История формирования Кузнецкого угольного бассейна

26.03.2020

Начало формирования осадков в Кузнецком бассейне следует отнести к живетскому веку. С этого же времени начинается трансгрессия Колывань-Томского моря в пределы Кузбасса.

Первая фаза трансгрессии развивается на северо-восточной окраине бассейна, где установлено несогласное залегание барзасской угленосной свиты живетского возраста на различных, преимущественно эффузивнотуфогенных горизонтах девона, а также нижнепалеозойских отложениях Кузнецкого Алатау. В подстилающих барзасскую свиту отложениях имеется древняя кора выветривания.

Следующая фаза трансгрессии наблюдается на границе среднего и позднего девона; она связана с началом формирования зарубинской свиты. На восточной окраине (Барзасский район) в основании свиты залегает красноцветная толща изылинского горизонта, иногда с углями, выше сменяющаяся морскими отложениями нижнефаленового вассинского горизонта. Залегание свиты на более древних породах несогласное; в отложениях, подстилающих свиту, наблюдается кора выветривания. Это определяет наличие небольшой фазы подвижек между барзасской и зарубинской свитами.

Максимальная фаза позднедевонской трансгрессии, наступившая после небольшого обмеления, соответствует пожарищевской свите вассинского горизонта раннефранского возраста. Морские осадки этого горизонта прослеживаются по всей восточной и южной окраинам бассейна до Кондомского (Кузедеево) района.

Наступившая затем кратковременная регрессия обусловила появление мелководных осадков (курлякский горизонт) и рифовых известняков в нижней части глубокинского горизонта на северо-западе и красноцветных осадков с конгломератами на восточной и южной окраинах бассейна, а частично и в Завьяловском районе. Некоторые горизонты этой свиты, представленные грубозернистыми песчаниками, литологически сходны с острогской свитой. Далее наблюдается постепенное углубление моря до конца франского века.

Начавшееся в первой половине франского яруса вторжение моря, не распространившееся далеко на юг, сменяется во второй половине повсеместно в Кузбассе обмелением, обусловившим образование красноцветной, местами гипсоносной толщи (подонинского горизонта), залегающей в основании мозжухинской серии. В районах, где морские верхнедевонские отложения отсутствуют (вдоль северо-восточного склона Салаира от района д. Рассолкиной в направлении к юго-востоку), отложения этой серии залегают с большим перерывом на разных ярусах среднего девона, причем на границе между ними и осадками живета наблюдается мощный слой конгломерата.

Возобновление и широкое развитие трансгрессии моря в начале карбона обусловило смену красноцветных пород и конгломератов морскими и лагунно-морскими отложениями, представленными в основном немыми известняками, окремнелыми породами и доломитами. Только на северо-западной окраине в основании этой толщи залегает известняк с нормальной морской фауной абышевской зоны. В фациальном отношении эти отложения близки одновозрастным толщам Минусинской котловины (быстрянская свита).

В течение турнейского века в Кузнецком бассейне продолжалось углубление моря, обусловившее появление в разрезах серых битуминозных известняков (денисовских). Момент появления их в разных районах различный, но в большинстве случаев соответствует развитию тайдонской фауны. Только на восточной окраине известняки появились лишь в фоминское время, а в Анжерском районе они вообще отсутствуют. Фоминское время отвечает фазе наибольшей трансгрессии карбонового моря, распространившегося на всю площадь Кузбасса и за пределы последнего. В результате морские нижнекаменноугольные отложения местами залегают трансгрессивно на древних породах. Это несогласие достаточно отчетливо видно в восточной части Крапивинского поднятия, возможно, на р. Нижняя Терсь (Пезасский горст), а также в Присалаирье, где карбон залегает на различных горизонтах среднего девона.

Следующий цикл осадков связан с резким обмелением моря, обусловившим в Кемеровском и Барзасском районах появление горизонта зеленых, иногда туфогенных песчаников с растительными осадками, на востоке — иногда углистых и грубозернистых, переходящих в конгломераты. Литологически этот горизонт имеет некоторые черты, свойственные вышележащим угленосным отложениям, и сходен с зеленой песчано-аргиллитовой самохвальской свитой Минусинской котловины, где, как известно, нижний карбон представлен мелководными лагунными фациями. В других районах Кузбасса этот горизонт выражен менее отчетливо, а иногда и вовсе отсутствует, что для некоторых разрезов может объясняться недостаточной изученностью и неполнотой обнажений. Однако на Салаире, на р. Кондоме и в других районах установлено продолжение морского режима в течение первой половины подъяковского времени. Ho, как отмечают Т.Г. Сарычева и А.Н. Сокольская, фауна в этих известняках содержит еще большое количество общих с фоминской зоной форм, значительно большее, чем в разрезах, где подъяковские известняки отделены от фоминских горизонтом зеленых песчаников. В связи с этим названные исследователи считают, что в районах развития сплошных известняков тайдонской, фоминской и начала подъяковской зон обмеление, возможно, началось позднее, чем в Кемеровском районе, и зеленым песчаникам этого района, залегающим на фоминской зоне, отвечают зеленые песчаники, залегающие на известняках нижней части подъяковской зоны и относимые обычно уже к верхотомской зоне. Мозжухинский известняк, перекрывающий зеленые песчаники, характеризует постепенное углубление моря в конце подъяковского времени.

Преимущественно песчаниковые верхи мозжухинской серии (верхотомская зона) характеризуют постепенное обмеление моря. Только в Кемеровском и Бачатском районах она содержит фауну, в других районах корреляция их основывается на литологических признаках. Следует отметить, что самые верхние горизонты верхотомской зоны в Кемеровском районе содержат прослои грубых песчаников и глинистых сланцев с лепидофитами, сходных с породами вышележащей острогской свиты. Далее следуют мощные серии угленосных осадков, образование которых связано с существенно изменившимися условиями осадконакопления.

Острогская свита, с которой начинаются угленосные отложения, на большей части бассейна в самом основании имеет горизонт «базальных» конгломератов. Согласно принятой в настоящее время трактовке ее возраста (намюр) конгломерат этот не определяет большого перерыва во времени отложения осадков, что находит подтверждение в почти повсеместном согласном ее залегании на осадках верхотомской зоны. Однако в нескольких пунктах, характеризующихся наибольшей подвижностью, между ними устанавливается фаза размыва. Несомненный перерыв между отложениями балахонской и мозжухинской сериями весьма отчетливо выражен в Завьяловском районе, где величина стратиграфического несогласия измеряется выпадением из разреза верхов турне, всех визейских отложений, острогской свиты и нижней половины мазуровской подсвиты. Наоборот, на северо-западе Кемеровского района, несмотря на наличие так называемого базального конгломерата, острогская свита совершенно согласно лежит на отложениях верхотомской зоны. Видимо, таковы же взаимоотношения острогской свиты с подстилающими отложениями в Бачатском, на юге Прокопьевско-Киселевского, в Кондомском и некоторых других районах. По северо-восточной и, возможно, юго-восточной окраинам и на севере Прокопьевско-Киселевского района свита, по-видимому, залегает с неглубоким размывом на верхне- или нижневизейских отложениях.

М.А. Усов, впервые установивший несогласие в Завьяловском районе, отмечает в турнейских известняках небольшую кору выветривания. Площадное распространение этого размыва еще не установлено. Возможно, он захватывает и северную часть Присалаирья.

Другое, менее резко выраженное несогласие на этом уровне установлено в Барзасском районе, в пределах Яйской глыбы. При прослеживании с севера на юг границы между острогской свитой и мозжухинской серией наблюдается постепенное исчезновение верхних горизонтов этой серии, прежде всего верхотомского известняка; южнее, в районе Ермаковской структуры, бурением прослежено постепенное срезание острогской свитой всей верхотомской зоны и даже подстилающего ее «перфишкиного известняка». Есть основание полагать, что восточнее, в верхнем течении р. Барзаса, острогская свита ложится непосредственно на денисовский известняк.

Отмеченные несогласия проявились, очевидно, в наиболее подвижных участках: в первом случае близ северной оконечности Салаирского кряжа, во втором — на склонах Яйской глыбы, представляющей отколовшуюся часть массива Кузнецкого Алатау.

Дальнейшее накопление осадков в Кузнецком бассейне связано с широким развитием угленосных фаций, обусловивших образование многочисленных пластов угля. В результате непрерывного погружения фундамента Кузнецкого прогиба накопилась огромная по мощности толща осадков; верхнепалеозойская часть ее, охватывающая диапазон от намюрского до татарского яруса, имеет мощность 5—8 км.

Во всей этой толще нигде не установлено сколько-нибудь значительных перерывов в осадконакоплении, связанных с размывом ранее отложившихся толщ. Исключение представляют небольшие внутриформационные размывы, прослеженные, например, в Прокопьевско-Киселевском районе, где песчаники, в основании которых залегает конгломерат кровли пласта Характерного, иногда трансгрессивно ложатся на более низкие горизонты, до пласта Горелого, а иногда до Прокопьевском включительно, что определяет амплитуду размыва порядка 80—120 м. Аналогичное явление наблюдается в Томь-Усинском районе, где песчаники, перекрывающие пласт I, с небольшим размывом ложатся на пласт III. Некоторый перерыв наблюдается также на границе балахонской и кольчугинской серий в присалаирской полосе, где горизонт с раннекузнецкой фауной залегает на разных уровнях. Небольшие размывы устанавливаются иногда в основании тех или иных песчаников, однако имеют они местное значение. С ними связываются небольшие конгломератовидные горизонты из галек местных пород — аргиллитов, песчаников, а иногда и углей.

Общий фациальный и литологический характер верхнепалеозойских угленосных отложений достаточно однообразен. В карбоне это в основном солоноватоводные лагунные образования, с редкими прослоями морских отложений, периодически осушавшиеся и заболачивавшиеся. В начале перми осадки становятся бассейновыми, озерными и речными. С ними связаны торфяники. Масштабами и темпами торфообразования, его развитием в разрезе и на площади в течение позднего палеозоя определяется различная угленосность соответствующих свит.

В острогской свите, в целом и повсеместно не являющейся промышленно угленосной, наибольшие углепроявления известны в разрезах северо-восточной и южной окраин бассейна. Правда, и здесь наблюдаются лишь невыдержанные пропластки угля, часто зольного, мощностью от нескольких сантиметров до 0,3—0,6 м. На крайнем юге, в Чумышском заливе, острогская свита углей совсем не содержит, а по юго-западному крылу Кузнецкого прогиба встречающиеся шнурки угля единичны и очень маломощны. На палеогеографических схемах, ограниченных современными (по основанию острогской свиты) контурами бассейна (рис. 22,а), положение зоны углеобразования намечается в виде весьма неустойчивых торфяников, развивавшихся на приморской низменности, изобиловавшей остаточными мелкими лагунами и заливами и протягивавшейся примерно параллельно современному западному контуру Кузнецкого Алатау.

Располагавшаяся вдоль подножия Кузнецкого Алатау низменность, как, по-видимому, и дно острогского бассейна в целом, имела крайне пологий рельеф, вследствие чего даже при незначительных тектонических колебаниях или усилении и уменьшении сноса она то кратковременно поднималась над водной средой, то находилась ниже зеркала бассейна. В первом случае происходило зарастание территории и формирование маломощных торфяников, образовавших впоследствии подчиненные острогской свите пласты угля. Наиболее благоприятные условия для торфонакопления были в пределах прибрежной полосы, граничившей с устойчивой позитивной структурой — Кузнецким Алатау; здесь в настоящее время устанавливается и большая угленосность свиты. На севере бассейн был открыт, а на западе и юго-западе, судя по всему, находилась островная суша с островами, вероятно, лишь вдоль осевой части современного Салаира. Поэтому угленосность, наблюдаемая по юго-западной, а также северной окраинам, значительно уступает таковой юга и северо-восточной полосы.

Позднее, в раннебалахонское время, угленосность постепенно и закономерно развивается и усиливается. Наиболее благоприятные условия для многократного формирования торфяников продолжали существовать на северо-востоке бассейна, особенно на площади современных Анжерского и Кемеровского районов, между последним и Крапивинским куполом и далее с несколько убывающей интенсивностью вдоль границы с Кузнецким Алатау и Горной Шорией. На западе углеобразование по сравнению с острогским временем значительно увеличилось, но по-прежнему отставало: угленосность нижнебалахонской свиты далеко не повсеместно носит промышленный характер.

В целом в раннебалахонское время произошло расширение площадей формирования торфяников острогского времени; торфонакопление стало более устойчивым и более длительным; количество и мощность отдельных торфяников возрастают в общем случае вверх по разрезу (см. рис. 22,б).

В позднебалахонское время наблюдается дальнейшая эволюция процесса углеобразования: с течением времени формирование каждого торфяника становится более продолжительным, в результате чего мощности верхнебалахонских пластов в общем повышаются также вверх по разрезу и достигают максимума в кемеровской и усятской свитах. Области осадко- и угленакопления в это время на преобладающей площади бассейна подчинены более или менее близким закономерностям, что выражается в сходном строении и содержании основных осадочных циклов в различных частях территории. Поэтому, например, по всей южной периферии бассейна, начиная с Бачатского района до северной оконечности Томь-Усинского, на протяжении более 150 км можно наблюдать распространение одних и тех же пластов угля. Зоны угленакопления получили максимальное по сравнению с предшествующим временем развитие по площади, отличаясь также качественно и количественно — подавляющая масса угольных пластов рабочие (см. рис. 22,в).

На прилагаемых схемах хорошо видно смещение зон угленакопления балахонского времени от восточной окраины к центральной и западной частям площади бассейна. Территориально максимального развития позднебалахонское угленакопление приобретает во время формирования промежуточной подсвиты. Некоторое сокращение площади верхнебалахонских зон торфообразования начинает ощущаться уже во время отложения пород ишановской подсвиты; оно наступило прежде всего на крайнем северо-западе, в Инском заливе. Здесь, возможно, один-два самых верхних пласта относятся к низам ишановской подсвиты; позднее, а тем более в кемеровское и усятское время, в этом районе отлагались преимущественно тонкозернистые, бассейнового облика породы, не содержащие углей. Для территории к югу от Инского залива до Бачатского района данные о составе и угленосности свиты вследствие сложной тектоники далеко не полны. Тем не менее есть основание предполагать, что отложения выше промежуточной подсвиты не содержали, во всяком случае, мощных пластов угля. Однако мощность отложений, видимо, была значительной, так как известные здесь балахонские угли находятся на стадии тощих и более высокой степени метаморфизма. В направлении на северо-восток существенное возрастание угленосности наблюдается вверх по разрезу, достигает максимума и завершается в северной половине бассейна в кемеровской подсвите. Выше, например в Кемеровском районе, разрез содержит один-два крайне неустойчивых нерабочих пропластка, и практически усятская подсвита здесь углей не содержит. Отсутствуют угли также в кемеровской и усятской подсвитах Крапивинского района: в составе отложений этих подсвит в отличие от северных разрезов преобладают грубозернистые породы пролювиально-аллювиального генезиса.

В то время как в Инском заливе, Кемеровском и, по-видимому, Анжерском районах в усятское время торфообразования не происходило, в южной половине бассейна оно было интенсивным.

Кузнецкая ингрессия обрывает балахонскую фазу углеобразования. Пришедшая на смену ей кольчугинская фаза сопровождается не менее значительным развитием торфяников, в процессе накопления которых также выделяются три стадии. Положение зон кольчугинского угленакопления в плане отражено на рис. 23.

