История формирования бассейна и условия угленакопления Карагандинского угольного бассейна

29.03.2020

Наиболее древние породы, обрамляющие бассейн, образовались в кембрии. В морских условиях в этот период накапливались песчаноглинистые и карбонатно-кремнистые осадки, которые в дальнейшем были превращены в разнообразные кварциты, яшмы и сланцы. Большая мощность осадков и присутствие в их составе вулканогенных пород указывают на существование геосинклинального режима, завершившегося в конце кембрия интенсивным складкообразованием.

В ордовикское время на площади Карагандинского бассейна в подводных условиях происходило излияние лав, тогда как на смежных территориях отлагались только терригенные осадки. Это свидетельствует о наличии активной тектонической зоны, в пределах которой позднее заложился Карагандинский синклинорий. В конце ордовика тектонические движения завершились складчатостью.

В силурийском периоде в условиях неглубокого моря накапливается толща зеленоцветных и пестроцветных осадков. Тектонические движения в конце периода привели к образованию в районе бассейна серии широтных глубинных разломов.

В начале девона в Центральном Казахстане начинается постепенный переход геосинклинального режима к орогенному, продолжавшемуся до конца палеозоя. В этот этап образовался характерный ряд формаций от эффузивно-терригенной (девон), карбонатной (фамен — турне)) до терригенной угленосной и красноцветной соленосной формаций (карбон — пермь). В областях, примыкающих к бассейну с севера, орогенный этап начался несколько раньше, чем в областях к югу от него. К этому времени относится трансгрессия моря, наступавшего с юго-востока, и накопление в прибрежно-морских условиях песчано-галечных осадков. Вдоль северной окраины бассейна происходит подводное излияние лав. Интенсивность вулканических излияний возрастает, и к середине девонского периода они охватывают всю площадь бассейна.

В конце живетского века тектонические движения распространяются к югу от Карагандинского бассейна — в пределы Джунгаро-Балхашской геосинклинали, где возникает Тектурмасский антиклинорий, являющийся передовым ее поднятием. Между этим поднятием и уже консолидированными северными областями Центрального Казахстана возникает широкая зона, испытывавшая интенсивное погружение. Эта зона, сходная по структурному положению и характеру осадков с краевым прогибом, протягивалась на несколько сот километров от Предчингизья (на востоке) до Джезказганской впадины (на западе). Район Карагандинского бассейна располагался в восточной половине краевого прогиба. На большей части бассейна в живетское и франское время формируются красноцветные вулканогенно-осадочные молассы, причем интенсивность вулканических процессов заметно ослабевает. На юго-востоке бассейна в условиях мелкого моря накапливаются песчано-глинистые, реже карбонатные осадки.

В позднефранское время тектонические движения завершаются бретонской фазой складчатости.

В фаменское время началось новое опускание, что привело к обширной морской трансгрессии, охватившей большую часть площади Центрального Казахстана. В бассейне эпиконтинентального типа накапливаются преимущественно карбонатные осадки, лишь вдоль его южной окраины они сменяются прибрежными песчано-глинистыми осадками. Вулканическая деятельность в фаменском веке переместилась в пределы Джунгаро-Балхашской геосинклинали.

Сходные с фаменскими условия продолжали существовать и в турнейское время, в конце которого усиливается поступление терригенного материала и на смену чисто карбонатным осадкам приходят карбонатно-глинистые и глинистые.

На фоне начавшегося общего поднятия территории Центрального Казахстана область краевого прогиба начала испытывать устойчивое погружение, длившееся до конца палеозоя, причем на западе прогиба (Джезказганская впадина) накапливались преимущественно соленосные и меденосные осадки, в средней его части (Тенизская впадина) — красноцветные, а на востоке (Карагандинский бассейн) — угленосные осадки.

Конец турнейского и начало визейского времени характеризуются почти повсеместной регрессией моря и накоплением глинистых осадков теректинских слоев и аккудукской свиты в мелких опресненных лагунах с характерной фауной тонкостворчатых пелеципод и гастропод. В самом начале этого времени в Джунгаро-Балхашской геосинклинали усиливается вулканическая деятельность, в результате чего в разрезе теректинских слоев фиксируется значительное количество обычно тонких горизонтов туфов и туфогенных пород, число которых постепенно уменьшается в низах аккудукской свиты.

К концу аккудукского времени постепенно меняются условия осад-конакопления снова в сторону большего влияния моря, которое трансгрессирует из западных областей краевого прогиба. Это отмечается по смене вверх по разрезу типично лагунных осадков песчано-глинистыми, затем чисто песчаными прибрежно-морскими осадками фаций пляжей, отмелей, барров, прибрежного мелководья и др. В составе фауны основное значение приобретают толстостворчатые брахиоподы. В аккудукское время впервые на описываемой территории происходит кратковременное заболачивание небольших участков, и в разрезе свиты мы находим редкие и тонкие прослои углистых пород. Область максимального прогибания перемещается в восточные районы Карагандинского бассейна. Если на западе, в Тентекском районе, мощность теректинских слоев и аккудукской свиты составляет около 500 м, то в Верхнесокурском районе она достигает 750 м, а в расположенной далее к востоку Ащисуйской синклинали 1300 м. Основным поставщиком обломочного материала служили породы, слагающие Тектурмасский антиклинорий.

Ашлярикское время (конец ранневизейского и средневизейское) характеризуется широким развитием прибрежно-морских фаций с брахиоподовой фауной. Существенную роль начинают играть фации торфяных болот, особенно в восточной половине Карагандинского бассейна, где в разрезе свиты фиксируется более 20 угольных пластов. Осадконакопление происходит циклично. В западном направлении постепенно усиливается влияние открытого моря и интенсивность угленакопления резко снижается. В конце ашлярикского времени существенную роль снова начинают играть лагунные фации, а роль болотных фаций резко снижается, появляются первые представители пресноводной фауны антраконаут. Угленакопление в ашлярикское время охватило почти всю территорию Центрального Казахстана, за исключением его юго-западных районов. Режим торфонакопления характеризуется крайней неустойчивостью и значительным привносом в слабо обводненные проточные болота обломочного материала. Следствием этого явились невыдержанность угольных пластов, очень сложное их строение, высокая зольность угля, аттритовый характер растительного материала, большое количество фюзенизированных компонентов. Преобладало аллохтонное накопление углей.

В целом ашлярикское время соответствует трансгрессивному этапу развития раннекарбонового моря. Область максимального прогибания вновь перемещается к западу. Мощность свиты в Верхнесокурском районе составляет 500 м, а в Тентекском — 600 м. Обломочный материал по-прежнему поступает с юга.

В раннекарагандинское (поздневизейское) время продолжают господствовать лагунные и прибрежно-морские условия, но широкое развитие получают торфяники, особенно в восточной половине Карагандинского бассейна. Море окончательно, хотя и неодновременно, покинуло описываемую территорию. В восточных районах эта смена произошла раньше и резко, в западных — позднее и постепенно, причем в последние море неоднократно возвращалось, что нашло отражение в чередовании горизонтов с морской и пресноводной фауной. Последние горизонты с морской фауной на востоке бассейна встречены над пластом к4, на западе бассейна — над к6 и на расположенном далее к западу Завьяловском месторождении — над пластом к11. Ещезападнее, в пределах Тенизской впадины, морские условия существовали почти до конца карагандинского времени.

Таким образом, в конце визейского и начале намюрского времени фиксируется смена прибрежно-морских условий континентальными и паралические условия угленакопления сменяются лимническими. Осадконакопление происходит в пределах обширной аллювиальной равнины. Широкое развитие получают речные фации, в меньшей степени — озерные. Разнообразную прибрежно-морскую и лагунную фауну сменяет однотипная фауна пресноводных пелеципод — антраконаут.

Более стабильным становится режим осадко- и торфонакопления. Отлагаются выдержанные на больших площадях горизонты песков, менее сложными становятся угольные пласты, многие из них устойчивы и имеют большую мощность. В угле меньше минеральных примесей и аттритового растительного материала. Господствуют автохтонные условия.

Следует отметить, что Г.А. Иванов высказывает другое мнение об условиях угленакопления в карагандинское время. Он не без основания считает, что смена морской фауны солоноватоводной, а затем пресноводной свидетельствует не о регрессии моря, а о постепенном опреснении морского бассейна (подобно Финскому заливу Балтийского моря), что находит отражение в смене прибрежно-морских отложений прибрежно-бассейновыми (а не континентальными, как сейчас принято считать).

В конце карагандинского времени озерные условия преобладают над речными. Впервые в разрезе карбона бассейна фиксируются представители фации сухих равнин — зеленовато-серые неслоистые глинистые осадки, лишенные растительных остатков. Снижается интенсивность торфонакопления, особенно в западных районах бассейна, где в верхней части карагандинской свиты встречаются обычно нерабочие пропластки угля. Еще западнее, в Тенизской впадине в верхах свиты присутствуют пестроцветы. На смену антраконаутам приходят пресноводные ракообразные — филлоподы.

Наибольшее погружение в карагандинское время испытывал юг бассейна, наименьшее — его северные части. Мощность свиты на этих участках равна 800 и 600 м. Область сноса несколько изменяется, и основной материал, по мнению Т.А. Ишиной и Н.В. Ренгартен, поступает с юго-востока и востока. При этом по сравнению с ашлярикским временем в карагандинское время площадь угленакопления в Центральном Казахстане ограничивается только территорией краевого прогиба, хотя интенсивность угленакопления при этом резко возрастает.

Конец намюра — начало среднего карбона (надкарагандинское время), когда в других районах произошла судетская фаза складчатости, знаменуются в Карагандинском бассейне практически полным прекращением промышленного угленакопления, частой сменой условий осадконакопления и широким распространением пестроцветных осадков фаций сухих равнин. Причем аридизация климата особенно четко проявилась в середине и конце надкарагандинского времени. Меньшую роль играют отложения озер и рек с фауной филлопод и остракод. Кратковременное, хотя и довольно частое заболачивание территории привело к образованию многочисленных тонких прослоев угля и углистых пород. Область сноса располагалась к востоку от Карагандинского бассейна. Наиболее интенсивно прогибались юг и запад бассейна.

Долинское время (средний карбон) отличается увлажнением климата, широким развитием песчано-глинистых осадков озерных фаций, в меньшей степени речных и фаций сухих, равнин. Представителями фауны по-прежнему являются филлоподы и остракоды. Интенсивно развиваются торфяники, особенно на площади Карагандинского бассейна. К западу (на Самарском и Завьяловском месторождениях), где возрастает роль фаций сухих равнин, торфонакопление становится менее интенсивным, а в Тенизской впадине прекращается полностью. Долинские пласты отличаются простым строением, относительно небольшой зольностью угля, присутствием крупных фрагментов растений, большим количеством витренизированного вещества. Все это говорит о существовании в долинское время сильно обводненных застойных болот и быстром захоронении торфяников, а также об устойчивости процесса преимущественно автохтонного угленакопления.

В конце долинского времени вновь усиливается вулканическая деятельность в области Джунгаро-Балхашской геосинклинали. Как следствие этого в разрезе свиты на большой площади фиксируется устойчивый горизонт пепловых туфов.

Наибольшее прогибание испытывала территория Карагандинского района бассейна. В Тентекском районе неравномерность прогибания четко фиксируется в резком уменьшении мощности свиты в направлении с юго-востока (560 м) на северо-запад (430 м). Области сноса, по мнению В.В. Копериной, располагались к востоку и отчасти к северу от бассейна.

В начале тентекского времени (конец среднего карбона), судя по характеру фаций, фауны, угленосности и т. п., условия осадконакопления остаются близкими долинским. Тектонические движения на границе среднего и верхнего карбона (астурийская фаза складчатости) обусловили обширный площадной размыв и накопление грубых осадков. Глубина размыва, на значительной площади уничтожившего пласты т4 и частично т3, достигает 50—70 м. Впервые в разрезе бассейна в конгломератах появляется галька изверженных и метаморфических пород. В более западных районах (Тенизская впадина) этот размыв проявился еще сильнее. Господствующее положение начинают занимать фации конусов выноса (грубообломочные породы). Часто в них присутствует примесь вулканогенного материала, а в верхах свиты отмечен устойчивый горизонт пепловых туфов, что говорит об активизации вулканизма в Джунгаро-Балхашской геосинклинали. В конце тентекского времени определенное развитие получают фации озер с фауной филлопод и остракод. Торфонакопление уменьшается как во времени, так и по площади в направлении с востока на запад, где значительное распространение получают фации сухих равнин. В Тентекском районе также в этом направлении выклиниваются почти все угольные пласты. Далее к западу (на Самарском и Завьяловском месторождениях) только в низах свиты присутствуют 2—3 пласта угля.

Режим угленакопления становится неустойчивым; в значительной мере аллохтонный растительный материал отлагается в проточных, обычно сильно обводненных болотах, о чем свидетельствует в целом значительное количество гелифицированного вещества в угле и большое количество аттрита.

Область сноса в основном перемещается к северу, в район Ерментауского антиклинория. Максимум прогиба фиксируется на юге Тентекского района.

В начале шаханского времени (конец каменноугольного периода) на площади Карагандинского бассейна продолжают накапливаться грубые осадки фации конусов выноса с примесью туфогенного материала. В связи с резким усилением аридизации климата их сменяют почти сплошь красноцветные осадки фаций сухих равнин. В более западных районах весь разрез свиты сложен отложениями сухих равнин. Как отзвук вулканической деятельности в пределах Джунгаро-Балхашской геосинклинали в верхах свиты фиксируется устойчивый горизонт пепловых туфов. Угленакопление практически прекращается. Органический мир беден (в низах свиты отмечены редкие горизонты с фауной филлопод и остракод).

Все позднекаменноугольное время характеризуется оживлением тектонического режима как области осадконакопления, так и области сноса, располагавшейся в основном к северу от Карагандинского бассейна.

Осадконакопление, по-видимому, продолжалось и в пермском периоде, хотя в бассейне эти отложения и не сохранились. Были ли пермские осадки здесь угленосными, судить трудно, хотя наличие промышленной угленосности в пермских отложениях Прииртышья и факт обнаружения Ю.В. Дмитровским летом 1965 г. угольных прослоев в нижнепермской кайрактинской свите Тенизской впадины не исключает этого.

В конце перми — начале триаса происходит основное складкообразование (пфальцская фаза), поднятие территории и полное разобщение некогда единой площади угленакопления. Создается система грабенов и горстов, обязанная своим происхождением глыбовым перемещениям жесткого фундамента. Благодаря интенсивному давлению с юга, со стороны передовых поднятий Джунгаро-Балхашской геосинклинали, создается асимметричная структура Карагандинского синклинория. Смятые в складки образования пермокарбона подверглись интенсивной денудации. Особенно сильно размыв проявился в антиклинальных зонах, где осадки почти нацело были смыты. В той или иной степени разрез угленосных отложений сохранился лишь в глубоких депрессиях.

Анализ мощностей и фаций пермокарбона показывает, что прогибание площади осадконакопления происходило неравномерно. Наиболее мощные толщи накапливались в южной части Карагандинского прогиба, обращенной к герцинской геосинклинали, а наименее мощные — в его северной части, тяготеющей к каледонской платформе. На юге прогибание шло быстрее, чем на севере, с чем связан более грубый состав пород в южной части прогиба. Это обусловило асимметричное строение бассейна.

Области максимального прогибания во времени перемещались. В период трансгрессии моря (фамен, турне, большая часть визе) максимум прогибания располагался в западных районах Карагандинского бассейна. В период регрессии моря (начало визе), а также в период накопления мощных континентальных моласс пермокарбона область максимального прогибания перемещалась в восточные части этой площади.

Осадконакопление происходило циклично, и в разрезе карбона выделяются как макроциклы, охватывающие несколько свит, так и микроциклы. Л.Ф. Думлер выделяет два крупных цикла (этапа) карбонового угленакопления: ашлярикско-карагандинский и долинско-тентекский. Эти циклы первого порядка отражают выделяемые геотектонистами колебательные движения такого же порядка. Выделяются также циклы II, III, IV порядков, соответствующие подсвитам, угольным пластам и частям одного пласта (рис. 27).

Границей элементарных циклов (ритмов) в бассейне принято считать угольный пласт. Эти циклы обычно асимметричны, причем наиболее развиты их трансгрессивные части, особенно в ашлярикской свите. Наиболее продуктивны (угленосны) полные циклы мощностью 20—40 м с преобладанием песчаных пород.

Анализ строения угольных пластов указывает на неравномерность режима торфонакопления как в пространстве, так и во времени. Общая закономерность — постепенная стабилизация процесса накопления растительного материала начиная с ашлярикского времени вплоть до начала тентекского, что обусловлено общим снижением направления тектонических процессов и нивелировкой окружающих бассейн поднятий. Все это находит отражение в строении угольных пластов, которое вверх по разрезу упрощается, причем наиболее просто построены пласты верхов долинской и низов тентекской свит. Параллельно упрощается и петрографический состав углей. Если в пластах ашлярикской свиты наблюдается частое чередование многих литотипов, то долинские пласты представлены одним-двумя, редко тремя литотилами. В начале тентекского времени, в астурийскую фазу складчатости, происходит подъем и интенсивный размыв окружающих поднятий, принос в бассейн большого количества обломочного материала, что обусловило крайне неустойчивый режим осадко- и торфонакопления и, как следствие этого, крайне сложное строение угольных пластов большей части тентекской свиты.

Характерна и другая закономерность, касающаяся снижения интенсивности угленакопления в направлении с востока на запад и с юга на север в 1,5—2 раза. В западном направлении возрастала неустойчивость тектонической обстановки осадко- и угленакопления, что сопровождалось расщеплением многих угольных пластов. Еще западнее, в пределах Тенизской впадины, все осадки среднего и верхнего карбона накапливались уже в аридных условиях. Менялись условия угленакопления и в период формирования одного пласта. Обычно неустойчивость режима торфонакопления постепенно возрастала во времени, поэтому наиболее сложно построенными оказались верхние части большинства угольных пластов.

He совсем ясен вопрос о границах площади карбонового осадконакопления. На западе, севере и востоке граница была открыта и Карагандинский бассейн соединялся с общей крупной областью пермокарбонового осадконакопления, какой являлся Центрально-Казахстанский краевой прогиб. В западной части этого прогиба (Тенизская и Джезказганская впадины) осадконакопление происходило более интенсивно, чем в Карагандинском бассейне, а в северной и восточной (Тениз-Коржунколь, Экибастуз) менее интенсивно. В пределах прогиба существовали нередко крупные архипелаги — поставщики обломочного материала. Южная граница площади осадконакопления, очевидно, проходила в 10—30 км к югу от современных контуров бассейна и была близка к северной границе Тектурмасского антиклинория — передового поднятия Джунгаро-Балхашской геосинклинали. В этой сравнительно узкой полосе карбоновые осадки в основном оказались смытыми и сохранились лишь в виде небольших останцов.

После длительного перерыва осадконакопление возобновляется только в конце триаса, причем площадь седиментации значительно сокращается. По-видимому, она ограничивается современной территорией Карагандинского бассейна, представлявшей тогда межгорную впадину. Как и в палеозое, юг этой впадины испытывал интенсивное опускание, сопровождавшееся накоплением грубообломочных осадков большой мощности. Основным поставщиком обломочного материала служили расположенные к югу от бассейна горные сооружения. В меньшем объеме материал (более тонкий) поступал с находящихся к северу холмистых возвышенностей.

Триас-юрское осадконакопление происходило в два этапа. Первый охватывал рэт и лейас, второй — доггер. В рэт-лейасе (саранское время) в зародившейся депрессии накапливаются грубообломочные осадки. Во второй половине лейаса площадь осадконакопления несколько расширяется, а скорость прогибания депрессии резко замедляется, что сопровождается накоплением менее грубых глинистых и алевритовых осадков. С этим периодом связан первый цикл юрского угленакопления. На юге впадины продолжают отлагаться грубообломочные осадки.

В конце лейаса происходят незначительные тектонические движения (древнекиммерийская фаза), начинается новое поднятие областей питания и интенсивное прогибание депрессии. В ней в среднеюрское время накапливаются грубые осадки кумыскудукской свиты, которые с небольшим угловым несогласием налегают на отложения дубовской свиты. Во второй половине доггера (михайловское время) рельеф окружающей впадину территории был в значительной мере уже снивелирован, а скорость тектонических движений ослаблена. Здесь происходило накопление озерных и речных песчано-глинистых осадков. К этому времени относится второй цикл юрского угленакопления. На юге впадины по-прежнему отлагаются более грубые осадки, поступавшие с местных возвышенностей.

Юрские угли относятся к лимническому типу и являются в основном автохтонными. В дубовское время угленакопление происходит в подвижных сильно обводненных застойных болотах, что способствует образованию малозольных клареновых углей, состоящих из крупных растительных фрагментов, часто структурных.

Более сложны условия угленакопления в михайловское время. Растительный материал накапливается в болотах разного типа. Наиболее широко распространены подвижные слабо обводненные застойные болота, в которых формируются малозольные кларено-дюреновые и дюреновые угли с хорошо сохранившимися растительными тканями. В периодически проточных болотах отлагается аттритовый материал с большим количеством минеральных примесей. Довольно значительную роль также играют сильно обводненные болота, существовавшие в дубовское время.

В дубовское время «узел» угленакопления располагается на востоке Верхнесокурского района, а в михайловское — в центре Карагандинского района. Исходным материалом для образования как дубовских, так и михайловских углей, по данным Г. Ковальчук, служат растения одних и тех же групп. Основное значение имеют гинкговые, хвойные и папоротники, второстепенное — цикадовые и хвощи.

К началу позднеюрского времени в связи с новым поднятием территории осадконакопление прекращается. Оживление тектонической деятельности в новокиммерийскую фазу сопровождалось складкообразованием, омоложением герцинских разломов и возникновением ряда дополнительных разрывов обычно небольшой амплитуды, хотя амплитуды некоторых молодых разрывов, особенно на юге бассейна, достигают многих сотен метров. Одним из них является Акжарский разлом.

В течение позднеюрского времени и всего мелового периода происходил континентальный размыв угленосных толщ палеозоя и мезозоя, который закончился к началу палеогена, после чего началось отложение песчано-глинистых осадков кайнозоя.

Неотектонические движения сказались главным образом на изменении гидросети. В частности, имевшее место на юго-западе бассейна поднятие территории сопровождалось изменением течения р. Шерубайнуры.

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