Петрографическая характеристика вулканогенно-осадочных пород Сарысу-Тенизского поднятия



Статья посвящена вулканогенно-осадочным породам Центрального Казахстана, Сарысу-Тенизского поднятия. Определены вулканогенно-осадочные породы в отдельных формациях и охарактеризованы геологические ритмы. Появилась возможность целенаправленно вести поисковые работы в пределах определенных формаций и понять, к какому ритму они относятся.

Ключевые слова: Центрального Казахстан, Сарысу-Тениз, вулканогенно-осадочные породы, петрография, каледониды, герциниды, туфы, туфоалевролиты, туфконгломераты, орогенные, посторогенные геологические формации.

Общая характеристика района

Сарысу-Тенизское поднятие находится в пределах Казахстанско-Тяньшаньского каледонского складчатого массива (рисунок 1). Его восточная часть смыкается с девонским краевым вулканическим поясом.

Рис. 1. Структурно-металлогеническое районирование Центрального Казахстана.

Сарысу-Тенизское поднятие относится к внутренней зоне неполной каледонской стабилизации.

Сарысу-Тенизская зона глыбовых складок оформилась как крупная положительная структура в среднем — позднем карбоне, когда в пределах герцинского краевого прогиба возникли Тенизская и Джезказгансая впадина, расположенные к северу и к югу от нее. В отличии от остальных макроструктурных элементов Центрального Казахстана, эта зона имеет запад-северо-западное, почти широтное простирание, поперечное как по отношению к упомянутому прогибу, так и к более древним каледонским структурам, перекрытым здесь образованиями орогенного этапа. При этом более древние структуры включены в современный тектонический план Сарысу-Тенизской зоны отельными фрагментами (например, Кирейский выступ), для которых характерны мелкие карцево-золоторудные месторождения степнякского типа, принадлежащие среднекаледонскому металлогеническому этапу.

Основная часть описываемой зоны представляет собой чередование горст-антиклиналей и грабен-синклиналей того же запад — северо-западного простирания. Первые сложены главным образом вулканитами и гранитоидами девонского возраста, вторые — преимущественно морскими отложениями фамена и карбона. Система этих глыбовых складок целиком герцинская. С гранитоидами связаны мелкие кварцево-золоторудные и кварц-турмалин-золоторудные месторождения средне- и позднекаледонского металлогенических этапов, а также разнообразные, тоже мелкие, жильные месторождения олова (кварц-касситеритовые, касситерит-турмалиновые, касситерит-сульфидный) позднекаледонского этапа.

К низам фамена приурочены проявления медистых сланцев (приближающихся к мансфельскому типу), а к верхним его горизонтам — многочисленные, хотя и мелкие, проявления свинцово-цинковых стратиформных руд атасуйского типа и марганцевых руд — каржальского, относящихся к раннегерцинскому металлоеническому этапу.

Орогенные формации ранних каледонид с азимутальным несогласием залегают на геосинклинальных венд-кембрийских отложениях. Преобладающими породами в их составе являются зеленоцветные туфоконгломераты и туфоагломераты среднего и кислого состава. Большую роль в их составе играют туфы и эффузивы того же состава, меньшую — туфопесчаники.

Главная роль принадлежит темно-красным, темно-фиолетовым и сероватым литокристаллокластическим мелко- средне- и крупнообломочным туфам и туфолавам риолитового, риодацитового состава, для которых характерным является обилие кварца, как в связующей массе, так и среди обломочного материала; значительное место в разрезе занимают туфолавы и туфы дацитов, лавобрекчии, игнимбриты риолитов и лавы риолитового, риодацитового, дацитового состава; в подчиненном количестве развиты алевролиты, песчаники, туфопесчаники, конгломераты, туфоконгломераты характеризующиеся красноцветными тонами, отсутствием сортированности и плохой окатанностью обломочного материала

Повсеместно встречаются согласные и секущие субвулканические тела риодацитов и риолитов. В верхней части разреза присутствуют олистостромы сложенные вулканогенно-осадочными породами.

