21.03.2021

Литолого-стратиграфические критерии возможной бокситоносности в подземном докембрии средней Сибири


В последнее время при прогнозировании ряда полезных ископаемых экзогенного генезиса все большее значение приобретают методы, основанные на оценке периодичности осадконакопления. Как показали наши исследования, опыт, полученный при использовании этих методов для фанерозоя, с неменьшим успехом может быть применен и к докембрийским отложениям при оценке перспектив их бокситоносности.

Распределение месторождений бокситов в геологическом времени и в пространстве свидетельствует о том, что эпохи, благоприятствующие их образованию, неоднократно повторялись в истории Земли, периодически и синхронично проявляясь в различных геотектонических регионах. На рис. 100 представлен график ритмичного изменения площадей и типов осадочных образований для площади континентов (континентального блока), построенный Н.М. Страховым на основе анализа палеогеографических карт. На графике показаны все основные уровни бокситонакопления, отраженные наиболее крупными месторождениями бокситов в различных регионах — как на платформах, так и в геосинклиналях. Анализ распределения этих уровней во времени показывает, что эпохи бокситонакопления приурочены к определенным рубежам геологической истории, которые отвечают границам крупных естественноисторических подразделений — этапов осадконакопления. Они связаны с особенностями образования и строения сформировавшихся на протяжении этих этапов толщ пород, из которых одни являлись поставщиками высокоглиноземистых продуктов химического выветривания, другие способствовали их аккумуляции, захоронению и сохранению. Установление генетической связи между периодичностью осадочного процесса и формированием бокситов открывает широкие возможности для литолого-стратиграфического прогноза уровней возможной бокситоносности.

Этапы осадконакопления в позднедокембрийских толщах Средней Сибири выделялись на основе детального изучения строения опорных разрезов докембрия Сибирской платформы и районов ее складчатого обрамления по изменению литологического состава пород, солевого режима бассейнов и площадей седиментации (рис. 101). Для анализируемого разреза характерен закономерный переход от преимущественно терригенных, в основном — прибрежно-морских и мелководных отложений, к морским карбонатно-терригенным, терригенно-карбонатным и карбонатным, периодически и синхронно сменявшим друг друга во времени на обширных площадях. Так, груботерригенные породы (брекчии, конгломераты, гравелиты и крупнозернистые песчаники) низов баллаганахсхой серии Байкало-Патомского нагорья и ее возрастные аналоги в Учуро-Майском районе, в основном представленные груботерригенными отложениями низов учурской серии, сменяются в первом случае карбонатными и карбонатно-сланцевыми породами маринской, а во втором — карбонатно-сланцевыми породами, известняками и доломитами омахтинской свит. Выше по разрезу в тех же районах терригенные образования с конгломератами и гравелитами в основании джемкуканской, эннинской и омнинской свит последовательно уступают место доломитам и известнякам баракунской, малгинской и ципандинской свит. В Прибайкалье на этом уровне терригенные породы низов улунтуйской свиты вверх по разрезу переходят в нормально-морские карбонатные отложения, а залегающие выше прибрежно-морские и мелководные терригенные породы качергатской, ушаковской и низов мотской свит — сменяются доломитами и сульфатно-карбонатными отложениями верхов мотской свиты. Внутри перечисленных достаточно крупных литологостратиграфических единиц неоднократно отмечается ритмичное сокращение снизу вверх количества и размерности обломочного материала, знаменующее моменты усиления и затухания эрозионной деятельности в областях размыва: пласты и прослои терригенных пород присутствуют в основании ципандинской свиты и лахандинской серии в целом карбонатных, в Учуро-Майском районе и в основании мотской свиты Прибайкалья и Иркутского амфитеатра и др.

