03.03.2021

Рудоносные углеродные формации Енисейского кряжа


Высокоуглеродистые породы широко развиты в разрезе Енисейского кряжа, где они встречаются в интервале от кординской свиты сухопитской серии до свиты Сухого хребта и удоронгской свиты тунгусикской серии (таблица). Наиболее мощные пачки этих пород приурочены к шунтарской и токминской свитам. Корреляция разрезов западной части кряжа и сопоставление их с восточными разрезами весьма затруднены, и поэтому трудно с уверенностью судить, имеем ли мы дело с фациальными разновидностями (градациями?) одной углеродистой формации, или же в разрезе тунгусикской серии имеется несколько уровней, к которым приурочены углеродистые отложения. Анализ частных разрезов показывает, что на востоке кряжа, от р. Каменки (Ангарской) до р. Брянки, стратиграфически выше обогащенной углеродистыми отложениями толщи располагаются терригенные породы удоронгской свиты, вверх по разрезу которой постепенно увеличивается число и мощность горизонтов кварцито-песчаников. Аналогично построенные толщи, относимые к свите Сухого хребта (или к различным уровням киргитейской подсерии), перекрывают углеродистые формации и на западе района (верхнее течение р. Сухой Пит, приустьевая часть руч. Теплого). Они, так же как и удоронгская свита, содержат пачки и пласты углеродистых пород. Возраст углеродистой формации определяется свинцово-изохронными значениями возраста гранитов тейского комплекса (930±70 млн. лет), становление которых произошло на рубеже потоскуйского и шунтарского времени, и гранитов посольненско-ангарского комплекса (850 + 50 млн. лет), прорывающих тунгусикскую серию. Породы формации интенсивно дислоцированы.

Высокоуглеродистые образования тунгусикской серии характеризуются разрезами трех типов. К терригенному типу относятся разрезы шунтарской свиты, нижней токминской подсвиты и свиты Сухого хребта. В этом типе разреза высокоуглеродистые сланцы, содержащие иногда хиастолит, чередуется с кварцитами и кварцито-песчаниками, которые также отчасти обогащены углеродистым веществом. Реже встречаются известковые сланцы, известняки, доломиты. К вулканогенно-терригенному типу относятся разрезы свиты Сухого хребта и некоторых толщ киргитейской подсерии западной части кряжа. В них основные вулканиты и их туфы переслаиваются с углеродистыми филлитами и кварцитами. К терригенно-карбонатному типу относятся разрезы токминской свиты, находящиеся в нижнем течении рек Ангары и Большого Пита, а также в междуречье Ангары и Сухого Пита. В основании наиболее полных разрезов этого типа наблюдаются терригенные породы (до грубообломочных), переслаивающиеся с углеродистыми глинистыми и алевритистыми известняками и известково-глинистыми сланцами. Выше по разрезу известняки становятся преобладающими, появляются доломиты или доломитовые известняки. В нижней части разрезов этого типа встречаются различные по мощности пачки углеродистых глинистых, кремнисто-глинистых, углеродисто-кремнисто-глинисто-карбонатных сланцев.

Отмеченные типы разрезов углеродистых формаций связаны взаимопереходами. Детальные исследования обнаруживают заметное участие вулканогенного материала в терригенных и терригенно-карбонатных разрезах. Так, часть кварцитов, присутствующих в терригенных разрезах, возникла при метаморфизме кислых вулканитов, а ряд карбонатных пород и углеродистых сланцев содержит примесь пеплового материала.

