Кайнозой Нижнего Приангарья. Геология и полезные ископаемые

На Митрофановском участке по керну скважины 147 [22] профиль гиббситизированной КВ имеет мощность более 38 м. Структурные гиббситкаолинитовые глины вскрыты под делювиальными суглинками и супесями на глубине 12,5 м, их мощность 8,5 м. Ниже с резким переходом расположены продукты каолинит-гематит-гиббситовой зоны, имеющей мощность 24 м. По сути, это залежь рыхлых и каменистых бокситов обломочно-бобовой структуры. Следовательно, речь не может идти об однофазном латеритном профиле, так как проявлена стратификация. Ниже расположены гетит-каолинитовые глины вскрытой мощностью 7 м. Глины розовато- и желтовато-бурые структурные с редкими новообразованиями железистых бобовин. М.С. Смирнов в отчете 1986 г. высказал убеждение, что скважина 147 вскрыла отложения герфедской свиты верхнего мела.

Во вскрытых скважинами элювиальных профилях бокситовых месторождений Суховском, Верхнекиргитейском, Верхнетуровском и Порожнинском по сланцам серицитовым, глинистым, хлоритоидным и другим в верхней части расположены продукты гидрослюдисто-каолинитовой зоны со слабо выраженными реликтовыми структурами. При разведке Герфедского золоторудного месторождения многие скважины вскрыли кору выветривания сланцев нижней подсвиты кординской свиты мощностью до 300 м (рис. 7). Элювиальные глины каолинит-гидрослюдистого, гидрослюдистого состава пестрые (бурые, коричневые, вишневые), четкая зональность не выражена.

Кора выветривания амфиболитов исследована в Индыглинской котловине, на месторождениях бокситов Татарской группы и на участке верховий Большой Пенченги [22]. М.С. Каштанов диагностировал КВ Татарского месторождения как латеритную, Е.Т. Бобров в элювиальном профиле скв. 241 Татарского месторождения выделил (снизу вверх) три зоны: дезинтеграции (30 м), каолинит-монтмориллонитовую (20 м) и гетит-каолинитовую со свободным глиноземом (10 м). Н.А. Лизалек и др. в своеобразном рудном теле 9 Татарского месторождения (см. гл. 5 этой книги) опознали «карман латерит-ной коры выветривания…, состоящей из одной сложно построенной залежи (бокситов. – Р.Ц.), круто наклоненной и уходящей в амфиболиты (на глубину до 220 м. – Р.Ц.)» [22, с.171].

Линейные коры выветривания амфиболитов индыглинского комплекса, залегающие в мраморизованных известняках пенченгинской свиты, были выявлены поисковыми работами Ангарской геологоразведочной экспедиции 90-х годов ХХ в. (М.С. Смирнов, В.С. Власов и др.). Полоса распространения КВ протянулась меридионально от верховий Талой (правого притока Большой Мурожной) на юге до руч. Ивановского (левый приток Удерея). С этой полосой связаны элювиальные россыпи золота месторождения Самсон (см. гл. 5 этой книги). Некоторые скважины глубиной свыше 100 и до 311 м не вышли из выветрелых амфиболитов. Так, в керне скв. 44а ниже отложений карстовой «полости», перебуренных в инт. 207-219 м (серый разнозернистый песок с прослоем пестрой глины), вскрыта малиновая пестрая глина каолинит-гидрослюдистого состава контактовой КВ амфиболитов. Глубже вскрыты серые слоистые кристаллические известняки. Скв. 62 подсекла элювиальные пестрые глины в инт. 289,5-312 м (данные М.С. Смирнова).

Рис. 7. Разрезы линейной коры выветривания золоторудного месторождения Герфед, по материалам Ангарской экспедиции:

1 – четвертичные глины, суглинки с обломками подстилающих пород; 2 – средний рифей, сухопитская серия, кординская свита, нижняя подсвита. Сланцы глинистые темно-серые и черные углистые, светло-серые алевритовые, зелено-серые пелитовые, филлиты, алевролиты, песчаники; 3 – нижний протерозой, тейская серия, пенченгинская свита, верхняя подсвита. Метаэффузивы, сланцы кварц-серицит-хлоритовые, филлиты карбонатсодержащие, пропилиты, кварциты, кварцевые метасоматиты; 4 – кора выветривания. Глины красноцветные с сохранившейся структурой исходных пород; 5 – кварцевые метасоматиты с жилами, прожилками, гнездами позднего кварца; 6 – жилы и прожилки кварца, оперяющие жилу Магистральная; 7 – лимонитизация; 8 – контур развития вкрапленности арсенопирита; 9 – скважины и их номера