Закономерно и также периодически изменялся солевой состав бассейнов седиментации. Сильно засолоненные бассейны, в которых формировались сульфатно-карбонатные и даже галогенно-сульфатные и галогенные породы (юдомский комплекс Иркутского амфитеатра, Березовской впадины, восточного и северо-восточного склонов Алданского щита, Туруханского района) столь же периодически сменялись нормально солеными и опресненными водоемами, где формировались преимущественно карбонатные отложения. Изменялась во времени и площадь осадконакопления. При общем ее увеличении, характеризующем поступательное развитие позднедокембрийско-раннекембрийской трансгрессии, отмечались моменты и периоды значительного сокращения территорий седиментации. Так, в Патомском нагорье и Учуро-Майском районе устанавливается выклинивание рифейских отложений в направлении к Алданскому щиту и Ангарской плите. Оно сопровождается выпадением из разреза отдельных осадочных ритмов, причем сначала выпадают элементы более глубоких частей разреза, а затем все более высоких. В таком случае на платформе обычно присутствуют те элементы крупных осадочных ритмов, которые развиты в средних и верхних частях смежных прогибов. Весьма характерным в этом отношении является Западное Прибайкалье, где байкальский комплекс залегает со стратиграфическим перерывом на кристаллических породах архея и протерозоя. В этом перерыве полностью выпадает из разреза баллаганахская серия, подстилающая синхронные в Патомском нагорье с байкальским комплексом слои среднего рифея (джемкуканская, баракунская, валюхтинская свиты).

На фоне общей трансгрессии значительное сокращение площади осадконакопления происходило на рубеже среднего и позднего рифея в Восточном Присаянье, когда этот район из области осадконакопления превратился в область частичного размыва отложений. В конце позднего рифея происходит размыв ранее образовавшихся осадков в ряде других районов на западе, юге и юго-востоке Сибирской платформы — в районах Туруханского поднятия, Енисейского кряжа, в Алданской синеклизе, Усть-Кутском своде, Оленекском поднятии и др. В некоторых районах складчатого обрамления Сибирской платформы перерывы в осадконакоплении носили континентальный характер и здесь интенсивно развивались процессы химического выветривания. Сокращения площади осадконакопления, как правило, сопровождались перерывами, а местами и размывами уже сформировавшихся осадочных толщ; крупные перерывы и размывы отмечаются на рубежах почти всех подразделений верхнего протерозоя, нижнего палеозоя, а локальные — на границах многих серий и свит (см. рис. 101).

Из сказанного следует, что наиболее существенной закономерностью осадочного процесса в позднем докембрии является его синхронность и периодичность, отражающие особенности режима тектонических движений. Синхронность выделяемых комплексов осадков подтверждается изучением строматолитов, проблематик, археоциат и трилобитов, выполненным М.А. Семихатовым, Вл.А. Комаром, С.В. Нужновым, А.Ю. Розановым, И.К. Королюк, 3.А. Журавлевой и др.

Анализ изменения направленности и периодичности седиментогене-за позволил выделить в позднем докембрии четыре крупных этапа осадконакопления, которые, в общих чертах, отвечают четырем этапам развития позднедокембрийско-раннекембрийской трансгрессии: 1) учурский (условно раннерифейский), 2) якутский (условно среднерифейский), 3) кимайский (условно позднерифейский), 4) юдомско-раннекембрийский.

Периодические изменения площадей и обстановки осадконакопления состояли из серии более мелких, разделенных в большинстве районов менее длительными перерывами. Так, в Учуро-Майском районе в составе якутского этапа отчетливо выделяются два естественноисторических подразделения, отделенных друг от друга и от вмещающих толщ стратиграфическими несогласиями — майский и лахандинский этапы (см. рис. 102). Формированию осадочных образований каждого из них предшествовали значительные сокращения площади седиментации и перерывы, выразившиеся в накоплении груботерригенного и терригенного материала в базальных слоях эннинской и кумахинской свит. На рубежах этих этапов происходит смена строматолитовых построек: такие формы, как Conophyton lituus Masl., С. cylindricus Masl., Baicalia ingilensis Kryl., характерны только для лахандинского этапа, Baicalia acmica Kryl. — только для майского, a Baiealiea prima Semikh. встречается в образованиях обоих этапов, но отсутствует в ниже- и вышележащих отложениях. Двучленным строением характеризуются осадочные образования якутского этапа и на Енисейском кряже: нижний этап включает отложения свиты карточки, погорюйской и аладьинской свит, а верхний — потоскуйской, шунтарской, дадыктинской и свиты Серого ключа.

В свою очередь, каждый из таких этапов — периодов может быть подразделен на более мелкие естественноисторические единицы, которые характеризуются определенной, только им свойственной обстановкой седиментации, способствовавшей накоплению специфических литолого-фациальных комплексов пород: битуминозных известняков, образовавшихся в конце майского этапа в Учуро-Майском районе (малгинская свита) и на Енисейском кряже (аладьинская свита), высокоглиноземистых пород, представляющих собой переотложенные продукты коры выветривания в начале следующего этапа (низы кумахинской и потоскуйской свит) и др.

