Литологический состав Карагандинского угольного бассейна

29.03.2020

Литологический и фациальный состав угленосного карбона бассейна изучен Б.С. Дубровой, Т.А. Ишиной, В.В. Копериной, Н.В. Ренгартен, 3.П. Семеновой, Е.А. Слатвинской.

Основное значение в разрезе угленосного карбона Карагандинского бассейна имеют обычно распространенные на угольных месторождениях песчаники (36%), алевролиты (30%) и аргиллиты (27%). На долю других пород (туфы, карбонатные породы, конгломераты, угли) приходится менее 10% (табл. 13).

Общая закономерность литологического состава пород заключается в сравнительно хорошей выдержанности их в разрезе. Так, во всех районах бассейна (и за его пределами) в аккудукской свите низы сложены аргиллитами, средняя часть — алевролитами, верхняя — песчаниками; в основных угленосных свитах (ашлярикской, карагандинской, долинской и тентекской) в нижних и верхних подсвитах преобладают аргиллиты и алевролиты, а в средних, отвечающих максимуму угленакопления, — песчаники; в шаханской свите вверх по разрезу песчаники сменяются более тонкими породами.


От этого общего правила имеются отклонения, выражающиеся в закономерном увеличении роли тех или иных пород в определенном направлении. Например, для всех свит весьма характерно повышение роли песчаных осадков и соответственное уменьшение значения более тонких пород к югу, по мере приближения к источнику сноса. В этом же направлении растут и мощности всех свит. Так, мощность карагандинской свиты, в которой количество песчаников на севере бассейна составляет 38—45%, а на юге 50—51%, в среднем возрастает от 630—700 до 750—800 м. Кроме того, для двух нижних свит, осадки которых отлагались в прибрежно-морских условиях, отмечается увеличение роли песчаных отложений к западу — в направлении регрессии моря. Например, в ашлярикской свите количество песчаников возрастает к западу от 35% (Верхне-сокурский район) до 71% (Тентекский район); в этом же направлении резко снижается количество аргиллитов (с 22 до 12%) и алевролитов (с 40 до 14%).

Неравномерно распределены породы и в разрезе. Наибольшее количество аргиллитов приходится на аккудукскую (46%), надкарагандинскую (38%) и долинскую (33%) свиты; песчаников — на ашлярикскую (55%), карагандинскую (45%) и тентекскую (34%) свиты. Гравелиты и конгломераты в значительном количестве присутствуют только в двух верхних свитах. Прекрасными маркирующими горизонтами служат вулканические туфы, распространенные в нижней и верхней частях разреза карбона.

Гравелиты и конгломераты не имеют большого значения в разрезе, особенно в нижних свитах, где мощность их прослоев редко превышает 1 м. Галька нижне- и среднекаменноугольиых гравелитов и конгломератов представлена только породами угленосной толщи — аргиллитами, алевролитами, песчаниками, углями, сидеритами, мергелями и др. Слабая окатанность галек свидетельствует о незначительном переносе материала. Такие прослои чаще всего встречаются в средней части карагандинской свиты над пластами к7, к12, к13 и к14.

В двух верхних свитах — тентекской и шаханской — горизонты гравелитов имеют мощность до 10 м и более, а слои конгломератов — несколько метров (фация конусов выноса). Размер галек (10—50 мм) и гравийных частиц в каждом слое обычно уменьшается вверх по разрезу. Окатанность их чаще всего хорошая. Наиболее устойчивы два горизонта гравелитов и конгломератов: один в основании средней под-свиты тентекской свиты, другой — в нижней части шаханской свиты. Остальные горизонты (всего их 4—5) менее устойчивы и нередко по простиранию переходят в песчаники. Отличительной особенностью конгломератов верхних свит является присутствие в них галек изверженных и метаморфических пород, представленных порфиритами, кварцевыми порфирами, альбитофирами, гранитами, гранодиоритами, кремнистыми сланцами, кварцитами и др. Эти породы, впервые появляющиеся в конгломератах низов тентекской свиты, свидетельствуют о резком расширении области сноса терригенного материала в начале позднекаменноугольного времени.

Песчаники по составу являются полимиктовыми и сложены обломками изверженных (в основном эффузивных), осадочных, реже метаморфических пород, а также зернами различных минералов (полевых шпатов, кварца, слюды и др.).

Состав обломочного материала изменяется вверх по разрезу. Так, в песчаниках аккудукской — надкарагандинской свит преобладают обломки основных эффузивов (порфиритов), в верхах карагандинской и в долинской свитах — обломки кислых эффузивов и кремнистых пород. В тентекской свите обломки как кислых, так и основных эффузивов присутствуют примерно в равном количестве. Здесь также широко представлены обломки кремнистых и глинистых пород. В обломочном материале шаханской свиты уже резко преобладают метаморфические породы. Наиболее распространенными минералами являются кварц и полевые шпаты (обычно плагиоклазы). Количество кварца чаще всего не превышает 10%; в нижних свитах его несколько больше, чем в верхних.

Почти все песчаники являются мелкозернистыми. Средне- и особенно крупнозернистые песчаники встречаются редко, хотя их роль несколько возрастает в тентекской и шаханской свитах. Обычно они относятся к фации конусов выноса, реже к русловой (средняя часть карагандинской свиты). Окатанность обломков и зерен слабая. Сортировка материала плохая, за исключением песчаников фации барров в ашлярикской свите и песчаников озерного происхождения, развитых в долинской свите.

Слоистость песчаников самая разнообразная. В ашлярикской свите развиты песчаники с прерывисто горизонтальной и косоволнистой слоистостью, относящиеся соответственно к фации барров, пляжей и отмелей. Для речных песчаников карагандинской и низов надкарагандинской свит характерна косая прерывистая слоистость. Слоистость дельтовых песчаников долинской свиты, а также песчаников фации конусов выноса, широко развитых в тентекской и шаханской свитах, от горизонтальной до косой и косоволнистой. У озерных песчаников горизонтальная слоистость.

Цвет песчаников обычно серый, светло-серый, реже зеленоватосерый (в тентекской свите), голубовато-серый (в ашлярикской) и красно-бурый (в верхах шаханской).

Наиболее распространен цемент кремнистый, кремнисто-глинистый, известковый, хлоритовый, реже сидеритовый и гипсовый. В прибрежно-морских отложениях трех нижних свит чаще встречаются песчаники на глинистом и кремнисто-глинистом цементе, лишь в низах ашлярикской свиты преобладает известковый цемент. Континентальные песчаники начиная со средней части карагандинской свиты отличаются резким преобладанием в цементе хлорита. В шаханских песчаниках в цементе нередко присутствует гипс, не встреченный в нижележащих свитах.

По структуре выделяются в основном два типа цемента: поровый (в нижних свитах) и обрастания (в верхних свитах).

В некоторых свитах песчаники содержат значительную примесь туфогенного материала. Эти туфопесчаники широко распространены в верхах аккудукской, верхах долинской и особенно в тентекской и низах шаханской свит.

Состав тяжелой фракции песчаников всех свит (кроме шаханской) сходен (табл. 14). Среди аутигенных минералов наиболее широко распространены барит и минералы группы анатаз-брукита, а среди терригенных — апатит, циркон, лейкоксен и ильменит. Породы шаханской свиты отличаются резко повышенным содержанием эпидота, цоизита, сфена и гематита, которых в нижележащих свитах почти нет. Песчаники прибрежно-морских осадков ашлярикской и карагандинской свит отличаются от своих аналогов в континентальных отложениях значительно большим содержанием циркона и минералов группы анатаз-брукита.

Алевролиты обычно имеют серый и зеленовато-серый, реже бурый цвет, тот же состав, что и мелкозернистые песчаники, и аналогичные им (для аналогичных фаций) типы слоистости. Следует только отметить, что в ашлярикской свите широко развиты породы, представляющие собой частое переслаивание песчаного и глинистого материала и имеющие местное (весьма меткое) название «алевролиты переслаивания». Они имеют горизонтальную слоистость, несут следы взмучивания осадка и относятся к фации прибрежного мелководья.

Примесь туфогенного материала ведет к образованию туфоалевролитов, прослои которых чаще всего встречаются в низах аккудукской свиты.