По физическим параметрам осадочно-вулканогенные кембрийские образования выделяются пониженной плотностью (σ_ср= 2,57–2,67г/см³), магнитные свойства от 66 до 280∙10–⁵ед.СИ. Мощность в приведенном разрезе составляет 1500 -1600м

Геосинклинальные формации средних каледонид, нижне -ордовикские образования с размывом залегают на орогенных формациях ранних каледонид

Нижняя половина разреза сложена серыми, зеленовато-серыми песчаниками, аргиллитами, зеленовато-серыми валунными и галечными конгломератами с галькой песчаников. Особенностью разреза нижней части свиты является появление невыдержанных по простиранию пластов фиолетово-серых гравелитов и грубозернистых песчаников.

Верхняя часть свиты представляет собой однообразную толщу зеленовато-серых, светло-серых мелкозернистых песчаников, туфопесчаников основного состава, алевролитов, с небольшими прослоями аргиллитов. Только в верхней части встречено переслаивание терригенных отложений с маломощными и мощными линзообразными залежами базальтов и андезитов известкого- щелочного состава.

Преобладающие в разрезе мелкозернистые песчаники и алевролиты с редкими прослоями кремнистых и известковистых алевролитов, с линзами известняков легко разрушаются, поэтому они плохо обнажены.

По физическим параметрам осадочно-вулканогенные образования средних каледонид выделяются повышенной плотностью (σ_ср=2,77–2,85г/см³).), магнитные свойства от 66 до 2900∙10–⁵ед.СИ. Общая мощность свиты составляет около 1400–1500м.

Орогенные формации средних каледонид с азимутальным несогласием залегают на геосинклинальных нижне — ордовикских отложениях. Здесь присутствуют зеленоцветные туфоконгломераты и туфоагломераты среднего и кислого состава. Большую роль в их составе играют туфы и эффузивы того же состава, меньшую — туфопесчаники.

Эта часть разреза представлена также серыми толстослоистыми мраморизованными известняками с прослоями сероватых тонкослоистых алевролитов небольшой мощности и зеленовато-серые мелкозернистые песчаников с неясно выраженной косой слоистостью.

Выше идут темно-красные, темно-фиолетовые и сероватые литокристаллокластическим мелко- средне- и крупнообломочные туфы и туфолавы риолитового, риодацитового состава, для которых характерным является обилие кварца, как в связующей массе, так и среди обломочного материала; значительное место в разрезе занимают туфолавы и туфы дацитов, лавобрекчии, игнимбриты риолитов и лавы риолитового, риодацитового, дацитового состава; в подчиненном количестве развиты алевролиты, песчаники, туфопесчаники, туфоконгломераты характеризующиеся красноцветными тонами, отсутствием сортированности и плохой окатанностью обломочного материала.

Повсеместно встречаются согласные и секущие субвулканические тела риодацитов и риолитов.

По физическим параметрам осадочно-вулканогенные кембрийские образования выделяются пониженной плотностью (σ_ср= 2,57–2,67г/см³), магнитные свойства от 66 до 280∙10–⁵ед.СИ. Мощность в приведенном разрезе составляет 1500 -1600м.

Геосинклинальные формации поздних каледонид силур-девонские образования с размывом залегают на орогенных формациях средних каледонид.

В нижней половине разреза силурийские отложения представлены комплексом существенно терригенных пород, песчаников, гравилитов, конгломератов, алевролитов, аргиллитов — окрашенных преимущественно в зеленые и красные тона.

Здесь же встречаются яшмы в основном красноцветные, слоистые, реже массивные, состоят преимущественно из крипто- и тонкокристаллического агрегата кварца и халцедона.

Присутствуют также фтаниты, которые представляют собой слоистые породы, окрашенные в темно-серые и черные цвета; состоят преимущественно из криптозернистого и тонкозернистого кварц-халцедонового агрегата. В виде примеси присутствуют тонкораспыленное углеродистое вещество, тонкочешуйчатая гидрослюда, окислы и гидроокислы железа, пирит. Темно-серая и черная окраска пород обусловлена тонкораспыленной, равномерно распределенной примесью углеродистого вещества. Микроструктура пород криптокристаллическая.

Силициты представлены массивными и тонкослоистыми разностями, окрашены в серые и светло-серые тона. На поверхности напластования отмечаются деформированные знаки течения, в виде бугорков и бороздочек округлой и овальной форм. По составу и микроструктурам силициты близки фтанитам; состоят из крипто- и тонкозернистого кварц-халцедонового агрегата и отличаются от них меньшим содержанием углеродистого вещества

Верхняя часть разреза представляет собой однообразную толщу зеленовато-серых, светло-серых мелкозернистых песчаников. Здесь уже появляются туфопесчаники основного состава и туфоалевролиты, с небольшими прослоями аргиллитов. В верхней части присутствует переслаивание теригенных отложений с маломощными и мощными линзообразными залежами базальтов и андезитов известкого- щелочного состава.

Преобладающими в разрезе являются мелкозернистые песчаники и алевролиты с редкими прослоями кремнистых и известковистых алевролитов, с линзами известняков.

Песчаники мелко- среднезернистые, аркозовые, реже — граувакковые, массивные, редко — слоистыми. Встречаются темно-красные песчаники тонко- и мелкозернистые полимиктовые и аркозовые, состоящие из обломков темноцветных минералов, полевых шпатов и слюд, редких зерен кварца и обломков эффузивов. В виде прослоев прослеживаются тонкоплитчатые зеленые и темно-красные алевролиты.

По физическим параметрам осадочно-вулканогенные образования средних каледонид выделяются повышенной плотностью (σ_ср=2,77–2,85г/см³) их магнитные свойства меняются от 66 до 2900∙10–⁵ед.СИ. Общая мощность свиты составляет около 1300–1400м.

Орогенные формации поздних каледонид с азимутальным несогласием залегают на геосинклинальных силур-девонских отложениях. Здесь присутствуют зеленоцветные и красноцветные туфоконгломераты и туфоагломераты среднего и кислого состава. Большую роль в их составе играют туфы и эффузивы того же состава, меньшую — туфопесчаники.

Эта часть разреза представлена также серыми толстослоистыми известняками с прослоями сероватых тонкослоистых алевролитов небольшой мощности и зеленовато-серые мелкозернистые песчаники с неясно выраженной косой слоистостью.

Выше идут темно-красные, темно-фиолетовые и сероватые литокристаллокластическим мелко- средне- и крупнообломочные туфы и туфолавы риолитового, риодацитового состава, для которых характерным является обилие кварца, как в связующей массе, так и среди обломочного материала; значительное место в разрезе занимают туфолавы и туфы дацитов, лавобрекчии, игнимбриты риолитов и лавы риолитового, риодацитового, дацитового состава; в подчиненном количестве развиты алевролиты, песчаники, туфопесчаники. Туфоконгломераты характеризующиеся красноцветными тонами, отсутствием сортированности и плохой окатанностью обломочного материала.

Встречаются согласные и секущие субвулканические тела риодацитов и риолитов.

По физическим параметрам осадочно-вулканогенные образования поздних каледонид выделяются пониженной плотностью (σ_ср= 2,51–2,61г/см³), магнитные свойства от 66 до 280∙10–⁵ед.СИ. Мощность в приведенном разрезе составляет 900 -1300м.

Посторогенные формации поздних каледонид D_5–6 с резким угловым несогласием залегают на ранне, средне и поздне-каледонских известкого-щелочных формациях.

Породы этой формации представлены в основном бурыми и красноцветными туфами, туфолавами и лавами кислого иногда среднего состава с подчиненным количеством терригенных образований. Характерным является фациальная изменчивость, выраженная в направлении изменения структурных и текстурных особенностях пород по простиранию, а также значительные изменения мощностей основных разновидностей пород.

Лавы представлены главным образом красноцветными и редко сероцветными трахидацитами, трахириодацитами и трахириолитдми и их туфами не редко встречаются игнимбриты. В виде единичных прослоев в вулканогенно-садочных породах нижних горизонтов посторогенных формаций поздних каледонид отмечаются массивные, иногда миндалекаменные, афировые или редкопорфировые трахибазальты, трахиандезиты, туфолавы и их туфы.

Оливин-пироксеновые трахибазальты отличаются составом вкрапленников темноцветных минералов, представленных моноклинным пироксеном (диопсидом — 10–15 % от объёма породы), нередко образующим гломеропорфировые сростки с оливином (5 %). В их составе оливин образует изометричные зерна размером до 0,3мм, а также пойкилитовые включения в пироксенах. Он обычно замещен тонкочешуйчатым хлоритом с примесью эпидотов и рудного минерала. Основная масса реликтовая гиалопелитовая или интерсертальная.

По физическим параметрам осадочно-вулканогенные образования посторогенных каледонид выделяются пониженной плотностью (σ_ср= 2,47–2,57г/см³), магнитные свойства от 26 до 180∙10–⁵ед.СИ. Мощность в приведенном разрезе составляет 150 -800м.

Платформенными отложениями на верхне-девонские платформенные формациях.(D_6–7) сложены борта рифтогенных структур и базис трансгрессивных комплексов пород в тектонических впадинах каледонского фундамента. Вверх по разрезу во всех районах своего развития эти отложения постепенно сменяются карбонатными отложениями фамена, являясь седиментационным циклом, связанным с трансгрессией фаменского века и осадконакоплением в рифтогенных зонах.

Преимущественно красноцветные молассовые отложения, относимые к этой части разреза, пользуются ограниченным распространением и обычно отмечаются в прибортовых частях нижнедевонско-каменноугольных грабенсинклинальных структур, разделяющих горст-антиклинали.

Разрез платформенных отложений, однотипен в пределах площадей ее развития и начинается везде со средне- и крупногалечных конгломератов, состоящих из хорошо окатанных галек и, реже, валунов вулканитов, интрузивных пород, являющихся продуктами разрушения и переотложения в областях их формирования. С поверхности цементирующая масса конгломератов обычно нацело разрушена. Верхняя часть разреза этих отложений представлена более мелкооблочными, также красноцветными терригенными разностями, по составу идентичными с конгломератами.

По физическим параметрам осадочные платформенные образования выделяются пониженной плотностью (σ_ср= 2,41–2,51г/см³), их магнитные свойства от 26 до 30∙10–⁵ед.СИ. Мощность в приведенном разрезе составляет 150 -500м.

В составе литолого-стратиграфических подразделений позднего девона, равно как и раннего карбона, выделяются два типа отложений: мелководный и глубоководный.

Мелководный тип разреза на площади работ развит по краям герцинских рифтогенных структур. В нижней части разреза развиты монотонные и однообразные белые и светло-серые перекристаллизованные известняки, местами с сохранившимися члениками криноидей и раковинами брахиопод. В породах нередко наблюдаются образования, выполненные кальцитом. Предполагается, что они представляют собой перекристаллизованные остатки рифообразующих организмов — строматопор. Присутствие в известняках рифообразующих организмов, отсутствие в них седиментационной слоистости, массивность, чистота химического состава, резко изменяющаяся мощность известняков, данные полученные авторами настоящего отчета по профилю 25– все это свидетельствует о принадлежности их к рифогенным постройкам.

Верхняя часть разреза отложений сложена известняками детритовыми (обломки криноидей, брахиопод, мшанок, водорослей, кораллов), волнисто-слоистыми, массивными. Цвет пород светло-серый, розовый. Известняки часто перекристаллизованы, без сохранения первичной структуры.

Возраст отложений обоснован фауной конодонтов и брахиопод, а также положением этих отложений на глубинных разрезах.

Глубоководный тип разреза в нижнефаменских отложениях согласно наращивают отложения платформенных девонских осадков и картируются в герцинских континентальных рифтах. Представлены отложения нижнего фамена преимущественно глинисто-карбонатно-кремнистыми породами, пиритовыми и углеродистыми ритмитами с редкими маломощными прослоями и горизонтами силицитов и радиоляритов.

По литологическим признакам пестроцветные нижнефаменские отложения разделены на три пачки: нижнюю — невыдержаннослоистую, среднюю — ритмичнослоистую и верхнюю — флишоидную. В составе каждой пачки присутстуют горизонты туфогенных и осадочных пород, в нижней встречаются линзы эффузивов основного и среднего состава.

Пачка невыдержаннослоистая сложена серыми глинисто-кремнисто-карбонатными породами, тонколинзовиднослоистыми, с карбонатными конкрециями.

Пачка ритмичнослоистая согласно залегает на невыдержаннослоистой пачке и представлена красными и бурыми тонкоритмичнослоистыми глинисто-кремнисто-карбонатными породами с прослоями туфов и туффитов.

Пачка флишоидная сложена тёмно-серыми глинисто-кремнисто-карбонатными породами флишоидными, узловато-слоистыми и линзовидно-слоистыми с пиритовыми и углистыми ритмитами и кальцитовыми конкрециями. В составе пачки отмечаются серые кремни, эффузивы в основном среднего состава, их туфоалевролиты, туфопесчанники, туфиты и силициты. Этот стратиграфический уровень весьма важен в поисковом отношении, так как вмещает промышленные барит-полиметаллические залежи и железные руды.

Вышележащая формация сложена кремнистыми известняками узловатослоистыми и, в меньшем количестве, параллельнослоистыми, в нижней части сероцветными, а в верхней — красноцветными. В составе свиты отмечаются яшмы и кремни, а также пласты и линзы железо-марганцевых руд.

Выше согласно залегают турнейские отложения представленые Пачкой «желваковистых известняков». Она представлена кремнистыми известняками и карбонатно-кремнистыми породами. Те и другие содержат желваки карбонатного и альбит-карбонатно-кремнистого состава. Породы имеют пеструю окраску: зеленовато-серую, сиреневую, фиолетовую. Наблюдаются также туффиты алевритовые и серицитизированные пепловые туфы.

Далее залегает Пачка пепельно-серых известняков. Контакты с подстилающими и перекрывающими отложениями нерезкие, границы с ними проводятся условно. В составе этой пачки широко распространены кремнистые известняки, серые тонко-, скрытокристаллические и зеленоватые серицит-кремнисто-карбонатные породы с частыми прослоями серицитолитов (по туффитам и пепловым туфам). Повсеместно развита хлоритизация.

Нередко встречается мелкая гнездовая вкрапленность пирита, в подчиненном количестве встречаются прослои песчаников, алевролитов, мергелей и доломитов.

Верхнетурнейские отложения в пределах описываемого района представлены толщей окремненных известняков и мергелей с отдельными линзами песчаников и песчанистых известняков. Общая окраска отложений розовато-желтая или светло-серая. Эти отложения перекрываются породами нижнего визе.

По физическим параметрам осадочные фамен-турнейские образования обладают плотностью (σ_ср= 2,61–2,71г/см³), их магнитные свойства от 0 до 10∙10–⁵ед.СИ. Мощность в мелководном разрезе составляет 150 -350м, в рифтах — 600–800м.

Из рассмотрения состава, характера и масштаба вулканогенных и вулканогенно-осадочных месторождений Сарысу-Тенизкого поднятия можно сделать следующие выводы:

1. Месторождения данных групп заключают 66,3 % балансовых железных руд, 80 % марганца, 78 % свинца, 80 % цинка, 10 % меди.
2. Вулкаоногенно-осадочные месторождения имеют в целом большие практические значения, чем вулканогенные. К ним относятся основная часть железорудных, марганцевых, медных и свинцово-цинковых месторождений. К собственно к вулканогенным принадлежат преимущественно мелкие месторождения золота и цветных металлов.
3. В общем ходе металлогенеза Сарысу — Тенизского прогиба происходит скачкообразные (между каледонской и герцинской эпох), но достаточно определенный переход в формировании объектов, имеющих практическое значение, от вулканогенно-осадочных месторождений железа, меди и золота сначала к образованию преимущественно вулканогенно- осадочных железо-марганцевых и свинцово-цинковых месторождений.

Литература:

1. Орлов И. В. Геология СССР Том ХХ Центральный Казахстан полезные ископаемые. Москва «Недра», 1989
2. Абдулин А. А. Вулканогенно –осадочный лито и рудогенез. Алма-Ата, «Наука» КазССР 1981. — 156 с.
3. Иванов О. В. Геология Центрального Казахстана. Выпуск 3. Алма- Ата, «Наукак» КазССР 1969
4. Мурхауз В. Практическая петрография изучения горных пород под микроскопом. Москва, издательство иностранной литературы. 1963.
5. Калугин А. С. Атлас текстур и структур вулканогенно-осадочных руд Алтая. «Труды СНИИГГИМС», 1970, вып.72.