Разрезы третьего типа вместе с переходными к ним могут быть, объединены в углеродистую кремнисто-терригенно-карбонатную формацию. На территории между нижним течением Ангары и Большого Пита с ней связано различное оруденение. Породы этой формации обогащены колчеданом, минералами марганца, образующими как рассеянную примесь, так и рудные концентрации. К ней приурочены также свинцово-пинковое оруденение и проявления сидерита. Формация сложена глинистыми, кремнистыми, алевритистыми известняками с различной долей углеродистого вещества и углеродистыми глинистыми, кремнисто-глинистыми и кремнисто-глинисто-карбонатными сланцами. Эти породы и вмещают марганцевое оруденение. В качестве второстепенных членов формации отмечаются алевролиты, карбонатные песчаники, доломиты, микрокварциты, кварц-хлоритовые породы. В разрезе формации присутствуют также карбонатизированные и превращенные в гидрослюдисто-хлоритово-кварцевый агрегат вулканогенные породы, образующие отдельные прослои небольшой мощности. Следы флюидальных текстур, реликты замещенного хлоритом стекла, оскольчатые обломки кварца и некоторые другие особенности структуры и текстуры позволяют отличить эти породы от нормальных осадочных.

На разных уровнях разреза карбонатные и терригенные породы обладают рядом признаков, указывающих на мелководные обстановки образования: присутствуют поверхности размыва, в том числе закарстованные; трещины усыхания; знаки ряби (мелкой симметричной, асимметричной, ячеистой); водорослевые текстуры; косая слойчатость. Вверх по разрезу формации уменьшается размер терригенных частиц, увеличивается роль карбонатных пород, появляются доломиты и доломитовые известняки.

Для разреза формации характерна цикличность двух типов. В сложении значительной части толщи угадывается цикличность, напоминающая таковую в карбонатно-терригенном флише (макроцикличность). В переслаивании участвуют известняки и гидрослюдистые сланцы, причем в прослоях известняков отмечаются следы локальных размывов, что подчеркивается развитием косой слоистости в отдельных элементах циклотем. Аналогичная картина наблюдается и при переслаивании чистых и алевритистых известняков. Косая слойчатость отмечается в этом случае в первых. Мощность слойков колеблется от 0,5 до 5—7, реже 10—20 см. Помимо макроцикличности, устанавливается микроцикличность. Полный циклит такого рода от подошвы алевритового карбоната до кровли углеродистого сланца иногда составляет всего 5—7 мм, причем в грубой части присутствуют элементы градационной текстуры, а в наиболее тонком элементе циклита наблюдается косая слойчатость. Для марганцеворудных и вмещающих их высокоуглеродистых и некоторых карбонатных пород также характерна тончайшая слойчатость (от первых миллиметров до долей миллиметра), напоминающая варвы. В зависимости от типа пород чередуются слойки, сложенные чистым и углеродистым известняком, алевритистой карбонатной и углеродисто-гидрослюдистой массой и т. д. Иногда переслаиваются почти мономинеральные слойки, сложенные кальцитом, доломитом, анкеритом или углеродистым веществом. Пирит также образует отдельные слойки, участвующие в чередовании.

Охарактеризованные типы цикличности отражают, по-видимому, изменения гидродинамического режима в среде осадконакопления. Цикличность первого типа, формировавшаяся в среде с активной динамикой, в целом нетипична для черносланцевых формаций. Однако, помимо рассмотренного случая, она описана в ряде других районов, где приурочена к пачкам малоуглеродистых карбонатных пород, разделяющих высокоуглеродистые горизонты. Микроцикличность обычна для высокоуглеродистых формаций. Например, подобное тонкоцикличное строение характерно для формаций протерозоя и кембрия Алтае-Саянской области. Аналогичная цикличность описана в кварцевых сланцах нижнего палеозоя Скандинавии и в других древних черносланцевых толщах. Она также отмечается и в совсем молодых углеродистых отложениях — в каламитских слоях верхнечетвертичных осадков Черного моря, где тончайшие слойки органического вещества (OB) чередуются с глинистыми и карбонатными прослойками. Возможно, что эта особенность характеризует определенный тип бассейнов с относительно спокойным гидродинамическим режимом и цикличной сменой условий седиментации. При этом могут варьировать как тип хемогенного накопления, так и гранулометрические параметры терригенного материала, что, вероятно, отражает повторяемость определенных процессов в областях сноса. Изменялось также количество поступающего OB, что было обусловлено, вероятно, сезонными колебаниями биопродуктивности планктона.

Породы рассматриваемой формации обогащены углеродистым веществом. Содержания элементарного углерода Сэлем достигают в восточных разрезах 3% (при средних значениях 0,5—0,8%), а в западных колеблются от 0,5 до 25%. Углеродистое вещество равномерно пропитывает породу, образует «пунктирные» выделения, подчеркивающие слоистость, группируется в тонкие слойки, чередующиеся с кварцевыми, кварц-хлоритовыми и кварц-гидрослюдистыми и карбонатными слойками. В породах, подвергшихся дислокационному метаморфизму, оно часто перераспределяется по трещинам кливажа, образует прожилки с рутилом или кварцем, формирует с последним «кружевные» текстуры.

В ряде случаев создается впечатление о метасоматической природе некоторых разновидностей углеродистых кварц-хлоритово-гидрослюдистых сланцев. Особенно ярко это проявлено в зонах интенсивного смятия, где контакты сланцев и карбонатов сильно изменены. Однако во всех случаях (и при нарушенном контакте, и при спокойном) слойки описываемых углеродистых сланцев занимают в макро- и микроциклитах строго определенное положение: углеродистый карбонатный, часто марганцовистый сланец сменяется углеродистым карбонатно-гидрослюдистым сланцем, затем углеродисто-гидрослюдистым и, наконец, углеродисто-кремнистым. Очевидно, впечатление о наложенном характере изменений, связанных с формированием этих сланцев, обусловлено пограничными процессами в результате дислокационного метаморфизма.

Исследование углеродистого вещества пород шунтарской свиты в бассейне Горбилока на востоке Енисейского кряжа и в западной его части на месторождении Линейное свидетельствует о первичносапропелевой его природе. Рентгенограмма позволяет диагностировать графит (d002—3,36 А). Степень битуминозности Ахл/Сорг = 1—2,5%. Исследователями Красноярского геологического управления OB токминской свиты на месторождении Таежное по параметрам кристаллитов Lc — 38,6; 51,4 А и 62,7; 66,9 А отнесено соответственно к углю и антрациту.

Образцы, отобранные на месторождении Таежное, анализировались в лаборатории термического анализа ВСЕГЕИ по методике Т.Н. Красавиной. Если судить по температуре экзотермического эффекта, отвечающего максимальному выгоранию углеродистого вещества (t = 550°C), то можно предположить, что оно трансформировалось до антрацита или даже мелкочешуйчатого графита. Один из образцов был исследован Л.А. Богдановой, которая установила, что OB представлено витринизированной массой, преобразованной до полуантрацита или антрацита.

Обращает на себя внимание увеличение роли углеродистых пород в разрезе и возрастание содержания Cэлем в направлении с востока на запад. Параллельно с этим все заметнее становятся следы вулканической деятельности. Влияние вулканизма как фактора, способствовавшего накоплению углеродистого вещества, могло быть многообразным. Во-первых, вулканические процессы способны влиять на ряд параметров среды — температуру, состав вод и др. He исключено также, что с вулканическими извержениями было связано поступление углеродистых соединений, близких по составу и структуре к продуктам разложения OB (как это наблюдается в современном вулканическом процессе), и тем самым восполнялось отсутствие его привноса с континентов в рифейские бассейны. Во-вторых, возможно, что образующийся по пепловому материалу монтмориллонит способствовал связыванию углеродистого вещества в осадке. Эксперименты по получению керогена из водорослевых и бактериальных культур показывают, что лишь в присутствии монтмориллонитов происходит конденсация и усложнение структуры OB и оно по физическим и химическим свойствам приближается к керогену.

В сложении формации участвуют различные карбонаты. Они представлены кальцитом, доломитом, сидеритом, родохрозитом и большим числом промежуточных разностей (олигонит, магнезиально-железистый кальцит, магнезиально-кальциевый сидерит, брейнерит, мангано-кальцит, марганцево-железистый доломит, кальциево-марганцевый анкерит). Эти минералы отмечены в породах как токминской, так и шунтарской свиты и более характерны для западных разрезов. В восточных разрезах в одновозрастных отложениях спектр карбонатных минералов суживается, но остается сидерит, образующий даже рудные скопления. Названные минералы являются цементом алевролитов и песчаников, входят в состав основной массы углеродисто-глинистокарбонатных и углеродисто-кремнисто-карбонатных сланцев, образуют самостоятельные выделения и даже слагают слойки и пласты или встречаются в сложных срастаниях и сочетаниях друг с другом. Практически весь карбонат перекристаллизован и в значительной мере ремобилизован, и часто не совсем ясно, принадлежал ли данный карбонат к первичной породе или явился следствием гидротермальных процессов. Чем интенсивнее проявление дислокационного метаморфизма, тем богаче спектр карбонатных минералов и тем больше следов переотложения вещества. В этом отношении показателен горевский разрез, где прослеживается неоднократная миграция карбонатного вещества, с которой связано формирование пород типа переотложенных метасоматитов. Так же, но с меньшей интенсивностью эти процессы протекали на участках Снежный, Таежный, в Рассохинском рудном узле. Однако сидерит, анкерит, доломит и минералы марганца свойственны породам формации независимо от всех видов наложенных процессов.

Обилие хемогенно-диагенетических и раннеметаморфических карбонатов различных изоморфных рядов типично для ряда высокоуглеродистых формаций, в частности для близких по возрасту и составу черносланцевых толщ Алтае-Саянской складчатой области (Сэлем 0,5—25%), Китайско-Корейской платформы (Сэлем до 17%) и др. Конкреции (антраконит), сложенные доломитом, кальцитом, анкеритом, сидеритом, пиритом с примесью OB, типичны для ордовикских, богатых углеродистым веществом морских глинистых сланцев Прибалтики. Черноморские позднечетвертичные осадки с прослоями сапропелей также содержат мелкозернистые карбонаты. Эта парагенетическая ассоциация характеризует определенные фациально-геохимические условия среды с повышенным накоплением OB и меняющейся щелочностью.

Породы описываемой углеродистой формации обогащены сульфидами железа (пиритом, пирротином), реже сульфидами свинца и цинка, вплоть до рудных концентраций. Последнее может свидетельствовать о восстановительных условиях в бассейне осадконакопления, придонные воды в котором, вероятно, были заражены сероводородом. На это указывает и обилие углеродистого вещества, сохранение которого вероятнее в условиях отсутствия свободного кислорода.

Вышесказанное нельзя безоговорочно отнести к обстановкам формирования отложений шунтарской свиты. Как показало проведенное В. И. Москвиным и В.Г. Петровым изучение хлороформенного битумоида из сланцев нижней части разреза свиты, в нем находится большое количество кислородсодержащих групп. Это, по мнению указанных исследователей, свидетельствует о формировании осадков в среде, содержавшей свободный кислород. На наш вгляд, однако, этот критерий не может считаться решающим, так как в ряде случаев и в условиях сероводородного заражения происходит накопление осадков, в OB которых содержатся кислородсодержащие группы (как, например, в упоминавшихся уже каламитских слоях верхнечетвертичных осадков Черного моря). В. Эрнст в качестве эмпирического показателя, который может помочь отличать гиттии (темные илы, формирующиеся, когда граница между окислительными и восстановительными условиями проходит внутри осадка в бассейнах «кукерскитового» типа) от сапроцелей (граница между окислительными и восстановительными условиями проходит выше осадка, в водах бассейна «эвксинитового» типа), предлагает использовать отношение V/Cr. Значения последнего в илах типа гиттия составляют примерно 1, а в сапропелях колеблются от 2 до 10. В высокоуглеродистых толщах токминской свиты это отношение (за исключением единичных анализов) значительно превышает единицу и меняется от 2,5 до 15—16. Это, вероятно, свидетельствует в пользу предположения о накоплении соответствующих илов в условиях плохо аэрируемого бассейна. Однако в типичных сапропелях плейстоценовых черноморских осадков это отношение, согласно проведенным нами расчетам аналитических данных, приведенных в работе С. Калверта и К. Батчелора, обычно не превышает 2.

Что касается солености бассейна, то использование общепринятых критериев Sr/Ba и B/Ga оказывается малоэффективным. Величина первого отношения в породах токминской свиты — от 0,17 до 20 (при среднем 3,4). Однако содержание стронция в зонах трещиноватости в известняках достигает 1—2%, что свидетельствует о его интенсивной миграции. Это не позволяет использовать данное отношение для реконструкции палеосолености.

Породы формации обогащены бором. Содержания этого элемента, по данным полуколичественного спектрального анализа, составляют в среднем 0,01%, достигая 0,08%. Из борсодержащих минералов установлен турмалин. Он образует густую вкрапленность (до 3—5% породы) тонких призматических, почти бесцветных кристаллов и отдельные полихромные порфиробласты в самых различных породах. Форма выделений свидетельствует об аутигенном его образовании при метаморфизме обогащенных бором осадков. В этих условиях, очевидно, правильнее использовать B/Ga отношение не для глинистых фракций (как это обычно делается при геохимическом анализе фаций), а для породы в целом. Оно колеблется от 7 до 200 (среднее 21,4), т. е. указывает на нормальную или повышенную соленость вод палеобассейна. Однако следует подчеркнуть, что интенсивное развитие гидротермальной деятельности, неравномерность проявлений метаморфизма в разных участках токминской толщи затрудняют использование геохимических критериев для воссоздания условий осадконакопления.

Для формации характерна, кроме того, рассеянная марганценосность со средними содержаниями марганца 0,2—0,8%. Максимальные содержания Mn установлены на востоке кряжа, до 1% (1,48% MnO), и на западе, до 3%. Наиболее значительные проявления марганца наблюдаются в среднем течении р. Большой Пит, на месторождении Таежное, где отдельные слои марганцовистых карбонатных пород и сланцев, содержащих до 10% марганца (в окисленных разностях до 27%), образуют марганценосные горизонты мощностью от 5 до 20 м.

Марганцевое оруденение приурочено к нижней части формации. Рудные горизонты, как и вмещающие породы, обогащены углеродистым веществом. Основные рудные минералы — родохрозит, манганокальцит, манганоанкерит. Характерной формой выделения являются зональные и мономинеральные сферолиты, а также минеральные зерна, выполняющие промежутки между сферолитами либо слагающие отдельные самостоятельные слойки. Иногда эти выделения включены в основную массу углеродисто-кремнистых сланцев. Углеродистые породы, вмещающие оруденение, сопряжены с мелководными фациями, но сами соответствующих текстур не обнаруживают. Заметное увеличение частоты проявлений и уровня содержаний марганца на западе кряжа коррелируется с усилением проявлений вулканической деятельности. Таким образом, не исключено, что вулканический процесс мог быть источником (во всяком случае, одним из источников) марганца. Наряду с первичной обогащенностью присутствуют признаки наложенной минерализации, связанной с проявлениями дислокационного метаморфизма и с гидротермальной деятельностью.

Исследователи Красноярского геологического управления рассматривают марганцевые проявления в тунгусикской серии Енисейского кряжа (Таежное месторождение) как аналогичные породам Усинского либо Икат-Гаргинского месторождений. Эти породы также принадлежат к кремнисто-терригенно-карбонатным формациям, в составе которых заметное участие принимают углеродистые сланцы и темноцветные карбонатные породы. Для них также характерна положительная корреляция с вулканическими образованиями. Однако содержания Сэлем, здесь лишь в единичных случаях достигают 3%, в то время как на месторождении Таежное широко развиты породы с содержаниями Сэлем 5—25%, слагающие типичные черносланцевые пачки и горизонты.

С высокоуглеродистыми толщами, сходными с только что описанными, связан целый ряд месторождений марганца. Это месторождения в протерозойских отложениях серии Франсвиль в Габоне, где марганцевое оруденение приурочено к тонким доломитовым прослоям в толще высокоуглеродистых сланцев (содержание углеродистого вещества 5,4—13,5%). Еще более близки к изученным месторождения в докембрийских образованиях севера Китайской платформы. Здесь карбонатные и окисные марганцевые руды располагаются в анкеритовых или сидеритовых черных сланцах с содержаниями Сэлем от 1,7 до 16%. В протерозое Тимской структуры KMA в высокоуглеродистых (до 18% Сэлем) толщах содержания окиси марганца достигают в отдельных прослоях 17,7%, на фоне широко встречающихся значений 1—5%. Геохимической специализацией на марганец характеризуется ряд протерозойских и венд-ниженепалеозойских высокоуглеродистых (до 25% Сэлем) формаций Алтае-Саянской складчатой области. В них присутствуют как рассеянные (до 1%), так и рудные (до 5—8%) концентрации марганца.

Все перечисленные марганценосные толщи обладают целым рядом общих черт с изученной рифейской углеродистой марганецсодержащей формацией Енисейского кряжа. Это — наличие в основании разреза обломочных пород, присутствие вулканитов, мелководный облик отложений, характер цикличности, высокие содержания углеродистого вещества, широкий спектр карбонатов, обогащенность сульфидами. Все это позволяет отнести их к одному формационному типу терригенно-карбонатных или карбонатно-терригенных отложений.

Связь концентраций марганца с высокоуглеродистыми толщами кажется несколько неожиданной, тем более что для большинства черносланцевых формаций фанерозоя характерны низкие содержания марганца, ниже кларковых. Последнее может быть связано с его высокой подвижностью в восстановительных условиях. Однако изучение современных процессов выявляет связь марганца с органическим веществом. На существование этой связи указывал Н.М. Страхов. По данным Д. Kpepapa с соавторами, до 12% марганца в морской воде находится в комплексных органических соединениях или ассоциировано с субколлоидной фракцией органических соединений.

Можно предположить, что во всех приведенных случаях восстановительные условия среды способствовали длительному удержанию и накоплению в водах бассейна и иловых водах растворенного марганца. Повышение же щелочности способствовало фиксации его в осадке в виде карбонатов (а частично, возможно, и в составе органики), аналогично процессу накопления марганца (до 5,43% Mn) в сапропелевых, богатых анкеритом и сидеритом слоях плейстоценовых осадков Черного моря.

Как известно, среди металлоносных черносланцевых формаций выделяется ряд геохимических типов, в зависимости от главных рудных компонентов (уран, фосфор, свинец, цинк, железо и т. д.). При этом, как правило, марганценосный тип не выделяется. Лишь Л.Б. Рухин отметил его как исключение для верхнего протерозоя Китайско-Корейской платформы. Изложенный материал позволяет, на наш взгляд, говорить о существовании самостоятельного марганцевого или марганцево-железистого геохимического типа черносланцевых формаций. В то же время характер сульфидного (Pb—Zn—Fe) оруденения и связь его с марганцевым в рифее Енисейского кряжа весьма сходны с таковыми железо-марганцево-колчеданной формации геосинклинального ряда. Вероятно, в рифейских толщах Енисейского кряжа произошло наложение («прорастание» по терминологии Д.В. Рундквиста) двух типов рудных формаций — формации металлоносных черных сланцев и железо-марганцево-колчеданной формации, определившее полигенетичный и полиминеральный характер оруденения.





Яндекс.Метрика