Аргиллиты — это серые, зеленовато-серые, чаще темно-серые плотные глинистые породы. Слоистость их связана с условиями образования. Так, озерные аргиллиты имеют отчетливую горизонтальную слоистость, лагунные — нечеткую горизонтальную или линзовидную, а аргиллиты фации сухих равнин обычно не слоисты. Породообразующие минералы представлены каолином, гидрослюдами, хлоритом и минералами монтмориллонит-нонтронитового ряда. Богатые хлоритом аргиллиты фации сухих равнин, распространенные в надкарагандинской, долинской и шаханской свитах, приобретают зеленоватый оттенок. Окислы железа обусловливают красновато-бурую окраску отдельных пачек аргиллитов в надкарагандинской и особенно шаханской свитах. Для аргиллитов озерного и лагунного генезиса характерна обильная примесь растительного детрита.

Вулканические туфы распространены в теректинских слоях, аккудукской, долинской, тентекской и шаханской свитах. В аккудукской свите они присутствуют в виде тонких (обычно до 0,5 м) прослоев серого, зеленовато-серого и голубовато-серого цвета. Состоят они из сильно альбитизированного и карбонатизированного пирокластического материала с обломками кварца, полевых шпатов, кристаллами апатита и сфена. Пепловые частицы имеют характерную серповидную форму. Характерны постепенные переходы туфов во вмещающие породы.

Следующие три горизонта туфов кварцевых порфиров расположены соответственно в верхах долинской, верхах тентекской и средней части шаханской свит. Мощность горизонтов 2—5 м. Туфы четко выделяются в разрезе благодаря белому цвету и прослеживаются не только в пределах бассейна, но и далеко к западу — в Тенизской впадине.

Границы туфов обычно четкие, .хотя нередко вверх по разрезу в них постепенно увеличивается количество обломочного материала и они переходят во вмещающие породы.

Основная масса туфов, по данным В.В. Копериной, представлена пепловым материалом, в который погружены пирокластические зерна кварца, плагиоклазов, калиевого полевого шпата, роговой обманки, пластинки биотита. Присутствие последнего особенно характерно. Форма пепловых зерен разнообразная; крупность зерен уменьшается от почвы слоя к кровле. Нередко туфы сильно каолинизированы, карбонатизированы и хлоритизированы.

Карбонатные породы, составляющие не более 1—1,5% от общей мощности разреза, представлены галвным образом конкрециями, реже тонкими прослоями и линзами известняков, мергелей и сидеритов. Конкреции, по данным В. В. Копериной, отличаются разнообразной формой, размерами и составом. По составу выделяются две большие группы конкреций — сидеритовые и кальцитовые. В них обычно в большем или меньшем количестве имеется примесь других карбонатов — доломита, брейнерита и др. Сидеритовые конкреции, которые характеризуют влажный климат, наиболее широко распространены в озерных и болотных отложениях долинской и тентекской свит. Более засушливые условия отражают кальцитовые конкреции, которые характерны для фаций сухих равнин надкарагандинской и особенно шаханской свит. Для карагандинской свиты обычен смешанный состав конкреций, причем в низах свиты преобладают кальцитовые, а в верхах — сидеритовые. В глинистых и кальцитовых конкрециях аккудукской свиты Н.В. Ренгартен и А.А. Петренко отмечали примесь фосфатов.

Маломощные прослои и линзы известняков и мергелей в незначительном количестве присутствуют во всех свитах. Мергели нередко имеют текстуру «конус в конусе». В ашлярикской свите часты прослои ракушника среди песчаников. Довольно устойчив горизонт мелкокристаллического известняка с остракодами и гастроподами в верхах надкарагандинской свиты.

По комплексу признаков литологи, изучавшие бассейн, выделяют две крупные группы фаций: прибрежно-морских и континентальных.

В разрезе карбона бассейна прибрежно-морские образования постепенно сменяются континентальными, причем первые распространены в аккудукской и ашлярикской свитах и в низах карагандинской, а вторые развиты в большей части карагандинской, в надкарагандинской, долинской, тентекской и шаханской свитах.

К прибрежно-морским образованиям, по данным Е.А. Слатвинской и Т.А. Ишиной, относятся фации лагун, прибрежного мелководья, пляжей и отмелей, а также пересыпей или барров.

Фация лагун широко развита в аккудукской, меньше в ашлярикской свитах, а также в нижней части карагандинской свиты. Лагунная фация представлена серыми и темно-серыми аргиллитами и алевролитами со слабой горизонтальной или линзовидной слоистостью. В этих породах почти полностью отсутствуют растительные остатки, но есть фауна пелеципод, гастропод и остракод.

Фация прибрежного мелководья широко распространена в верхах аккудукской, ашлярикской и низах карагандинской свит. Представлена она частым переслаиванием тонких прослоев песчаных и глинистых пород, имеющих мелкую, но разнообразную слоистость, следы взмучиваний и размывов. Эти породы иногда называют «алевролитами переслаивания».

Фация пляжей и отмелей незначительно развита в ашлярикской свите, а также в низах карагандинской. К ней относятся мелкозернистые песчаники и алевролиты с четкой и разнообразной слоистостью, лишенные фаунистических остатков. Для этого типа фаций характерна плохая сортировка материала и большое количество растительного детрита.

Фация баров или пересыпей, наиболее характерная для средней части ашлярикской свиты, представлена мелкозернистыми, обычно известковистыми песчаниками с неравномерной горизонтальной слоистостью и хорошей сортировкой материала. Обильная брахиоподовая фауна часто встречается в виде обломков.

Монографическое описание континентальных отложений карбона Карагандинского бассейна дано Т.А. Ишиной, В. В. Копериной и Н.В. Ренгартен, которыми выделены следующие группы фаций: озерные, болотные, речные, дельтовые и сухих равнин.

Озерные фации наиболее широко распространены в долинской и тентекской свитах. В. В. Коперина различает фацию застойных озер и фацию открытых озер. К фации застойных озер относятся серые и темно-серые аргиллиты и алевролиты с горизонтальной, реже косой слоистостью и обилием растительного материала. Фация открытых озер представлена хорошо отсортированными, обычно мелкозернистыми песчаниками и алевролитами с большим количеством растительного детрита. Слоистость пород разнообразная, преимущественно горизонтальная и косая.

Болотные фации, в основном развитые в ашлярикской, карагандинской, долинской и тентекской свитах, представлены углями и углистыми породами, а также породами кровли и почвы угольных пластов. Для аргиллитов кровли и почвы характерен темно-серый цвет, отсутствие слоистости и обилие растительного материала (остатки корней стигмарий и др.). В верховых болотах с повышенной аэрацией торфяника образовались угли, богатые фюзеном, в низинных сильно увлажненных болотах господствовали процессы гелификации.

Речные фации, в основном распространенные в средней части карагандинской свиты, разделяются на фацию русла и фацию поймы. К русловым образованиям относятся разнозернистые песчаники, лишенные фауны, но с большим количеством растительных остатков. Сортировка и окатанность обломочного материала слабая, слоистость обычно косая. На подстилающих породах они часто лежат с размывом. Пойменная фация, распространенная значительно меньше, чем русловая, характеризуется частым переслаиванием песчаных и глинистых пород, горизонтальной слоистостью и обилием растительных остатков.

Дельтовые фации незначительно распространены в верхних угленосных свитах и весьма близки к речным фациям. От последних -они отличаются большим площадным развитием и иным распределением обломочного материала в разрезе.

Фации сухих равнин наиболее развиты в надкарагандинской и шаханской свитах и меньше в верхах карагандинской и тентекской свит, а также в долинской свите. К этому типу фаций В.В. Koпeрина относит отложения делювиальных шлейфов, временных потоков и пересыхающих озер.

Отложения сухих равнин представлены зеленовато-серыми, реже красно-бурыми аргиллитами, алевролитами и тонкими песчаниками, практически лишенными органических остатков. Для них характерно почти полное отсутствие слоистости, очень плохая отсортированность обломочного материала и наличие конкреций преимущественно кальцитового состава. Образование этих отложений происходило в условиях резкого уменьшения влажности климата.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна