составе нижней молассы. Последняя включает три градации: терригенно-карбонатную со строматолитовыми биогермами (карбостромовую), где слабоуглеродистые породы с промышленными пластовыми телами полиметаллических руд приурочены к межбиогермным фациям; слабоуглеродистую карбонатно-терригенную с мелкими стратиформными рудопроявлениями; высокоуглеродистую сланцево-известняковую с маломощными прослоями сереброносных железо-марганцевых карбонатных пород. По предварительным данным, в углеродистых породах нижнего уровня фиксируются повышенные (относительно кларка) содержания олова, вольфрама, ванадия, молибдена, полиметаллов и марганца. Биогенная природа OB весьма вероятна, так как содержащие его породы пространственно тесно связаны со строматолитовыми биогермами. В то же время вулканогенные породы в составе рассматриваемого комплекса отсутствуют.

4. Верхнерифейско (?)-вендский комплекс высокоуглеродистых терригенно-карбонатных (гумидных) формаций авлакогенов характерен для Киргизско-Терскейской и Чилик-Кеминской зон, где с ним ассоциируют трахибазальт-базальтовые формации (терскейская, учкошойская, западнокиргизская, верхненарынская серии, торуайгырская, чункурчакская, маралсайская, туюкская, бурундинская, чонкульская, акмойнокская свиты). К этому же стратиграфическому интервалу принадлежит комплекс образований авлакогенов, состоящий из терригенно-трахибазальтовой, молассоидной углеродистой карбонатно-терригенной (с промышленными железными рудами) и тиллитовой формаций (мурсашская, джетымская серии и их аналоги) гумидного типа Среднего Тянь-Шаня, а также комплекс платформенных гумидных формаций: высокоуглеродистой карбостромовой (актугайская и чичканская свиты), терригенно-туфовой (курганская свита) и верхней терригенной (джалобекская свита) Каратау-Таласской зоны. В чичканской свите высокоуглеродистые фосфат- и колчедансодержащие кремни и сланцы размещены между строматолитовыми биогермами. Породы этой свиты местами претерпели метасоматические изменения и перспективны на ванадий, молибден и, возможно, золото.

Нижнерифейский и верхнерифейско (?)-вендский комплексы высокоуглеродистых формаций Киргизско-Терскейской и Чилик-Кеминской зон идентичны по первичному литологическому составу, строению разреза и условиям образования. Они различаются только по степени метаморфизма: нижнерифейский комплекс в целом относится к высокотемпературной субфации фации зеленых сланцев, а верхнерифейско (?)-вендский находится на стадии глубинного метагенеза и относится к низкотемпературной субфации фации зеленых сланцев. В разрезах обоих комплексов выделяются следующие идентичные формации (снизу вверх).

I. Формации трансгрессивного ряда. 1. Безуглеродистые и глауконитово-терригенные формации (нижние терригенные) сложены глауконитовыми кварцитовидными полевошпат-кварцевыми и кварцевыми песчаниками, алевролитами, кварцитами и сланцами с редкими прослоями известняков и гравелитов. В составе этих формаций встречаются проявления гематитсодержащих и меденосных сланцев, конкреционных фосфоритов, рутил-цирконовых россыпей. В гравелитах иногда фиксируется повышенное содержание золота. 2. Трахибазальт-базальтовые формации представлены метаморфизованными миндалекаменными диабазами с пачками рассланцованных туфов, туфогенных песчаников, углеродистых пиритоносных кварцитов, сланцев, известняков и пластовыми телами амфиболизированных габброидов. Породы этой формации отличаются повышенным содержанием никеля, кобальта, меди, золота, мышьяка. 3. Высокоуглеродистые терригенно-карбонатные формации обладают хорошо выраженной макро- и микроцикличностью (мощности циклотем соответственно от 150—200 до 500—600 м и от 1,5—2 до 25—30 м). В циклотемах отмечается последовательная смена следующих образований: слабоуглеродистые (содержание Cорг до 2—3%) первичные полевошпат-кварцевые и кварцевые песчаники —> углеродистые (3—5%) кварцевые алевролиты —> углеродистые (6—10%) глинисто-кремнистые и кварц-серицитовые сланцы —> высокоуглеродистые (10—25%) карбонатно-глинистые сланцы —> высокоуглеродистые (25—30%) мергели —> углеродистые (3—5%) известняки —> безуглеродистые доломиты, доломит-магнезиты. Анализ распределения полезных компонентов по углеродистым породам отдельных макроциклотем показал, что слабоуглеродистые крупно- и среднезернистые песчаники характеризуются содержаниями рудных элементов, близкими к кларковым значениям или ниже их. В углеродистых мелкозернистых песчаниках, алевролитах фиксируются проявления золота, гематита, арсенопирита, андалузита и пирита. В высокоуглеродистых карбонатно-глинистых сланцах наблюдается максимальная концентрация пирита; в высокоуглеродистых мергелях содержание рудных элементов находится в пределах или ниже кларка, а с углеродистыми известняками и доломитовыми известняками, издающими «керосиновый» запах, связаны проявления полиметаллов и флюорита. Безуглеродистые доломиты содержат проявления талька и магнезита.

II. Регрессивный ряд редуцирован и в разрезах обоих комплексов представлен верхними терригенными формациями. Они сложены слабоуглеродистыми кварцитовидными полевошпат-кварцевыми и кварцевыми песчаниками, алевролитами, кварцитами и сланцами. Сведения об их металлогенической специализации отсутствуют.

Углеродистое вещество в формациях нижнерифейского комплекса превращено в графит, а в верхнерифейско (?)-вендских формациях оно сосредоточено преимущественно в горючих сланцах.

Охарактеризованные высокоуглеродистые формации раннего рифея и позднего рифея (?) — венда Киргизско-Терскейской и Чилик-Кеминской зон Северного Тянь-Шаня обычно рассматриваются либо как геосинклинальные комплексы основания, либо как протоплатформенные образования, входящие в состав платформенного чехла. На наш взгляд, их можно отождествлять со своеобразными формациями авлакогенов, широко распространенными среди протерозойских отложений Восточно-Европейской и других платформ. В пользу такого сопоставления свидетельствует линейный характер распространения рассматриваемых формаций; отсутствие в их составе граувакк, типичных для геосинклинальных толщ; щелочной характер вулканизма. свойственный континентальным рифтам и другим структурам, заложившимся на сиалической коре, и, наконец, «углеродная» геохимическая специализация главных типов пород, присущая многим формациям зон развития рифов или авлакогенов на континентах.

Относительно источника OB в докембрийских формациях существуют биогенная и абиогенная гипотезы. В описываемых формациях Тянь-Шаня мощные (до сотен метров) толщи высокоуглеродистых (содержание Cорг 3—35%) пород появляются вместе с покровами основных вулканитов. Это позволяет присоединиться к той точке зрения, согласно которой основным источником углерода и рудных элементов служили синхронные с осадконакоплением подводные излияния основных вулканитов, а также поствулканические гидротермальные растворы. В постседиментационную стадию под влиянием процессов метаморфизма и магматизма происходило перераспределение рудогенных элементов с образованием осадочно-гидротермальных и осадочно-метаморфогенных месторождений.

В заключение следует отметить, что комплекс высокоуглеродистых формаций перспективен на осадочно-гидротермальные и осадочно-метаморфогенные месторождения металлов, железных, медноколчеданных и полиметаллических руд, а также на целый ряд нерудных ископаемых (серный колчедан, графит, флюорит, тальк, магнезит, высокоглиноземистое сырье). Комплекс слабоуглеродистых формаций вмещает стратиформные месторождения полиметаллов, а углеродистые породы в его составе отличаются повышенным содержанием редких и рассеянных элементов.