В большей части разреза выделяются образования трансгрессивных и регрессивных фаз осадконакопления. Каждой из них свойственна четкая тенденция в изменении площади осадконакопления и соответствующий набор петрографических типов пород, залегающих в определенной последовательности. Отложения самого начала каждого нового этапа, помимо расширения площади осадконакопления, характеризуются почти повсеместно несогласным залеганием на образованиях предшествующего этапа, или залеганием вне площади развития отложений предшествующего этапа. Обращает на себя внимание асимметричность ряда этапов осадконакопления. Эта асимметричность выражена широким развитием образований трансгрессивных фаз седиментации и слабым развитием регрессивных. Следствием асимметрии является стратиграфическая неполнота разреза. Так, стратиграфически неполными являются образования учурского, якутского и кимайского этапов в разрезах Алданского щита, Анабарского и Туруханского поднятий; из этапов следующих порядков — аналоги майского и лахандинского в Токко-Чарском и Алдано-Учурском районах и т. д. (см. рис. 101).

В целом, рассмотрение особенностей строения разрезов позднекембрийских образований позволяет сделать некоторые выводы. Несмотря на иногда сложное и несходное строение разрезов в пределах отдельных районов и структур, редуцированность ритмов и фациальное замещение осадков, все они характеризуются четкой периодичностью и одинаковой направленностью осадочного процесса. Строение циклов седиментации, особенно крупных, даже в резко различных по тектоническому положению районах, практически одинаково, что подчеркивает региональность этих выделяемых осадочных серий. Перерывы в осадконакоплении, являющиеся рубежами этих естественноисторических подразделений, имеют, следовательно, также региональный характер. Этот вывод позволяет, в свою очередь, предполагать существование несогласий в разрезах докембрия даже в еще малоизученных регионах Сибири.

Анализ материалов по размещению в разрезах известных месторождений и рудопроявлений бокситов, а также горизонтов переотложенных продуктов кор выветривания показал, что все они приурочены к рубежам описанных выше крупных этапов осадконакопления или к слагающим их крупным осадочным ритмам следующего порядка (см. рис. 102). Отсюда следует, что этим рубежам соответствуют периоды наиболее длительного континентального режима развития регионов, а неоднократное их проявление на обширных территориях Сибири позволяет говорить о существовании региональных уровней возможной бок-ситоносности. В разрезе позднего докембрия — раннего кембрия Средней Сибири установлено пять таких уровней, на которых располагаются горизонты с бокситами и другими переотложенными продуктами достаточно зрелых кор выветривания.

Учурский уровень отражает эпоху корообразования на рубеже дорифейского и раннерифейского этапов седиментогенеза; переотложенные коры выветривания известны в составе ильинской свиты западного склона Анабарского поднятия; метаморфизованными высокоглиноземистыми продуктами переотложенных кор выветривания, по всей видимости, являются андалузитовые разности сланцев кординской свиты Енисейского кряжа, в которых отмечено до 57% Al2O3.

H ижнеякутский уровень фиксируется горизонтами переотложенных продуктов кор выветривания в стрельногорской свите Туруханского и Игарского районов, погорюйской свите Енисейского кряжа, карагасской серии Бирюсинско-Удинского Присаянья, олхинской свите Иркутского Присаянья, голоустенской и улунтуйской свитах Западного Прибайкалья.

Среднеякутский уровень отражает эпоху континетального перерыва, сопровождавшуюся интенсивным химическим разложением пород, что зафиксировано горизонтами высокозрелых продуктов, в том числе бокситов, в средних частях разреза среднерифейских толщ. Эти горизонты известны в потоскуйской свите Енисейского кряжа, деревнинской свите Туруханского поднятия, лахандинской серии Учуро-Майского района (Al2O3 43—50%; SiO2 8—14%; Fe2O3 15—25%).

Кимайский уровень наиболее полно отражен на территории Ийско-Удинского Присаянья и в пределах Енисейского кряжа, где в составе течинской и нижнеангарской свит отмечаются горизонты, обогащенные каолинитом, обломочным кварцем и насыщенные окислами и гидроокислами железа.

Юдомский уровень, отвечающий низам разреза юдомско-раннекембрийского этапа осадконакопления, является в настоящее время единственным, с которым в позднедокембрийских толщах связаны значительные концентрации кондиционных бокситов. Наибольший интерес он представляет в районах Восточного Саяна. К этому уровню приурочено известное Боксонское месторождение и Козыреевское рудопроявление бокситов (Al2O3 32—43%; SiO2 2—14%; Fe2O3 6—33%; FeO 7—15%; TiO2 7—8%). На этом же уровне располагаются горизонты с переотложенными продуктами кор выветривания на территории Витимского нагорья (тиллимская и якшинская свиты), Енисейского кряжа (базальные горизонты алешинской свиты) и ряда других районов. В последнее время бокситы, синхронные с боксонскими, установлены на севере МНР (севернее оз. Хубсугул), а также в некоторых районах Беллыкского Белогорья (устное сообщение Д.М. Бондаревой). С юдомским уровнем в ряде районов, кроме того, связаны месторождения железных руд, фосфоритов и проявления марганценосных сланцев.

Выделенные уровни занимают определенное положение в разрезах осадочных ритмов. Они обычно приурочены к начальным фазам наиболее крупных осадочных ритмов, сформировавшихся в обстановке длительного и однообразного развития региона, располагавшегося в зоне гумидного литогенеза.

Осадочные ритмы, предшествующие эпохе аккумуляции высокоглиноземистых продуктов, как правило, построены асимметрично: в них редуцированы или полностью отсутствуют образования регрессивных фаз седиментации. Так, на Енисейском кряже переотложенные продукты химического выветривания в основании потоскуйской свиты располагаются на карбонатных породах аладьинской свиты, отвечающих максимуму развития трансгрессии нижнеякутского этапа осадконакопления. Синхронные с ними бокситы кумахинской свиты в Учуро-Майском районе залегают на морских мелководных карбонатных отложениях, накопившихся в период максимального развития майской трансгрессии также нижнеякутского этапа. В Боксон-Сархойском синклинории бокситы Боксонского месторождения залегают на мелководно-морских биогермных породах, сформировавшихся в самом начале регрессивной фазы седиментации. Осадочные образования типично регрессивного облика, залегающие в регрессивной последовательности, в этих случаях в разрезе не отмечены.

Осадочные ритмы, включающие горизонты переотложенных продуктов химического выветривания, также построены асимметрично. В них редуцированы образования начальной фазы трансгрессии, которые в нормально построенных ритмах, как правило, представлены груботерригенными или крупнообломочными образованиями. В этом смысле характерны примеры высокозрелых пород в основании нижнеангарской и алешинской свит на Енисейском кряже, харагантинской свиты Боксон-Сархойского синклинория и др.

Максимальная концентрация свободного глинозема связана с рубежами наиболее асимметрично построенных осадочных ритмов, являющихся составными частями крупных этапов осадконакопления. При этом важно отметить, что «бокситсодержащие» осадочные ритмы обычно являются стратиграфически наименее полными: нижние элементы разреза обычно отсутствуют за счет трансгрессивного (или ингрессивного) залегания на все более высоких гипсометрических отметках палеорельефа, а верхние — за счет последующего размыва. На конкретных примерах Боксонского месторождения, Учуро-Майского и Козыреевского бокситопроявлений видно, что рудоносная пачка приурочена к интервалу разреза со сближенными поверхностями размыва. Стратиграфически неполные, асимметричные осадочные ритмы со сближенными поверхностями несогласий, как правило, располагаются в прибортовых частях древних отрицательных структур (Манский прогиб, Боксон-Сархойский синклинорий и др.). Этим условиям наиболее полно отвечают три из выделенных уровней возможной бокситоносности: среднеякутский, кимайский и юдомский.

Наибольший интерес, с точки зрения поисков бокситов, представляет рубеж кимайского и юдомско-раннекембрийского этапов осадконакопления (юдомский уровень бокситоносности) в Восточном Саяне, Горной Шории, Кузнецком Алатау, Туруханском районе и западном и юго-западном склонах Анабарского поднятия. В первом случае (Восточный Саян) можно говорить о существовании единой бокситоносной провинции.





Яндекс.Метрика