Элювиальный профиль на траппах описан в зоне сочленения Сибирской платформы и Енисейского кряжа на Ендинском месторождении бокситов Е.Т. Бобровым [3], диагностировавшим в нем четыре зоны (снизу вверх): зона дезинтеграции – трещиноватые хлоритизированные породы (5-10 м); зона каолинит-гидрохлорит-монтмориллонитовая – зеленоватые структурные глины (20-60 м); зона гидрогематит-каолинитовая – бесструктурные малиновые, вишневые и бурые глины (10-40 м); зона гидрогематит-каолинитовая с гиббситом – кирпично-красные глины мелкобобовой структуры (2-5 м).

Образования кор выветривания мел-палеогенового возраста широко развиты в Чадобецком поднятии. В конце мезозоя – начале кайнозоя интенсивно протекающие процессы выветривания в регионе существенным образом видоизменяли облик алюмосиликатных коренных пород. Стадийный характер гипергенного преобразования отражен в профиле коры выветривания с характерной вертикальной зональностью. В полнопрофильных разрезах присутствуют три зоны, связанные постепенными переходами. Такие разрезы сохранились только в пределах Центральной и Чуктуконской площадей и достигают больших мощностей. По данным Ю.А. Забирова, максимальные мощности КВ на отложениях семеновской свиты достигают 110 м, на кимберлитах и щелочно-ультраосновных породах – до 160 м. В основном же развиты только две нижние зоны КВ.

Первая снизу зона дезинтеграции (сапролита) характеризуется постепенным переходом от материнских пород, уменьшением вверх по разрезу обломков породы, нарастанием глинизации, начальным преобразованием минерального и химического состава субстрата. Развита она практически на всех породах территории, представлена песчано-глинистой массой с обломками глинизированных, ожелезненных пород фундамента. Основными для зоны являются минералы материнской породы, появляются гидрослюды, вторичный карбонат, гидрооксиды железа, марганца. В кимберлитоподобных брекчиях ксенолиты магматических пород и цемент частично замещаются сидеритом, кальцитом, арагонитом, магнезитом, хлоритом и серпентином, по флогопиту развивается хлорит и вермикулит, ильменит частично замещен лейкоксеном. Мощность пород зоны изменяется от 2-3 м на траппах до нескольких десятков метров на терригенных породах и до 200 м и более на карбонатитах в пределах Центральной и Чуктуконской площадей.

Во второй зоне (глинистого элювия, или литомаржа) происходит извлечение щелочных и щелочноземельных элементов, главным образом Са и Na. Продукты выветривания этой зоны хорошо сохранились и представлены пестроцветными, зеленовато-серыми глинами. Плагиоклазы и слюды первичных пород замещаются гидрослюдами, пироксены, оливин – монтмориллонитом, нонтронитом, гидрослюдами, перовскит лейкоксенизируется, происходит окисление железосодержащих минералов.

В зависимости от состава глинистых минералов профиль КВ может быть гидрослюдистым, монтмориллонитовым или каолинитовым. По терригенным породам (сланцам, алевросланцам) образуются в основном гидрослюдистые глины, по кварцсодержащим породах – кварц-гидрослюдистые, по туфогенным, основным и ультраосновным магматическим породам – монтмориллонитовые и нонтронитовые глины с примесью гидратированного флогопита. Остаточные каолинитовые глины встречаются только в пределах Центрального и Чуктуконского куполов при выветривании песчаных разностей терригенных пород. На щелочно-ультраосновных породах глины имеют гетит-каолинитовый состав.

Мощность зоны литомаржа, по данным Л.Г. Анучина, весьма изменчива – от 7 до 168 м в пределах Центральной впадины.

Формирование верхней зоны (оксидов и гидрооксидов) связано с разрушением глинистых минералов зоны и возникновением алюможелезистых (охры, латериты) горизонтов. Конечным продуктом этой зоны являются ал-литы и глиноземистые железные руды. Эта зона довольно хорошо сохранилась в пределах западного и южного борта Центральной впадины и характеризуется появлением гиббсита. Представлена она рыхлыми непластичными породами белого, желтого, буровато-желтого цвета со сгустками, реже твердыми округлыми конкрециями гидрооксидов железа.

На сланцах семеновской свиты это обычно гиббсит-каолинитовые и гиббситовые (латеритные) глины [52]. В нижнем гиббсит-каолинитовом горизонте основными минералами являются каолинит и гиббсит, который развивается по каолиниту, присутствуют гетит и кварц. Характерной примесью является рутил. Главными минералами верхнего горизонта являются гиббсит и гетит.

На ультраосновных породах в зоне оксидов и гидрооксидов также образуются два горизонта: нижний гиббсит-каолинит-гетитовый и верхний гиббсит-гетитовый. Гиббсит-каолинит-гетитовые породы легкие, сыпучие, непластичные, в составе преобладают гетит, каолинит, гиббсит, анатаз, редко отмечаются фосфаты. Гиббсит-гетитовый горизонт сложен каменистыми кавернозными латеритами желто-бурого цвета с реликтовой порфировой структурой. Минеральный состав – гетит (отмечаются псевдоморфозы по оливину), гиббсит, лейкоксен, каолинит – полностью исчезает [52].

По мнению А.Д. Слукина, бокситовые месторождения Чадобецкого поднятия имеют тесную связь с материнскими породами, которую устанавливает спектральный анализ. Глиноземистые породы месторождения Центральненского имеют высокое содержание титана, что указывает на их родство с ультращелочными породами. Бокситы и железо-марганцевые руды месторождения Чуктуконского имеют высокие содержания фосфора, бария, редкоземельных элементов и образовались в основном за счет карбонатитов. Глиноземистые породы месторождения Ибджибдек являются продуктами переотложения КВ долеритов [52].

Мощность зоны оксидов и гидрооксидов, по данным Ю.Д. Сорокина, в основном не превышает 70 м, но на карбонатитах достигает 160 м.

Линейные КВ в виде узких протяженных линзовидных тел располагаются вдоль тектонических нарушений, контактовых зон между интрузивными и вмещающими карбонатными и алюмосиликатными породами. Интенсивность физико-химической проработки субстрата в таких зонах увеличивается. В районе Центральненского месторождения бокситов предположительно линейные КВ достигают мощности 500 м. Для линейных КВ, по мнению М.А. Амосова, характерен "перевернутый" профиль выветривания.

О возрасте КВ Чадобецкого поднятия можно судить по геолого-структурным признакам. Наиболее молодыми породами, на которых установлены КВ, являются нижнетриасовые магматиты. Перекрываются КВ палинологически охарактеризованными отложениями мурожнинской свиты палеоцен-эоценового возраста. Продукты выветривания триас-раннеюрской эпохи корообразования в районе, скорее всего, не сохранились.

Олигоцен-миоценовая КВ была описана К.В. Боголеповым [4] по данным разведочных работ на Бельском месторождении огнеупорных и тугоплавких глин. Субстратом являлись глинистые сланцы, сейчас относимые к кординской свите. Мощность сероцветного глинистого элювия гидрослюдистокаолинитового состава оценена в 20-25 м, зональность не описана.

Олигоцен-миоценовая поверхность выравнивания с продуктами КВ описана Н.В. Дреновым, О.М. Адаменко и др. [42]. Элювиальные профили развиты на терригенных отложениях шунтарской и киргитейской свит. В большинстве разрезов отмечен постепенный переход от неизмененных пород к структурным и бесструктурным каолинит-гидрослюдистым глинам.

В 1969 г. работами Ангарской геологоразведочной экспедиции (А.П. Хохлов и др.) в Приенисейской части междуречья Енисея и Ангары, в бассейне руч.Разгарный найдено проявление алунита [36]. Полоса развития КВ протягивается на 18 км при ширине 2-4 км. Алунитизированные породы развиты на наиболее приподнятых участках рельефа и залегают преимущественно в зоне дезинтеграции сланцев. Гнезда, желваки и линзы почти мономинеральных светло-серых фарфоровидных алунитов имеют мощность 0,3-1,5 м. Они содержат (в %): 22,9-32,0 Al

O

, 10,1-27,6 SO

, 14,4-48,6 SiO

, 2,7-3,7 Fe

O

. В пестроцветных глинах КВ вскрыта также небольшая залежь бурых железняков (Fe

O

40-43 %).

На Енисей-Тасеевском междуречье, в бассейне р. Ягодкина, под миоценовыми отложениями, выполняющими приконтактовую карстовую депрессию на доломитах джурской свиты, отдельными скважинами на глубинах 60-70 м вскрыта кровельная часть профиля элювиальных глин по эффузивам и сланцам. Состав глин монтмориллонит-гидрослюдистый.

Плиоцен-эоплейстоценовая КВ. Первоначально в ранге плиоценовой она была выделена К.В. Боголеповым [4] по факту гипергенного изменения отложений асташевской свиты плиоцена (неоэлювий). Красновато-коричневые песчано-глинистые нелитифицированные отложения свиты испытали наложенную монтмориллонитизацию с усилением интенсивности красного тона окраски.

В смежных районах Сибирской платформы к продуктам этой эпохи выветривания отнесены буровато-зеленые, темно-бурые монтмориллонит-гидрослюдистые глины по кимберлитам, имеющие мощности 14-24 м [42].

В центральной части Южно-Енисейского кряжа, в междуречье Немкиной и большой Весниной на гнейсах архея фрагментарно сохранились продукты начального выветривания (сапролита), имеющие вскрытую шурфами мощность более 2 м. Местами они перекрыты буровато-красными и бордово-бурыми песчанистыми глинами, относимыми условно к асташевской свите. Приведенные данные получены в процессе геологосъемочных работ масштаба 1:50 000 (В.П. Богадица и др.).

3.2. Древний и современный карст

В Енисейском кряже карбонатные породы слагают основные части стратонов верхнего протерозоя (пенченгинская свита), верхнего рифея (аладьинская, сосновская, джурская, шунтарская, Серого Ключа, дашкинская свиты), нерасчлененного венда – нижнего кембрия (островная свита), нижнего кембрия (иркинеевская и климинская свиты). В Чадобецком поднятии позднерифейскими являются существенно карбонатные отложения дольчиковской, чуктуконской и териновской свит. Во внешней части поднятия залегают известняки и доломиты нижнего кембрия (климинская и вельминская свиты).

Региональное распространение карбонатных пород создало предпосылки развития в меловом периоде и кайнозое карста с образованием вместилищ отложений и полезных ископаемых, воронок, останцов, суходолов и пр.

Меловой, палеогеновый и неогеновый карст. К этим возрастным категориям отнесены коррозионные формы, заполненные отложениями соответствующих систем. Такие формы Р.А. Цыкин отнес к покрытому типу карста, назвав их карстовыми седиментационными коллекторами (КСК) [64]. По морфологии КСК подразделены на воронкообразные, польеобразные, котловинообразные, долинообразные и сложные, состоящие из перечисленных форм в определенных сочетаниях. Развитие таких форм в карбонатных породах (карстификация) протекало под покровом водопроницаемых отложений за счет химического воздействия нисходящих (инфильтрационных), восходящих (эксфильтрационных) вод, в отдельных случаях при сочетании этих двух видов циркуляции агрессивных по отношению к карбонатам кальция и магния гидрогеологических систем. Основные механизмы формирования КСК представляются следующими:

а) нисходящие и восходящие по сезонам года циркуляции пресных холодных (с температурой менее 25

С) вод под долинами внутрикарстовых и транзитных рек с накоплением аллювия аномально большой мощности (долины Большой Мурожной, Большой Пенченги, Индыглы и ряда малых рек);

б) реакционные (контактово-карстовые) взаимодействия вне речных систем вдоль наклонных и реже субвертикальных контактов карбонатных и алюмосиликатных пород, соответственно образуются контактовые КВ и долинообразные КСК, особенно выраженные под «козырьками» сланцевых толщ (отдельные залежи месторождений бокситов Верхнекиргитейского, Верхотуровского, Порожинского и др.);

в) развитие КСК в однородных карбонатных породах, чаще доломитах или известняково-доломитовых породах, что приводит к образованию воронко-, полье-, котловинообразных и сложных КСК (участки месторождений бокситов Татарской группы, Верхотуровского, Порожинского, Пунявского, Ибджибдекского и др.);

г) гипергенез многопородных толщ, состоящих из пластов и пачек известняков или доломитов, сланцев, амфиболитов, долеритов, базальтов, когда образуются польеобразные и сложные КСК со значительными мощностями мел-палеогеновых, палеоген-миоценовых рыхлых образований, включая элювиальные глины (верховья Большой Мурожной, Большой Пенченги, участки Верхотуровского и Порожинского месторождений бокситов);

д) эксфильтрационные потоки нагретых (30-100

С?) вод, вызывающие формирование аномально глубоких котловин (Центральной Чадобецкого поднятия) с накоплением охристо-глинистых, ферриаллитовых, фосфатоносных алеврито-песчаных и редкоземельных минеральных ассоциаций;

е) совместное воздействие на многопородные толщи нисходящих и восходящих вод, формирующих сложнопостроенные вадозово-гидротермальные минеральные системы (Татарское месторождение бокситов).

Исследователи бокситоносного карста [41, 46] выделяли карстово-эрозионные депрессии. По нашему мнению, они не пользуются распространением. В морфологии КСК почти отсутствуют признаки эрозионной работы рек и ручьев. Днища их неровные и даже в долинообразных КСК нет элементов продольных и поперечных профилей водотоков. Бесспорно, аллювий, в том числе и подземный, распространен в отложениях КСК, но эрозия почти не повлияла на разработку скального основания этих форм покрытого карста. Водотоки пассивно использовали понижения рельефа над КСК. Долинообразные КСК развиты по западной окраине Ангаро-Питского синклинория в полосе протяженностью более 27 км (рис. 8).

Р.А. Цыкин неоднократно высказывался против выделения КВ карбонатных пород, поскольку в последних нерастворимые остатки (кварц, алюмосиликаты, terra-rossa) составляют от первых до первых десятков процентов и не могут дать элювиальный профиль без прессовки остаточных композиций и привноса вещества в КСК. В осадочном заполнении последних мы различаем базальный горизонт – скопление доломитовой муки, конденсированных остатков растворения карбонатных пород и содержащихся в них нерастворимых включений (кварцитов, жильного кварца, даек, лимонита, прослоев сланцев и др.). Базальный горизонт, располагаясь в основании КСК, не может считаться самым древним наслоением, он формировался на протяжении всей эпохи карстификации, а в отдельных случаях продолжает накапливаться и в голоцене. Выше располагается компенсационный нормально-осадочный горизонт, часто имеющий мощности более 100 м, местами до 200-220 м. В этом горизонте наблюдается седиментационная цикличность, полно охарактеризованная для рассматриваемого района А.В. Лейпцигом и др. [27-29]. Важным фактором ее образования является относительно слабая пульсация земной коры в конце мезозоя и кайнозое. Мы полагаем, что импульс развития КСК задают восходящие движения. При этом образуются алеврито-песчаные слои с обломками местных пород. При последующей стабилизации наблюдается накопление ферриалитного и глинистого материала, а при стагнации режима – углистые глины и бурые угли. Затем формируется следующий седиментационный ритм. В наиболее полных разрезах компенсационного горизонта КСК выделены 3-4 ритма. Нижнемеловой ритм аномально большой мощности (более 500 м) выделен в Центральненском месторождении бокситов Чадобецкого поднятия и включает подбокситовую толщу. Верхнемеловой (сеноман-туронский, местами маастрихтский) ритм мощностью 30-95 м вскрыт в Верхотуровском и Суховском месторождениях бокситов и в КСК западнее пос. Партизанский [4, 10]. Палеоцен-эоценовый ритм выявлен во всех бокситовых месторождениях. Наиболее значимые его мощности установлены в месторождениях бокситов Татарской группы (до 150 м). Олигоценовый ритм, мощностью 40-85 м, проявлен на месторождениях Татарской группы и Ибджибдекском.

Рис. 8. Долинообразные КСК западной окраины

Ангаро-Питского синклинория (карта и разрезы), по В.И. Лисицыну: