03.03.2021

Нижнепалеозойская углеродисто-кремнисто-сланцева формация Кокиримтау и некоторые вопросы ее генезиза


Углеродисто-кремнистые образования раннего палеозоя хр. Кокирим (включая гряду Тахталык) в Центральном Тянь-Шане изучались в разное время В.Н. Огневым, Е.И. Зубцовым, Т.А. Додоновой, Ю.К. Алексеевым, М.М. Адышевым, К.С. Сагындыковым, В.И. Егоровым и другими геологами. В последние годы Управлением геологии Киргизии в этом районе проведены геологосъемочные работы, в результате которых получены новые материалы по геологии данной территории. Существенное значение для расшифровки сложного геологического строения Кокиримтау имели также исследования В.Г. Королева.

В районе хр. Кокирим углеродисто-кремнистые отложения входят в состав байдамтальской свиты кембрия — нижнего ордовика, выделяемой в северной краевой зоне Срединного Тянь-Шаня (рисунок). Рассматриваемая толща выходит на поверхность в небольших тектонических блоках и в ядрах куполовидных складок. С севера структуры Срединного Тянь-Шаня ограничены субширотной зоной разломов Главной структурной линии Тянь-Шаня (Терскей-Каратауским разломом). У хр. Кокирим к ней причленяется Ичкелетау-Сусамырский глубинный разлом северо-западного простирания. Развитые в пределах исследованной территории отложения испытали воздействие интенсивного контактового метаморфизма, обусловленного интрузиями сиенитов и гранитов Шаматорского плутона. Байдамтальская свита без видимого несогласия и размыва залегает на тиллитоподобных конгломератах байконурской свиты венда, мощность которой меняется от 2 до 150 м. He исключено, однако, что контакт между указанными отложениями затушеван процессами метаморфизма, поскольку в других районах (хребты Сарыджаз, Джетым) байдамтальская свита и ее аналоги (беркутская, шорторская, сандалашская и другие свиты) залегают на байконурских тиллитах с несогласием, которое устанавливается по присутствию реликтов кор выветривания.

В районе хр. Кокирим байдамтальская свита имеет четкое двучленное строение и разделяется на две подсвиты. Нижняя, собственно углеродисто-кремнисто-сланцевая толща общей мощностью до 120 м, а в долине р. Байдамтал до 250 м (первый горизонт черных сланцев) состоит из кремнистых, углистых, углисто-кремнистых сланцев черного, темно-и светло-серого цвета с прослоями полосчатых кварцитов. Сланцам этой подсвиты свойственны наибольшее обогащение органическим веществом (OB) и повышенные концентрации ванадия, молибдена, меди, свинца цинка, фосфора и других элементов. Протяженность выходов этих пород от 2 до 18 км. Нижнебайдамтальская подсвита уверенно сопоставляется с аналогичными углеродисто-кремнистыми толщами хребтов Куруктаг, Большого и Малого Каратау и других районов, где в этих отложениях содержатся раннекембрийские археоциаты, трилобиты и беззамковые брахиоподы.

Верхняя подсвита, связанная постепенным переходом с нижней, представлена мраморизованными известняками и мраморами мощностью до 200—400 м, вмещающими три пачки фтанитов мощностью соответственно 5, 10—43 и 10—25 м. Среди фтанитов встречаются прослои темно-серых волластонитизированных известняков мощностью от 0,25 до 1,3 м. Содержание OB и рассеянных металлов в этих породах заметно ниже, чем в нижнем горизонте черных сланцев. В бассейне р. Байдамтал в черных сланцах, перекрывающих известняки верхней подсвиты, были определены граптолиты аренигского яруса ордовика, а в аналогах нижележащих известняков других районов (Таласский Алатау, Каратау, Куруктаг) — трилобиты, брахиоподы среднего и позднего кембрия.

Тонкодисперсное органическое метаморфизованное вещество (вероятнее всего, антраксолит, субантрацит и графит) содержится в углеродисто-кремнистых сланцах нижней подсвиты в количестве от 0,82 до 18,68%, свободный кремнезем — от 50 до 81%, глинозем — в среднем 3,0%.

Структура наиболее высокометаморфизованных сланцев — порфиро-бластовая, с выделениями (размером до 1,5 мм) андалузита, биотита, граната, скаполита. Основная масса сложена мелкозернистыми агрегатами кварца с примесью графита. Иногда отмечается в большом количестве апатит, образовавшийся за счет сингенетичного фосфора. По трещинам развиты гипс и квасцы. В слабо метаморфизованных породах отмечаются рудные минералы. Их выделения имеют неправильную форму, а размеры самих выделений не превышают 0,1 мм в поперечнике (преимущественно до 0,01 мм). Исключение представляет пирит, размеры зерен которого достигают нескольких миллиметров.

Основная часть OB сланцев имеет, очевидно, гумусово-сапропелевую природу. Формы выделения OB: 1) мелкие пылевидные включения (0,001—0,005 мм) в кварце, составляющем основную массу сланцев; 2) неправильные нитевидные скопления, как бы «отжатые» к краям кварцевых зерен; 3) бесформенные и несколько удлиненные сплошные скопления, линзовидные микрослои толщиной 0,01—1,0 м, часто с оолитовой структурой; 4) сгустки неправильных очертаний и разного размера.

В шлифах видны следы перераспределения OB (концентрация его вдоль тончайших трещин, секущих по всем направлениям породу). Трещины часто выполнены новообразованиями кварца и кальцита. Фиксируются также округлые гнезда размером в доли миллиметра, заполненные порошкообразным углеродистым материалом.

Обнаруживается определенная связь между количеством OB в сланцах и повышенными содержаниями ванадия, молибдена, фосфора, меди, цинка и др. Отклонения от этой зависимости определяются влиянием наложенных метаморфических и гипергенных процессов. Распределение наиболее высоких концентраций молибдена, ванадия, фосфора и других элементов часто определяется структурными факторами. Они приурочены, как правило, к ядрам складок различного порядка, к тектонизированным контактам углеродисто-кремнистых сланцев с подстилающими кварцитами, к межпластовым зонам дробления и контактам аплитовых даек со сланцами.

Корреляционные связи между содержаниями различных элементов также часто нарушаются под влиянием наложенных процессов. Последнее приводит к дифференцированному их распределению в породах. Так, например, концентрации ванадия и фосфора выдерживаются на большой площади, в то время как молибден и некоторые другие элементы распределены крайне неравномерно. Имеются данные о том, что ванадий ассоциирует как с OB, так и с глинистым материалом сланцев. Сходное влияние на распределение рассматриваемых компонентов оказали наложенные процессы и в других районах.

Первично-осадочный генезис оруденения в углеродисто-кремнистых сланцах раннего палеозоя в настоящее время не вызывает сомнений у большинства исследователей. Вместе с тем значительные расхождения обнаруживаются во взглядах на источники рудных элементов в раннепалеозойских бассейнах, на палеогеографию этих бассейнов, механизм мобилизации металлов в осадках и др.

В качестве возможных источников рудных компонентов принимаются либо воды океанических или открыто-морских бассейнов, либо коры выветривания в областях сноса, либо вулканизм в смежных с бассейнами седиментации зонах. Убедительные доказательства в пользу значительной роли вулканических продуктов в раннепалеозойской истории Тянь-Шаня приводит В.Г. Королев. Нижнекембрийскую углеродисто-кремнисто-сланцевую толщу он трактует как отдаленно-кремнистую формацию Н.С. Шатского, связывая поступление кремнезема и металлов в субплатформенные бассейны Срединной области с синхронным вулканизмом эвгеосинклинальных зон Северного Тянь-Шаня. В периферической части стабильной платформенной области Срединного Тянь-Шаня и Центрального Казахстана В.Г. Королев вслед за В.А. Соколовым выделяет протяженный Байконур-Каратау-Чаткало-Нарынский пояс углеродисто-кремнисто-сланцевых отложений. Севернее и северо-восточнее него, в Северной области Тянь-Шаня, в раннем кембрии развивались эвгеосинклинальные прогибы со спилит-диабазовыми и спилит-кератофировыми формациями или офиолитовыми ассоциациями (караарчинская, каракаттинская, капкатасская, «спилитовая» и другие свиты), включающими горизонты яшм, эквивалентные углеродисто-кремнистым образованиям. Вулканическая деятельность продолжалась здесь местами в позднем кембрии и ордовике (караджоргинская, котунджакская, айкольская, долонская и другие свиты). Имеются примеры парагенеза раннекембрийских вулканитов с углеродисто-кремнистыми осадками (пепловые структуры в кремнистых сланцах хр. Kyлантау, чередование черных кремней и порфиритов в Центральном Kyруктаге).

В рамках рассматриваемой концепции нам представляется необходимым подчеркнуть важную роль глубинных разломов (типа Главной структурной линии Тянь-Шаня, Ичкелетау-Сусамырского разлома и др.), а также поствулканических процессов. Глубинные разломы, заложившиеся на границе подвижной эвгеосинклинальной и относительно стабильной субплатформенной (или миогеосинклинальной) областей, определяли тектонический режим, характер магматизма и гидротермальной деятельности в пределах мобильных шовных структур. Именно глубинные разломы обеспечивали поступление к поверхности разноглубинных коровых и мантийных магм, остаточных растворов с меняющейся щелочностью, а вблизи них происходило взаимодействие различных потоков флюидов. Эти глубинные структуры и обусловили вынос больших масс кремнезема, углекислоты, фосфора, рудных металлов и т. д. Сонахождение литофильных и халькофильных элементов в черных сланцах может быть объяснено, на наш взгляд, присутствием кислых и субщелочных эффузивов в составе раннекембрийских эвгеосинклинальных серий и (или различной глубинностью источников, поставлявших эти элементы в верхние горизонты кор.

Поступление кремнезема, углекислоты, рудогенных элементов в раннекембрийские бассейны осуществлялось, очевидно, как в форме взвеси, так и в виде истинных растворов. Организмы планктона концентрировали металлы и другие компоненты в процессе жизнедеятельности. Каталитические и сорбционные свойства OB обусловили образование прочных металлоорганических комплексов. Биогенное осаждение кремнезема и металлов интенсивно происходило там, где гидродинамика бассейна создавала условия для «цветения» диатомового планктона и бентоса. По-видимому, сорбция металлов происходила и после гибели планктона, в процессе его захоронения, а также позднее — с помощью анаэробных бактерий. В результате были мобилизованы органикой и накоплены в илах огромные по объему массы кремнезема, углерода и рудогенных элементов. Следует заметить, что в палеобассейны поступали элементы с различной миграционной способностью, однако дальнейшее их распределение и рассеяние по площади (выравнивание концентраций) происходили уже под влиянием жизнедеятельности организмов. Явления диагенеза, метаморфизм и другие «наложенные» процессы привели в дальнейшем к разрушению металлоорганических комплексов и обусловили изменение состава и содержаний рудогенных элементов.





Яндекс.Метрика