Кузнецкая свита в целом является безугольной. По северо-восточной окраине бассейна в составе ее преобладают грубообломочные породы, а на западе, севере и в центральных районах — преимущественно бассейновые отложения без углей. В южных разрезах свиты установлены единичные пласты угля, один из которых (в разрезе по Назасской линии Томь-Усинского района) имеет мощность до 60 см. Значительна, хотя и непромышленная угленосность отложений в Осиновском районе (ниже пласта Кондомского), относимых по палеонтологическим, в частности, по палеоэнтомологическим данным к кузнецкой свите (см. рис. 23, а). Это дает основание полагать, что на крайнем юге накопление углей, возможно достаточно большой мощности, к югу от современной границы выходов свиты имело место и в кузнецкое время.

Регрессия бассейна кузнецкого времени сопровождалась заметными изменениями физико-географической обстановки на площади Кузбасса; ка севере и в центре его в ильинское время сохранился реликтовый бассейн, принимавший дельтовые отложения низовьев крупной речной системы — отложились красноярские песчаники, не содержащие угольных пластов. Наоборот, прибрежные территории бассейна, где были широко развиты различные аккумулятивные и аллювиальные равнины, представляли благоприятную обстановку для мощного торфообразования и формирования пластов рабочей мощности, выклинивающихся до нерабочих как к крайним периферическим областям, так и к центру, в сторону реликтового бассейна (см. рис. 23,б).

Завершающей стадией кольчугинского цикла угленакопления является постепенный захват углеобразующими зонами центральной части бассейна, где в ерунаковское время сосредоточиваются наиболее мощные торфяники (см. рис. 23,в). По периферии бассейна угленосность заметно убывает: на востоке и юге вследствие интенсивного сноса и накопления преимущественно обломочных пород, на западе — в результате значительного опускания предсалаирской полосы, где в течение ерунаковского времени отложения не компенсировали опускания, и формирование торфяников было эпизодическим.

Имеющиеся данные о мощностях отложений ерунаковской свиты и характере изменения ее угленосности свидетельствуют о происходившем в это время замыкании бассейна также и на севере — превращение его орографически в замкнутую почти со всех сторон котловину.

На всем протяжении времени от начала формирования острогской свиты до конца ерунаковской угленосная толща накапливалась в стратиграфическом понимании непрерывно, но эту непрерывность нельзя распространить на процесс угленакопления. Он отчетливо разрывается кузнецкой ингрессией на две фазы — балахонскую и кольчугинскую, имеющие некоторые общие черты развития.

В течение каждой фазы угленосные зоны постепенно расширяются: от узких полос прибрежных низменностей по окраинам бассейна торфообразовательные процессы распространяются вглубь него, завоевывая все его пространство к концу фазы. Это распространение торфообразования в обоих случаях имеет в начальной стадии одинаковую направленность — от естественной восточной или южной границы бассейна на запад и север. Поздние стадии каждой фазы характеризуются, кроме того, наиболее устойчивыми циклами, сопровождающимися и наиболее мощными пластами угля, также выдерживающимися на десятки и сотни квадратных километров. Завершение обеих фаз угленакопления происходит достаточно быстро, с очень резким переходом вверх по разрезу от группы мощных пластов к безугольным отложениям, либо через несколько тонких пластов угля.

В то же время существенные различия в строении пластов и вещественном составе углей обеих фаз обусловлены следующими обстоятельствами: сменой климата от устойчивого, более теплого в карбоне до умеренного, с сезонными колебаниями в перми; эволюцией ассоциаций растений-углеобразователей и фациальных обстановок накопления и захоронения торфяных залежей; изменением условий дальнейшего превращения растительного материала в торфяную стадию. Таким образом, при общем сходстве процессов торфонакопления в углеобразовании балахонского и кольчугинского времени имеются, как видим, и значительные внутренние отличия.

Вулканическая деятельность в позднем палеозое проявилась в Кузбассе только в виде образования прослоев туфогенных пород, подчиненных балахонской серии в Крапивенском районе вблизи Крапивинского поднятия. По некоторым данным туфовый материал имеется также в красноярских песчаниках. Ho все эти образования, по-видимому, связаны с вулканами, расположенными за пределами собственно Кузбасса.

Более значительные проявления вулканизма относятся к триасу (возможно, к самому концу палеозоя). Именно с ними связана то более или менее постепенная, то резкая смена состава пород: нормально осадочные породы верхних горизонтов кольчугинской серии сменяются породами, в обломочном материале которых господствуют эффузивы и туфы, а затем и эффузивами мальцевской серии.

С этим изменением условий, выраженных в литологии, связано исчезновение ряда палеозойских растений, в частности, пекоптерисов и кордаитов, и развитие флоры мезозойского типа, первые элементы которой появились, правда, еще в средних горизонтах ерунаковской свиты. Смена палеозойских элементов мезозойскими происходит и в составе конхострак. Соответственно с этим мальцевскую серию относят к триасу.

Вопрос о соотношениях между кольчугинской и мальцевской сериями в настоящее время не решен однозначно. В наиболее полном и хорошо изученном разрезе по р. Томи у Бабьего Камня наблюдается относительно постепенный переход от угленосной ерунаковской свиты к туфогенно-осадочной мальцевской, причем представители мезозойской флоры появились еще в угленосной ерунаковской свите. В другом наиболее хорошо изученном разрезе — Северо-Талдинском нижний туфогенный пласт мальцевской серии представлен отбеленной монтмориллонитовой породой, близкой туфогенному горизонту балахонской серии Крапивенского района. Следует отметить, что отбеленные породы меньшей мощности встречаются также и в более высоких горизонтах мальцевской серии. В то же время породы кольчугинской серии, в том числе и верхний пласт угля, не обнаруживают каких-либо следов древнего выветривания.

На Уропском месторождении горизонт туфогенных пород мальцевского типа появился в кровле и почве пласта 3, резко отличающегося от остальных пластов месторождения повышенным содержанием минеральных примесей, в состав которых входит вулканическое стекло.

Сопоставление палеонтологических данных по верхним горизонтам кольчугинской серии, подстилающим мальцевскую серию в разных районах, позволяет относить их в целом к тайлуганской подсвите. Это дает возможность предполагать, что мальцевская серия ложится на кольчугинскую без сколько-нибудь значительного перерыва в осадконакоплении. В то же время последние материалы К.Д. Ждановой по Уропскому месторождению свидетельствуют о значительном расчленении палеозойского рельефа перед отложением триаса. Так, если в районе Бабьего Камня виден спокойный переход от верхов кольчугинской серии к мальцевской, то верхи тайлуганской подсвиты на Уропском месторождении представлены мощной пачкой конгломерата. В его составе участвуют как чуждые породы в виде средней окатанности галек кремней, так и обломки угленосных пород и углей, петрографически схожих с углями верхних пластов. Конгломерат имеет узко локальное распространение, представляя, очевидно, древнее русло реки. Подстилающие конгломераты породы и угли местами размыты, на значительном простирании под кольчугинскими конгломератами размыта часть верхних горизонтов подсвиты и, в частности, самый мощный верхний пласт. Выше пачки конгломерата залегают резко отличные породы несомненно триасового облика, в основании которых местами фиксируется кора выветривания.

Туфовый материал тайлуганской подсвиты лег, возможно, на неровную дневную поверхность, существовавшую к этому времени, с которым совпали гибель ряда верхнепалеозойских форм, а также прекращение торфообразования в бассейне. Однако возможно, что именно в связи с возобновлением вулканической деятельности в отдельных местах все же возникли местные несогласия, не имеющие большого регионального распространения.

Конец накопления мальцевской серии следует рассматривать как этап максимального погружения фундамента. Дальнейшая история бассейна связана уже с рядом поднятий, обусловленных проявлением складчатости между триасом и юрой или перед поздним триасом.

Предъюрская фаза складчатости привела к образованию в доюрских отложениях достаточно интенсивных складок, преимущественно на периферии бассейна, а в результате предъюрского размыва осадки тарба-ганской серии легли на различные горизонты триаса и палеозоя. Если в центре бассейна юра лежит на триасе и верхних горизонтах ерунаковской свиты, то на его периферии она перекрывает ильинскую свиту (Осиновский район), различные горизонты балахонской и даже мозжухинской серии. Факт, что юра в Осиновском районе ложится на ильинскую свиту с углями жирной стадии метаморфизма, в то время как юрские находятся на границе бурых и длиннопламенных, свидетельствует о значительной величине размытой толщи, измеряемой несколькими километрами. Это говорит о возможном первоначальном накоплении по окраинам всей толщи верхнепалеозойских, а возможно, и юрских осадков.

Вопрос о первоначальной площади накопления верхнепалеозойских и триасовых осадков, ныне распространенных в Кузбассе, представляет большой интерес. Отсутствие прямых данных заставляет прибегать к различным косвенным соображениям, опирающимся в первую очередь на степень метаморфизма подстилающих пород, направление изменения мощностей в сохранившейся части бассейна, а также изменения в фациальном составе осадков. Высокая степень метаморфизма пород Колывань-Томской складчатой дуги, в пределах которой верхнедевонские отложения интенсивно рассланцованы, а глинистые сланцы, начиная с франских, кроме того, филлитизированы, при одновременном высоком метаморфизме балахонских углей на северо-западной окраине бассейна, достигающей степени полуантрацитов, свидетельствует о первоначальном широком развитии здесь верхнепалеозойских, а возможно, и более молодых достаточно мощных осадков, в настоящее время полностью размытых.

Наличие прослоев с морской фауной в осадках балахонской серии этой окраины позволяет предполагать значительное развитие здесь морских фаций верхнего палеозоя.

В пределах Кузнецкого Алатау породы, подстилающие угленосные осадки, метаморфизованы значительно слабее. Среднедевонские барзасские угли Кузбасса относятся по метаморфизму к стадии длиннопламенных, а вмещающие их глинистые породы также не несут следов интенсивного метаморфизма; угли балахонской серии вблизи восточной границы, в северной ее части, относятся к газовым, а мощность балахонской серии по направлению к этой окраине уменьшается. Это говорит об относительно ограниченном первоначальном распространении верхнепалеозойских осадков в пределах Кузнецкого Алатау. Исключение, быть может, представляет южная часть восточной окраины (Томь-Усинский район), где угли метаморфизованы достаточно высоко. На южной окраине самый высокий метаморфизм углей установлен в Чумышском районе, за пределы которого в юго-западном направлении верхний палеозой, возможно в относительно узкой депрессии, распространяется достаточно далеко.

