Железорудные формации докембрия Улутау (Центральный Казахстан)

Метаморфические толщи докембрия протягиваются в Улутау меридионально на 350 км по простиранию при ширине до 100 км. В последние годы они изучаются группой сотрудников геологического факультета Московского государственного университета. В разрезе выделен ряд серий, расчлененных на свиты и пачки, охватывающие возрастной интервал от верхнего архея до венда. Часть метаморфических толщ докембрия Улутау железорудна.

В настоящей статье рассмотрены две главнейшие железорудные толщи Карсакпайского района, в пределах которого находится ряд известных месторождений. Одна из них представляет собой карсакпайскую серию нижнего рифея. Другая железорудная толща, выделяемая под названием сатанской свиты, занимает более высокое стратиграфическое положение и принадлежит верхнему рифею.

Карсакпайская серия выполняет осевую часть Карсакпайского синклинория, образуя выходы шириной до 10 км и протяженностью свыше 200 км. Она включает метаморфизованные до стадии зеленых сланцев основные эффузивы, сланцы кварц-серицитового, кварц-хлоритового состава, железистые кварциты, мраморы. Эта толща издавна привлекала внимание исследователей. Первая сводка по ее железорудным проявлениям и месторождениям была сделана в 1940 г. К.И. Сатпаевым. Позднее Н.П. Воронов, а затем Ю.Ир. Половинкина установили вулканогенную природу зеленокаменных пород, сопровождающих кварц-сернцитовые, кварц-хлоритовые сланцы и железистые кварциты. Ю.Ир. Половинкиной было высказано предположение о генетической связи железистых кварцитов с основным вулканизмом. В дальнейшем при анализе ряда железорудных месторождений Карсакпайское месторождение было принято за тип железорудных месторождений вулканогенно-осадочного генезиса.

В 1950—1960 гг. Н.А. Штрейсом и М.С. Марковым разработана стратиграфическая схема данной серии, при этом были выделены свиты существенно зеленокаменные и существенно сланцевые с железистыми кварцитами. М.С. Марковым вслед за Ю.Ир. Половинкиной, был отмечен вулканогенно-осадочный характер джеспилитовой формации Карсакпая. При этом подчеркивалась обособленность железорудной кварцево-сланцевой свиты в разрезе карсакпайской серии.

Карсакпайская серия залегает резко несогласно вследствие несомненной существенной перестройки структурного плана региона. С запада ее выходы повсеместно ограничены системой разрывных нарушений. Ю.А. Зайцевым и С.Б. Розановым было обращено внимание на ритмичное чередование зеленокаменных и железорудных сланцевых пачек в большей части разреза серии. Эта особенность строения, отражающая ход осадконакопления при формировании карсакпайской серии, взята за основу при ее расчленении. Были выделены три свиты (снизу вверх) — когаляйская, бурмашинская и балбраунская, зеленокаменных внизу и кварцито-сланцевых с железистыми кварцитами вверху. В основании бурмашинской свиты отмечено местами несогласие. Известный разрез серии завершается зеленокаменной толщей с подчиненными кислыми вулканогенными образованиями, выделенной как шагырлинская свита (рис. 1). Общая мощность серии — около 3000 м. Ритмично построенная железорудная часть разреза составляет более половины объема серии.

В зеленокаменных пачках макроритмов сочетаются метаморфизованные лавы и туфы основного состава, причем туфы тяготеют к низам разреза. К границе основных туфов и лав местами приурочены туфы дацитового и среднего состава.

В кварцито-сланцевых пачках присутствуют филлиты, кварц-хлорит-серицитовые сланцы, кварциты, иногда реликтового кластического строения, мраморы, железистые кварциты. Мощность как зеленокаменных, так и кварцито-сланцевых пачек растет вверх по разрезу, достигая в балбраунской свите соответственно 600 и 300 м.

При общей выдержанности ритмичного строения карсакпайская серия претерпевает фациальные изменения по простиранию. Меняются также и мощности (рис 2). Зеленокаменные пачки в полосе протяженностью 40—50 км, прилегающей к пос. Карсакпай, представлены преимущественно лавами. Южнее возрастает роль метаморфизованных туфов, и в разрезах вблизи р. Белеуты они резко преобладают над лавами; одновременно происходит увеличение мощности зеленокаменных пачек. В кварцито-сланцевых пачках изменения по простиранию касаются прежде всего железистых кварцитов.

Железорудные формации докембрия Улутау (Центральный Казахстан)

Нижняя из свит — когаляйская — содержит один прослой железистых кварцитов. Максимальной мощности (до 2 м) он достигает вблизи пос. Карсакпай, а южнее и севернее уменьшается до 0,5—0,2 м. В бурмашинской свите вблизи пос. Карсакпай залегают два горизонта железистых кварцитов мощностью до 2—5 м каждый. Южнее Карсакпая железистые кварциты сокращаются в мощности, а вблизи Бурмаша в 50 км от пос. Карсакпай из разреза последовательно исчезают вначале верхний, а затем нижний горизонты.

Балбраунская свита железорудна на большем протяжении, однако максимальное проявление железистые кварциты имеют лишь непосредственно южнее пос. Карсакпай. Здесь они образуют три горизонта, один из которых достигает мощности 10—15 м и обусловливает промышленную ценность месторождений Балбраун и Керегетас.

Одновременно с исчезновением железистых кварцитов в кварцитосланцевых пачках филлиты уступают место сланцам с реликтовым обломочным строением, псаммитовым и гравелитовым.

Анализ особенностей строения зеленокаменных и кварцито-сланцевых пачек показывает, что изменения в их составе взаимозависимы. Кварцито-сланцевые пачки наиболее железорудны в тех разрезах, где в нижних частях ритма большую роль (свыше 40—50%) играют метаморфизованные основные лавы. При замещении лав туфами железистые кварциты сокращаются в мощности и исчезают из разреза. Подтверждается, таким образом, генетическая связь железистых кварцитов с основным вулканизмом, предположенная Ю.Ир. Половинкиной. Это относится ко всему железорудному разрезу серии, в том числе и к наиболее перспективной балбраунской свите, которую ранее М.С. Марков (в его схеме свита именуется карсакпайской) выделял в качестве типа отдельной кремнистой формации, сравнивая ее в генетическом отношении с криворожской серией.

Карсакпайская серия является типичной джеспилитовой вулканогенно-осадочной формацией. Железистые осадки формировались в непосредственной близости от очагов вулканизма и несомненно связаны с фумарольной деятельностью. С прерывистым расположением очагов излияния, вероятно, и связана разобщенность железорудных проявлений, образующих в Карсакпайской районе ряд месторождений, протягивающихся единой долготной полосой и отстоящих друг от друга на расстоянии первых километров и первых десятков километров.

Условия накопления карсакпайской серии были водными, о чем свидетельствует присутствие мраморов и в кварцево-сланцевых, и в зеленокаменных пачках, а также перемежаемость в разрезе эффузивов с четко-слоистыми туфами и туффитами.

Преобладание среди пород, вмещающих железистые кварциты, первично глинистых разностей (филлиты) указывает на их накопление в частях бассейна, удаленных от областей сноса. Однако бассейн, в котором формировались железорудные толщи, был неглубоким, на что указывает присутствие в них остатков водорослей, как известно, обитающих на незначительных глубинах.

Следующая железорудная толща из верхов разреза докембрия, выделяемая нами как сатанская свита, структурно обособлена от более древних толщ. Она принадлежит западному крылу Майтюбинского антиклинория, смежному с Байконурским синклинорием, выполненным нижнепалеозойскими толщами.

Сатанская свита сложена преимущественно первично-терригенными образованиями (рис. 3). Основание ее неизвестно, свита прорвана палеозойскими гранитоидами. В видимой нижней части разреза находятся бластоалевритовые и бластопсаммитовые кварц-серицитовые, кварц-хлорит-серицитовые сланцы, вверх по разрезу постепенно сменяющиеся тонкополосчатыми микрозернистыми разностями. Мощность этой части разреза 400 м. Выше в разрезе наблюдается чередование бластокластических сланцев того же состава, среди которых однако присутствуют грубообломочные разности — филлитизированные конгломераты в двух пачках мощностью 120—130 м. В нижней из пачек конгломераты глыбовые, тиллитоподобные. Глыбы размером до 3—4 м в поперечнике сложены доломитовыми мраморами, источник которых не обнаружен. Прочий обломочный материал представлен преимущественно вулканогенными породами коксуйской серии верхнего рифея — разнообразными кислыми лавами, гранофирами из субвулканических тел, реже основными лавами. Мощность этой части разреза около 1000 м. Выше залегают также первично-терригенные образования, среди которых однако преобладают кварциты и серицито-кварцитовые сланцы. В виде пачки мощностью около 150 м среди существенно кварцитовых толщ находятся бластокластические сланцы кварц-хлорит-серицитового состава, в том числе филлитизированные конгломераты. По составу гальки и цемента они аналогичны нижележащим конгломератам, что свидетельствует о единстве данного разреза.

В верху свиты над конгломератами среди бластопсаммитовых кварцито-сланцев залегают железистые сланцы. Впервые они были описаны М.Р. Узбековым (месторождение Колдыбайшоко), согласно которому, они образуют единый горизонт с содержанием железа до 40%. По нашим наблюдениям, железистые сланцы принадлежат двум горизонтам и структурно приурочены к ядру синклинали, полого погружающейся к югу. Нижний из горизонтов более мощный (до 30 м), содержит прослои слабо рудных разностей сланцев и кварцитов. Железистые сланцы часто имеют реликтовое оолитовое строение, несколько замаскированное сланцеватостью. Некоторые из них содержат заметную примесь псаммитового кварцевого материала. В нижнем горизонте обнаружена редкая галька слабо рудных кварцитов.

Эта железорудная толща считалась ранее Н.Л. Штрейсом и Т.Г. Павловой аналогом толщ восточного крыла Майтюбинского синклинория и низов разреза Карсакпайского синклинория (тумурзинская и белкудукская свиты). Отличие их литологического состава по сравнению с восточными разрезами связывалось с фациальной изменчивостью.

При установлении стратиграфического положения сатанской железорудной свиты, изолированной от прочих толщ докембрия системой разрывов, большую роль сыграл анализ состава обломков в конгломератах. Присутствие среди обломков в обилии вулканогенных пород из коксуйской серии, положение которой всеми исследователями однозначно понимается в верху разреза докембрия Улутау, определяет самостоятельность данной железорудной толщи. Стратиграфически она лежит непосредственно под вендом и принадлежит либо верхам рифея, либо низам венда.

Сатанская свита литологически сходна со свитой Джетымтау, также терригенной и железорудной, обнажающейся в одноименном хребте Тянь-Шаня. В последние годы изучается В.Г. Королевым, Б. Джолдошевым и др. Сопоставление сатанской свиты со свитой Джетымтау было проведено в 1964 г. в совместных маршрутах Ю.А. Зайцевым, В.Г. Королевым и Л.И. Филатовой. Залегание свиты Джетымтау непосредственно выше вулканогенной свиты Большого Нарына — аналога коксуйской серии Улутау — подтверждает правильность устанавливаемого положения сатанской свиты по отношению к коксуйской серии.

Особенностью железорудной сатанской свиты является ассоциация железистых сланцев с первично-терригенными образованиями. Грубость обломочного материала свидетельствует о мелководности условий их формирования. Мелководность бассейна, в котором шло накопление железистых осадков подчеркивается и характером самих железистых сланцев. Часто они обладают оолитовым строением, содержат примесь псаммитового кварцевого материала, а изредка и гальку железистых пород, очевидно, свидетельствующую о внутриформационных перемывах. Это дает основание относить сатанскую свиту к осадочной железорудной формации. Возможно, концентрации железа способствовали процессы выветривания в областях сноса.

Таким образом, железорудные толщи Улутау — карсакпайская серия и сатанская свита — обособлены и стратиграфически, и формационно.

Выходы Сатанской железорудной свиты, очевидно, следует рассматривать не как реликт железорудного проявления на западной окраине Карсакпайского железорудного бассейна, как это предполагалось ранее, а вместе со свитой Джетымтау Тянь-Шаня выделять в самостоятельную железорудную провинцию, противопоставляя ее карсакпайской железорудной провинции.