Углеродистые отложения верхнего докембрия Енисейского кряжа, их литолого-геохимическая характеристика и условия формирования
В разрезе верхнего докембрия Енисейского кряжа выделяются следующие стратиграфические подразделения (снизу вверх): сухопитская серия — кординская, горбилокская, удерейская, погорюйская, сосновская свиты; тунгусикская серия — потоскуйская, шунтарская, киргитейская свиты; ослянская серия — нижнеангарская, дашкинская свиты.
Вышеперечисленные свиты отличают своеобразный парагенез пород и особенности чередования в разрезе. Это в равной степени относится и к верхнедокембрийским углесодержащим породам, которые формируют мощные (1000 м и более) толщи либо встречаются в виде отдельных пачек и пластов в терригенных и карбонатных отложениях. Разрезы, сложенные углеродистыми, преимущественно глинисто-сланцевыми породами, включают отложения кординской, удерейской, потоскуйской, шунтарской и киргитейской свит.
Детальное изучение разрезов указанных свит в разных районах Енисейского кряжа свидетельствует о сложном, быстро изменяющемся строении, что является отражением различного тектонического режима и фациальных условий осадконакопления. Ниже приводятся сведения, характеризующие особенности строения углеродистых свит, а также условия их формирования.
Строение разрезов. Наиболее древняя, кординская свита сложена переслаивающимися полимиктовыми и олигомиктовыми песчаниками, гравелитами, конгломератами, глинистыми и алеврито-глинистыми сланцами. В составе галек базальных конгломератов кординской свиты отмечаются карбонатные породы подстилающей пенченгинской свиты и граниты.
Базальные грубообломочные горизонты выше по разрезу сменяются песчаниками и сланцами. Обломочный материал (60—90%) песчаников представлен кварцем (50—80%) и полевыми шпатами (20—50%), характеризуется хорошей окатанностью. Цемент песчаников — кварц-хлоритового состава с примесью карбонатов.
Среди сланцев преобладают черные и темно-серые, первоначально алеврито-глинистые разности, преобразованные в кварц-биотитовые сланцы. Содержат обычно обильную (до 10%)) тонкочешуйчатую вкрапленность графита. Характерной особенностью сланцев кординской свиты является высокое содержание в них (до 27—33%) глинозема. Слюдисто-глинистое вещество пород состоит из гидрослюды, хлорита, присутствуют также смешанослойные минералы. Содержание Cорг в среднем по свите 0,02%.
Удерейская свита сложена темно-серыми, зеленовато-серыми, черными филлитами, глинистыми, алеврито-глинистыми сланцами. В отдельных разрезах свиты встречены редкие маломощные прослои песчаников. На востоке Енисейского кряжа (р. Горбилок) среди вышеописанных пород наблюдаются линзы известковистых филлитов и алеври-тистых сланцев, редко глинистых известняков. Наиболее обогащена углеродистым веществом нижняя часть свиты, здесь же отмечаются повышенные содержания (до 3—5%) вкрапленных сульфидов (пирит, пирротин, арсенопирит, халькопирит, редко галенит). Слойчатость горизонтальная, обусловленная чередованием светлых слойков, обогащенных алевритовым материалом, и темных, обогащенных глинисто-углеродистым веществом. Мощность слойков от 0,1 до 5 см. Нередко породы неяснослоистые и неслоистые.
Среди филлитов и сланцев преобладают серицитовые, хлорит-серицитовые разности с примесью обломочных неокатанных зерен кварца, в меньшей степени — полевых шпатов алевритовой размерности. Углеродистое вещество обычно преобразовано до тонкочешуйчатого графита. Содержание его колеблется от сотых долей процента до нескольких процентов. Карбонаты в породе распределены неравномерно, содержание их не превышает 10%. Они представлены кальцитом, редко сидеритом и образуют отдельные ромбоэдрические зерна или обособленные агрегаты. Глинистое вещество удерейской свиты состоит из гидрослюды и хлорита. Хлориты имеют магнезиально-железистый состав. Однако содержание натрия и железа в глинистом веществе повышено относительно ожидаемого для данного минерального состава.
Строение потоскуйской свиты в целом для всей территории Енисейского кряжа изменчиво. Наиболее детально с геохимических позиций изучены восточные разрезы свиты в районе р. Горбилок. Нижняя часть свиты (мощность 1000 м) сложена здесь довольно однообразными темно-серыми и черными глинистыми и алеврито-глинистыми сланцами. Выше залегает толща мощностью около 400 м, сложенная переслаивающимися темно-серыми и черными углеродисто-хлоритоидными сланцами, глинистыми, алеврито-глинистыми сланцами, кварцитовидными песчаниками с горизонтом серых брекчиевидных известняков в средней части пачки. Разрез свиты заканчивается пачкой серых, темно-серых кристаллических известняков со строматолитами в основании. Общая мощность пачки 250—300 м. Наиболее обогащена углеродистым веществом нижняя часть свиты, особенно отдельные прослои углеродисто-хлоритоидных сланцев второй пачки. Содержание Cорг в среднем по свите достигает 0,2%.
Состав глинистого вещества в пределах потоскуйской свиты меняется снизу вверх. В нижней части оно представлено гидрослюдой, хлоритом и каолинитом, в верхней карбонатной части — только гидрослюдой. В хлоритоидных сланцах хлоритоид не только присутствует в глинистом веществе, но и образует более крупные агрегаты и пластинки.
Шунтарская свита сложена черными, темно-серыми углеродистыми, глинистыми, карбонатно-глинистыми, алеврито-глинистыми, хлоритоидными сланцами с прослоями известняков и доломитов (иногда строматолитовых). Сравнительно редки прослои песчаников. Наиболее высокое содержание Copr достигает 4—8%. Характерны тонкая вкрапленность пирита, пиритовые конкреции, тонкие (первые сантиметры, редко десятки сантиметров) прослои тонкозернистого пирита.
Глинистые сланцы горизонтальнослоистые (для отдельных разрезов характерны косая слойчатость, волноприбойные знаки), сложены хлоритом, серицитом, гидрослюдой, хлоритоидом. Выделения углеродистого графитистого вещества в виде «полос» и более изометричных по форме сгустков распределены в породе неравномерно. Общее содержание его, по петрографическим данным, может достигать 20—30%. Крайне неравномерно в сланцах распределен и обломочный кварц.
В составе карбонатных и карбонатно-глинистых пород шунтарской свиты установлены доломит, кальцит и более редкий сидерит, причем снизу вверх по разрезу соотношение карбонатов изменяется в пользу доломита.
Мощность и состав свиты изменчивы — от 600—1000 м на востоке Енисейского кряжа, где наблюдается максимальное содержание прослоев карбонатов в разрезе, до 2000 м на западе, где широко распространены прослои туфогенных песчаников и туфобрекчий.
Глинистое вещество шунтарской свиты состоит из гидрослюды, хлорита, каолинита, монтмориллонита и пирофиллита. Магнезиально-железистый хлорит в большом количестве содержится в бассейне рек Тис и Вороговка. Каолинит, гётит и пирофиллит присутствуют в бассейне рек Ангара и Дашка.
Строение разрезов киргитейской свиты изменчиво. На востоке Енисейского кряжа, в районе р. Горбилок, она сложена в нижней части переслаивающимися темно-серыми, серыми, черными глинистыми, косослойчатыми, с трещинами усыхания алевритистыми, песчанистыми сланцами, известково-глинистыми, углеродистыми, хлоритоидными сланцами с прослоями кварцитовидных песчаников и строматолитовых известняков (общая мощность 550 м); в средней части — темно-серыми и черными доломитами, известняками с прослоями черных и темно-серых карбонатно-глинистых сланцев (общая мощность 320 м). Заканчивается разрез темно-серыми и черными глинистыми сланцами с прослоями хлоритоидных сланцев и кварцитов (320 м). Общая мощность свиты около 1200 м. Наиболее обогащены углеродистым, графитистым веществом хлоритоидные и глинистые сланцы (по петрографическим данным, до 10—15%).
Западнее (р. Большой Пит, совхоз Широкий) мощность свиты, по оценкам отдельных авторов, увеличивается до 3000 м. Нижняя часть разреза сложена горизонтальнослоистыми черными углеродистыми алеврито-глинистыми известняками и доломитами с прослоями углеродистых алеврито-глинистых сланцев с вкрапленностью и конкрециями пирита. На контакте с шунтарскими сланцами в алевритистых, песчанистых известняках наблюдается косая слойчатость. К этим отложениям приурочены рудопроявления марганца. Средняя часть разреза сложена серыми известняками с незначительной примесью глинистого и углеродистого вещества. Разрез венчается переслаивающимися темно-серыми, редко черными горизонтальнослоистыми глинистыми известняками, доломитами, песчанистыми доломитами с прослоями алевритистых, глинистых сланцев и песчаников. Повсеместно отмечаются вкрапленный пирит, а иногда сфалерит и галенит. Характерны косая слойчатость, подводнооползневые текстуры, поверхности локального размыва.
Максимальные содержания углеродистого вещества характерны для нижних частей свиты (до 10—15%), несколько меньше его в верхней части и минимальные количества в средней. Отложения существенно карбонатного состава перекрываются черными углеродистыми, глинистыми, алевритистыми, хлоритоидными сланцами с прослоями песчаников.
В западной части Енисейского кряжа в составе киргитейской свиты появляются туфогенные песчаники, туфобрекчии основного и кислого состава с глинисто-карбонатным цементом. В составе глинистого вещества пород киргитейской свиты содержатся гидрослюда, хлорит, каолинит, монтмориллонит. Повсеместно в пределах свиты встречается пирофиллит.
Условия осадконакопления. Изучение вещественного состава верхнедокембрийских отложений Енисейского кряжа, а также применение методов реконструкции палеогеографических условий седиментации по геохимическим показателям позволили предложить следующую схему развития бассейна осадконакопления. В кординское время в районе р. Большой Пит господствовали прибрежно-морские обстановки, соленость вод бассейна колебалась от низкой (опресненные) до нормальной (табл. 1).
В бассейне р. Горбилок с началом удерейского времени была связана регрессия моря, достигшая максимума к середине этой эпохи. Осадки продолжали накапливаться в прибрежно-морской обстановке. Во второй половине удерейского времени отмечается неширокая трансгрессия, а обстановки оставались прибрежными и прибрежно-морскими. В удерейское время глинистый материал поступал из областей аридного климата, химическое выветривание было слабым (табл. 2).
В потоскуйское время в районе р. Горбилок условия осадконакопления оставались прибрежно-морскими, увеличилась соленость вод бассейна, не достигнув, однако, нормальной. Глинистый материал стал приноситься из области гумидного климата, где интенсивность химического выветривания в начале потоскуйского времени увеличилась. В Каменскую зону (реки Ангара, Каменка, Дашка) глинистый материал сначала поступал из области с гумидным климатом, затем — из области с аридным климатом; интенсивность химического выветривания была высокой.
В потоскуйское время области денудации, снабжавшие тонкодисперсным материалом северо-запад Енисейского кряжа (р. Вороговка), характеризовались семиаридным, аридным климатом. Поступление глинистой взвеси в юго-восточные районы было связано с эрозией областей преимущественно гумидного климата, претерпевших временную аридизацию. В западные и юго-западные районы глинистый материал приносился из областей только гумидного климата.
Большая часть шунтарского времени в Горбилокской зоне, пришлась на трансгрессию моря. Лишь в самом конце шунтарского времени началась регрессия. Вследствие этого в первой половине шунтарского времени осадки накапливались в прибрежно-морской обстановке, в начале второй половины — морской и прибрежно-морской. В районе р. Тис за это время происходит смена прибрежно-морских условий морскими. В Каменской зоне в бассейне рек Ангара—Дашка существовали прибрежно-морские условия.
В течение большей части шунтарского времени в Горбилокскую зону (бассейн р. Горбилок, верховье р. Большой Пит) продолжала поступать глинистая взвесь, выносившаяся из области гумидного климата, в середине шунтарского времени появились признаки аридизации. Интенсивность химического выветривания была низкой и средней в начале и конце шунтарского времени, высокой и очень высокой — в середине. В каменскую зону осадконакопления глинистое вещество поступало с суши с гумидным климатом. Химическое выветривание усилилось в середине шунтарского времени.
В Приенисейской зоне (реки Рудиковка, Сухой Пит, Рассоха, Mepкуриха, Маряниха, Татарка) в начале киргитейского времени существовали морские и прибрежно-морские обстановки. В Горбилокской зоне начало киргитейского времени характеризуется морскими и прибрежно-морскими обстановками, сохранившимися еще с шунтарского времени. В дальнейшем в киргитейское время началась регрессия моря, благодаря чему распространение получили прибрежные обстановки. Сменившая ее трансгрессия достигла максимума к концу киргитейского времени. Аналогичные изменения происходили в каменской зоне.
Формирование мощных карбонатных толщ киргитейской свиты в районе рек Большой Пит и Ангара происходило за счет тонкодисперсного материала, поступавшего из области с переменным климатом. Некоторая аридизация последнего отмечается в период аккумуляции нижних горизонтов. В течение киргитейского времени в области эрозии, откуда выносился материал в Горбилокскую зону, господствовал гумидный климат. Интенсивность химического выветривания была высокой в начале и конце этого периода, низкой — в середине киргитейского времени. Область денудации, откуда выносился глинистый материал в Каменскую зону осадконакопления, в начале киргитейского времени входила в зону аридного климата. В дальнейшем здесь установился гумидный режим.
Исходя из изложенного можно сделать следующие выводы.
1. Среди углеродсодержащих верхнепротерозойских отложений Енисейского кряжа по набору пород и геоструктурному положению выделяются, согласно схеме Н.А. Созинова и Св.А. Сидоренко, терригенно-глинисто-углеродистая, карбонатно-углеродистая и вулканогенно-карбонатно-углеродистая формации. К первой из них могут быть отнесены отложения кординской, удерейской, потоскуйской и шунтарской свит, ко второй — отложения киргитейской свиты. В западных разрезах Енисейского кряжа при значительных количествах вулканогенных пород и сравнительно близком обогащении углеродом появляются образования, которые могут быть отнесены к вулканогенно-углеродистому типу.
2. Накопление мощных толщ углеродистых осадков происходило в прибрежных, прибрежно-морских, значительно реже в открытых морских обстановках. В областях денудации, откуда поступала глинистая взвесь в различные части бассейна, в районе Енисейского кряжа в интервале от удерейского до киргитейского времени господствовали попеременно гумидные и аридные условия. Их чередование мало отразилось на составе осадков, накапливавшихся в бассейне, и на распределении органического вещества.
3. Формационный состав отложений определялся тектоническим режимом, типом седиментации в бассейне и вулканизмом.