Что касается Салаира, то здесь прежде всего следует отметить относительно слабый метаморфизм девонских отложений, подстилающих угленосную толщу Кузбасса. Во всяком случае рассланцевания, не говоря уже о филлитизации, характерной для Колывань-Томской дуги, здесь не имеется. По направлению к Салаиру степень метаморфизма углей в Прокопьевско-Киселевском и Бачатском районах уменьшается. Ho севернее, начиная с Красного Брода, и далее по всей западной окраине метаморфизм углей вновь резко увеличивается. В пределах крайней западной полосы, в Ведовском районе, и на Каменской и Mycoхрановской площадях, угли ильинской и низов ленинской подсвит имеют наиболее высокую степень метаморфизма. Изменяется при приближении к Салаиру характер угленосности свиты в Ленинском и Ведовском районах. Это свидетельствует о том, что Салаир играл иную, чем Кузнецкий Алатау, роль при накоплении верхнепалеозойской угленосной толщи.

Все перечисленные моменты не являются случайными. Они связаны совокупностью элементов обстановки угленакопления и условиями тектонической жизни бассейна как ведущего фактора. Поэтому необходимо кратко коснуться тектонической структуры Кузбасса в позднем палеозое.

Еще в 1947 г. Н.С. Шатский определил Кузбасс как поперечную систему по отношению к Колывань-Томской геосинклинальной области, зажатую каледонскими платформенными сооружениями Кузнецкого Алатау и Салаира. Большие работы, проводившиеся как в самом бассейне, так и по его обрамлению, показали, что такая оценка структуры Кузбасса и его взаимоотношений, в частности, с Салаиром встречает затруднения при объяснении состава и характера осадков и углей. Поэтому в более поздней литературе по Салаиру и Кузбассу появились высказывания о более молодом возрасте Салаира и о Кузбассе как о краевом прогибе Салаирской герцинской геосинклинали, ограниченном на востоке каледонской платформой Кузнецкого Алатау. He противоречит этому взгляду последняя работа В.Д. Фомичева и А.Э. Алексеевой, по мнению которых можно говорить лишь о субплатформенных условиях, наступивших в области Салаира к концу силура, и сохранении известной Подвижности его структуры и субгеосинклинальных условий развития в значительно более позднее время. Эти авторы считают, что еще в самом конце девона по крайней мере в северо-восточную часть кряжа ингрессировало море, а в центральной части была депрессия типа замкнутого бассейна. В последнее время в связи с попланшетной съемкой расширились границы распространения нижнекаменноугольных отложений в пределах центрального Салаира, представленных морскими толщами аргиллитов и известняков с раннекарбоновой фауной. Разрез этих отложений, вскрывающийся в Маслянинском районе по р. Пайвихе, определяется В.Д. Фомичевым в 750 м. Он высказал также предположение о возможном наличии более молодых осадков в ядре Маслянинской синклинали. Турнейские глинистые сланцы, мергели и известняки, изучавшиеся по р. Тогулу X.М. Симуни, содержат фауну брахиопод, аналогичную этим горизонтам карбона окраин Кузнецкого бассейна.

Поэтому если Кузбасс как передовой прогиб, развивавшийся на опущенном крае молодой каледонской платформы, испытывал однонаправленное опускание, сопровождавшееся накоплением многокилометровой пермокарбоновой толщи, то Салаир переживал, по-видимому, субгеосинклинальный режим с небольшими колебаниями различного знака, мало способствовавшими формированию верхнепалеозойских отложений и особенно углей на значительных пространствах. Как справедливо замечает В. Д. Фомичев, Салаир из складчатой зоны превратился в молодую платформу лишь в послепалеозойское время.

Возможно, что в позднекарбоновое время и даже начале перми в пределах Салаира на отдельных площадях накапливались осадки, содержащие угли, затем денудированные. Во всяком случае западная окраина Кузбасса, судя по Бачатской синклинали, уходила значительно дальше современной границы вглубь Салаира, а сам кряж не представлял сплошной возвышенности и как область питания в балахонскую фазу играл второстепенную роль. Наоборот, Кузнецкий Алатау уже к началу этой фазы являлся приподнятой страной, которая поставляла основную массу обломочного материала угленосного комплекса как в позднепалеозойское, так и более позднее время. И если роль Кузнецкого Алатау и Горной Шории в общем оставалась постоянной, как естественной границы бассейна и областей питания, то Салаир в этом отношении испытывал существенные изменения, превращаясь в позднем палеозое из области в какой-то мере осадконакопления в область сноса.

Отсюда и изменения обстановки верхнепалеозойского осадко- и угленакопления в самом бассейне. В балахонской серии общее погружение материала отложений и большая зольность углей наблюдаются по восточной и особенно юго-восточной и южной окраинам, откуда к западу и северу породы в целом сменяются мелкозернистыми с преимущественно малозольными углями.

По строению разреза, структурным и тектоническим особенностям пород и сопутствующей им фауне и характеру угленосности отложения нижнебалахонской свиты накапливались в условиях обширного бассейна с возрастающей степенью солености вод к северу. Солоноватоводные бассейновые условия сохранялись и в первой половине верхнебалахонского времени; бассейн полностью опреснился, особенно в южной части начиная с ишановского времени. Бассейновые, плоских конусов выноса и болотные фации имели поэтому в балахонское время господствующее распространение, в то время как аллювиальные отложения для этой свиты не характерны.

В отличие от балахонского в кольчугинское время континентальные фации постепенно завоевывают пространство и наряду с отложениями пресных водоемов, солоноватоводных и опресненных озер наблюдается широкое участие аллювиальных толщ, часто содержащих размывавшиеся речными потоками подлежащие угленосные породы и перемытые угли.

Современное распространение отложений тарбаганской серии в виде локальных эрозионно-тектонических останцов различного размера, взаимоотношения их с подстилающими образованиями нижнего мезозоя и палеозоя, а также особенности разреза по составу, мощностям и характеру изменений с достаточной очевидностью свидетельствуют о индивидуальности среднемезозойского этапа в истории геологического развития Кузнецкого бассейна. Это несомненно самостоятельный структурно-стратиграфический этаж в разрезе угленосных отложений, четко отличающийся по характеру развития от более ранних и последующих этапов формирования бассейна.

В результате проявления поздних этапов герцинского тектогенеза произошло окончательное замыкание Кузнецкого прогиба и резкий подъем территории бассейна, особенно его окраин и сопредельных горных сооружений Саяно-Алтайской складчатой области. Подъем страны сопровождается относительно слабыми складчатыми дислокациями (углы несогласия до 15°) и интенсивной эрозией, создавшей достаточно-расчлененный рельеф.

Наиболее ранние этапы осадконакопления проявились в северо-западной части Кузнецкого бассейна (Доронинская впадина), откуда оно постепенно, в виде неширокой полосы, распространялось сначала в центральную часть бассейна, а затем вдоль предгорий Кузнецкого Алатау проникло в восточную часть Тутуясской мульды.

В последующее время происходило дальнейшее расширение бассейна аккумуляции и в первой половине средней юры осадконакоплением была охвачена не только центральная часть Кузнецкого бассейна, но, по-видимому, и соседние области среднемезозойского осадконакопления.

Примерно в середине среднеюрского времени весьма существенно нарушилась ритмика палеотектонического режима, определяющего тип осадконакопления и направление диагенеза осадков, особенно на ранних его стадиях. Очевидно, темп прогибания некоторых участков бассейна аккумуляции временами замедлялся и отставал от скорости накопления осадков, в результате чего происходило повышение окислительного потенциала и как следствие этого — проявление диагенетической пестроцветности пород. Нечто аналогичное имело место и в областях сноса, но с обратным знаком, т. е. темп подъема некоторых участков настолько замедлялся и эрозия ослабевала, что формировалась кора химического выветривания. Переотложенные продукты ее в виде мар-ганцево-гидрогётитового цемента в конкреционных линзах песчаника наблюдаются в осадках среднеюрского возраста в Центральном районе бассейна.

Во второй половине средней юры продолжалось расширение области седиментации с охватом присалаирской части бассейна и, возможно, с частичным захватом предгорий Салаирского кряжа, особенно северной его части. Очевидно, сохраняласьтакже установившаяся в первой половине среднеюрского времени связь с соседними областями аккумуляции.

Совершенно очевидно, что для достижения в углях верхних свит стадии метаморфизма, переходной к каменным, они должны были перекрываться достаточно мощной толщей осадков верхнего мезозоя. Судя по тому что на территории Кузнецкого бассейна наблюдаются эрозионные останцы отложений нижнего мела, являющиеся предположительно аналогами верхних горизонтов илекской свиты, можно полагать, что отложения верхов поздней юры были частично уничтожены эрозией в раннемеловое время.

Проявления магматической деятельности среднемезозойского возраста на территории Кузнецкого бассейна и соседних районов не известны. Однако наличие пеплового цемента в одном из слоев песчаника в нижних горизонтах средней юры свидетельствует о синхронной эффузивной деятельности в каких-то более удаленных районах, местоположение которых пока остается неясным.

Переходя к реконструкции условий формирования среднемезозойских отложений Кузнецкого бассейна, прежде всего подчеркнем достаточно четко намечающуюся в составе и структуре пород приуроченность разных районов бассейна к определенным областям питания.

Наиболее ранней седиментационной структурой бассейна является Доронинская впадина, в формировании которой выделяются два этапа. Накопление нижних и средних горизонтов разреза происходило главным образом за счет сноса терригенного материала с северного Салаира. Верхние же горизонты свиты формировались преимущественно за счет размыва пород Колывань-Томской дуги.

Основным поставщиком пластического материала в центральные и юго-восточные районы почти всегда оставался Кузнецкий Алатау. Районы среднего и южного Салаира в область интенсивного размыва перешли лишь в среднеюрское время и поставляли терригенный материал преимущественно в присалаирские районы бассейна.

Эпизодическое повышение окислительного потенциала раннедиагенетических стадий формирования пород (диагенетическая пестроцветность) наблюдается лишь в некоторых горизонтах среднеюрских осадков, отвечающих этапу нарушения ритмики компенсированного осадко-накопления и частичной перестройки палеогеографического плана в областях сноса. В частности, к этому времени усиливается роль ближайших районов Колывань-Томской складчатой дуги (хребта Сокур) в питании терригенным материалом северо-западной части бассейна.

Большое участие в составе среднемезозойских отложений грубокластического материала свидетельствует о достаточно высокой энергии рельефа областей сноса, а закономерное расположение его в разрезе и изохронных горизонтах — о постепенном понижении рельефа и достаточно близком положении областей сноса. При этом существенно менялась интенсивность и ритмика палеотектонических колебательных движений, которые с течением времени постепенно ослабевали и осложнялись, теряя устойчивость.

Хорошая обработка грубокластического материала и преимущественно плохая сортировка его, очевидно, являются следствием высокой динамичности транспортирующих потоков и седиментационной среды бассейна аккумуляции осадков.

Современные тектонические структуры среднемезозойских отложений являются результатом интенсивных дислокаций конечных этапов киммерийского и ранних этапов альпийского тектогенеза. Эти этапы, очевидно, были решающими в структурном оформлении не только для среднемезозойских, но в значительной мере и для верхнепалеозойских отложений бассейна. Структура последних существенно усложнялась, наследуя досреднемезозойские формы и вовлекая в них осадки среднего мезозоя. При этом сохранялся, по-видимому, и заложенный в предшествующие этапы тектогенеза общий план зональности дислокаций с увеличивающейся интенсивностью их в сторону Салаирского кряжа и Колывань-Томской складчатой дуги. Особое развитие в послеюрское время получили дизъюнктивные дислокации, особенно в Присалаирье и в северо-западной части бассейна, в частности, к этому периоду относится наиболее четкое оформление зоны Томского надвига.

В результате послеюрских дислокаций и интенсивной эрозии большая часть среднемезозойских отложений была размыта. Более или менее полно они сохранились только в наиболее крупных структурах — Центральной и Тутуясской мульдах и Доронинской впадине.

Континентальный тип разреза, в частности, невыдержанный характер его угленосности, относительно ограниченная мощность толщи и достаточно сложные взаимоотношения с подстилающими более древними отложениями, а также унаследованный характер дислокаций и положения в общем геотектоническом плане региона позволяют с достаточной уверенностью относить Кузнецкий бассейн среднемезозойского времени к типу платформенного прогиба, заложившегося на месте позднегерцинского краевого прогиба.

Меловые отложения Кузбасса представлены песчано-глинистыми породами и залегают практически горизонтально, что определяет возраст фазы складчатости, дислоцировавшей юрские отложения как домеловой. Развиты они в Кондомском, Чумышском и Завьяловском районах. Первоначальная площадь распространения меловых отложений не установлена. В их основании, как правило, развита интенсивно выраженная кора выветривания. Аналогичная кора выветривания имеет в настоящее время значительно более широкое площадное распространение по сравнению с площадью развития меловых отложений. Это свидетельствует о первоначальном более широком их распространении, хотя возможно, что в пределах бассейна существует и более молодая кора выветривания.

Кайнозойские тектонические движения Кузбасса выразились дислокациями меловых отложений, имеющих узко локальное проявление в Кондомском районе, где установлен угол падения этих пород до 45°, а также в движениях геоморфологического характера. Последние определили наличие террас в долинах р. Томи, Ини и их притоков и выраженные в рельефе уступы, ограничивающие Кузнецкую котловину с востока, со стороны Кузнецкого Алатау.

К последним стадиям развития Кузнецкого бассейна относится образование повсеместно развитых в его пределах четвертичных суглинков. Их генезис связан с переносом пылеватых частиц из смежных засушливых районов и последующим их изменением и переотложением.

Интересным явлением в четвертичной и более древней истории бассейна были каменноугольные пожары, которые по своим масштабам, как это отмечал М.А. Усов, могут рассматриваться в качестве геологического явления. Древние угольные пожары имели место почти во всех районах бассейна, однако наиболее широко они проявились в Прокопьевско-Киселевском районе с его мощными пластами и высокой угле-насыщенностью.

О времени их наибольшего проявления могут свидетельствовать некоторые косвенные признаки. Как правило, выгоревшие пласты приурочены к современным склонам, обращенным на юг и юго-запад, т. е. участкам поверхности, подвергавшимся более длительной инсоляции. По этому признаку можно было заключить, что развитие подземных пожаров происходило после того, как был сформирован близкий к современному рельеф. В то же время обожженные породы усилили разнообразие микрорельефа. «Обгорелые» и ошлакованные в результате пожаров вмещающие породы значительно сильнее противостоят денудации, вследствие чего были отпрепарированы, обусловив своеобразный сопочный рельеф этого района.

Развитие современного рельефа и современной гидрографической сети в бассейне обусловливается, таким образом, целым рядом природных факторов. К ним относятся факторы эндогенные, к которым принадлежат новейшие тектонические движения и геологическое строение, в частности, способность противостоять денудации тех или иных пород. К факторам внешним, экзогенным, относятся климатические условия, обусловившие накопление эоловых лёссовидных суглинков, выветривание и размыв слагающих бассейн пород.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна