Главные особенности геологического строения и истории формирования мезозойско-кайнозойских комплексов

 

Мезозойско-кайнозойские структурно-формационные комплексы (СФК) Казахстана размешаются в системах депрессионных структур, заложенных и сформированных в различные эпохи и в условиях разных тектонических режимов.

В настоящее время широко принято разделение казахстанского мезозойско-кайнозойского формационного разреза на три крупных СФК, или струк­турных яруса: нижний — триасово-юрский активизационныи, средний — мел-палеогеновый платформенный, верхний- позднеолигоценово-четвертичный активизационный (неотектонический). Они отвечают трем этапам альпийс­кой эпохи — ранне-, средне- и позднеальпийскому [10]. Это деление принято и в настоящей работе.

Размещение уранового оруденения в мезозойско-кайнозойских депрес­сионных структурах в значительной мере зависит от положения в геотекто­нических структурах региона, которые существовали в период заложения и развития структурно-тектонических комплексов.

Авторы разделяют представления тех исследователей, которые полагают, что в раннеальпийское время осадконакопление в Казахстанско-Среднеазиатском регионе происходило в нескольких разобщенных структурно-формационных зонах (СФЗ), положение которых контролировалось главными линеаментами Центрально-Азиатского мезозойского орогенного пояса [5, 33]. В рассматриваемом регионе выделяются Убаган-Южно-Торгайская, Каратау-Северо-Тянь-Шаньская, Шу-Илийская, Чингиз-Зайсанская СФЗ.

В составе триасово-юрского СФК выделены четыре основные осадочные формации: пестроцветная молассоидная конгломерат-песчанисто-алевролитовая (Т²₂ —Т²₃) и сероцветная молассоидная угленосная (Т³₃—J²₂), образую­щие горизонтальный ряде сероцветной молассовой песчанисто-конгломератовой формацией (J³₁-J³₂), а также сероцветная терригенно-карбонатная (J₃^1-2). По названным формациям широко развивалась пестроцветная каолинитовая формация кор выветривания (Т²₂,- J₃). Кроме того, локально рас­пространена магматогенная (базальтово-андезитовая) формация, известная в Северном Торгае под названием «туринская серия».

Одной из важнейших особенностей триасово-юрского СФК в регионе является прерывистость распространения его образований, приуроченных к системам впадин или к отдельным впадинам. Триасово-юрские отложения, как и домезозойские образования, среди которых они залегают, отделены от среднеальпийского покрова единой региональной поверхностью несогласия, отражающей продолжительность постюрского стратиграфического перерыва.

Развитие триасово-юрских СФЗ происходило не всегда синхронно и не везде в одинаковом тектоническом режиме, что нашло свое выражение в струк­турно-морфологических различиях раннеальпийских депрессий. Наиболее интенсивные орогенические движения проявились в Шингиз-Зайсанской, Южно-Торгайской зонах и в северной части Каратау-Северо-Тянь-Шаньской зоны в связи с древними системами северо-западных глубинных разло­мов. В этих условиях сформировались системы глубоких контрастных впа­дин, имеющих обычно вид асимметричных линейных грабенов с мощностью компенсационно заполняющих их отложений до 2,5 км и более (Леонтьевская, Мхатовская, Абаевская и др.).

Депрессии другого типа (Нижнеилийская, Джаркентская и др.) располо­жены преимущественно в Шу-Илийской СФЗ, а также в близширотной Тянь-Шаньской подзоне Каратау-Северо-Тянь-Шаньской зоны. Мощность триа­сово-юрских отложений в этих структурах обычно не превышает первые сот­ни метров, и только в Джаркентском прогибе она несколько больше 1000 м. Для них характерен сокращенный разрез отложений с выпадением его верхних частей. В отличие от первых, явно орогенных структур, структуры второго рода, вероятно, сформировались в условиях менее интенсивного суборогенного тектонического режима.

Выделение рассмотренных типов триасово-юрских структур имеет важ­ное металлогеническое значение, поскольку только структуры второго типа благоприятны для формирования ураноугольных месторождений — ведущего рудноформационного типа для нижнего СФК в Юго-Восточном Казахстане.

Важнейшей особенностью триасово-юрских отложений, определяющей возможность формирования в них эпигенетического оруденения, является степень их литификации и метаморфизма углей. Сейчас практически доказа­но, что литификация пород происходила в юре в результате процессов ката­генеза. При этом установлено, что максимальной литификации по существу с полной ликвидацией поровой проницаемости отложений, подвержены по­роды в орогенных СФК и соответствующих депрессионных структурах. Наи­более слабым катагенетическим изменениям с сохранением поровой прони­цаемости подверглись триасово-юрские отложения в структурах Шу-Илийс­кой СФЗ, где размешаются крупнейшие ураноугольные, а также песчанико­вые месторождения. В этой же зоне угольные пласты представлены бурыми разновидностями, испытавшими метаморфизм, как правило, слабой, редко средней стадии (маркиБ_{1- 2} , редко Б₃) в отличие от угольных месторождений других СФЗ, где распространены каменные угли, бесперспективные в отно­шении эпигенетического уранового оруденения.

Первичный литологический облик триасово-юрских отложений отража­ет условия их накопления в резко восстановительных средах. Одной из их особенностей является в целом низкий уровень первичных содержаний ура­на и других элементов, обладающих высокой миграционной способностью в окислительной среде.

Развитие плитных комплексов среднеальпийскогоСФК в Казахстанском регионе происходило преимущественно в трех крупных седиментационных бассейнах — Западно-Сибирском, Туранском и Жонгарском. Формирова­ние платформенного чехла началось на севере и западе региона в конце по­здней юры и далее развивалось с последовательным вовлечением в процес­сы погружения все новых площадей позднеюрской пенепленизированной страны.

В строении рудовмещающего среднего (мел-палеогенового) СФК веду­щая роль принадлежит крупным платформенным депрессионным структу­рам — синеклизам, к которым относятся Прииртышская, Южно-Торгайская, Шу-Сарысуйская, Сырдарьинская и другие впадины Туранской плиты. В Юго-Восточном Казахстане распространены впадины меньших размеров — Балхашская, Лепсинская, Алакольская, Зайсанская.

В раннемеловую эпоху процессы впадинообразования развивались по периферии гигантского мегаподнятия, объединявшего территории современ­ных Казахского щита и Тянь-Шаня. Формировались синеклизы Западно-Сибирской плиты, Торгайского прогиба, Туранской и Таримской плит, Жонгарская впадина. В раннем туроне в результате определенной дифференциа­ции тектонических движений началось формирование Шу-Сарысуйской синеклизы, а в позднем сеноне - палеоцене образовалась система впадин Балхашско-Зайсанской группы, расчленивших Казахстанско-Тянь-Шаньское мегаподнятие на два крупных платформенных массива: Казахский щит и палео-Тянь-Шань. В середине и конце эоцена зародились внутренние впади­ны Тянь-Шаньского и Жонгарского» поднятий.

В платформенный этап в восточной части Туранской плиты в крупных платформенных синеклизах сформировались многослойные разрезы мел-па­леогенового СФК, в которых выделяется несколько осадочно-эрозионных мегациклов, включающих до десяти макроциклов (горизонтов). Благодаря устойчивому развитию обрамления Шу-Сарысуйской и Сырдарьинской впа­дин по типу платформенно-суборогенных поднятий в составе верхнемеловых (отчасти палеоценового) горизонтов в этих структурах чрезвычайно широкое распространение получила континентальная пестроцветная глинисто-гравийно-песчаная формация с исключительно высокой региональной проницае­мостью отложений. Резкое преобладание этих отложении в прибортовых ча­стях впадин обусловило развитие последних по типу артезианских бассейнов с активным сквозным инфильтрационным режимом.

В составе мел-палеогеновых горизонтов широко распространены по­роды сероцветного геохимического типа с относительно повышенными первичными концентрациями урана и ряда сопутствующих элементов, что характеризует эти горизонты как благоприятную среду для эпигенетичес­кого рудообразования со значительными внутренними ресурсами рудного вещества.

При оценке экзогенной рудоносности мезозойско-кайнозойских депрессионных структур исключительно важную роль имеет их положение в региональной неотектонической зональности, сформировавшейся в позднеальпий-ский этап, или «этап новейшей тектоники» («неотектогенеза»). В этот этап образовался верхний — позднеолигоценово-четвертичный активизационный СФК, произошло становление и развитие Тянь-Шаньской орогенной систе­мы, возникла геотектоническая орогенная зональность и оформился совре­менный тектонический облик региона.

На крайнем юге, за пределами Казахстана, располагаются складчатые структуры Средиземноморского подвижного пояса, севернее которого рас­положена новейшая Памиро-Тянь-Шаньская орогенная область, которая раз­деляется на две части: область высокоамплитудного орогена и суборогенную область. Признаками орогена принято считать большие (>2000 м) суммарные амплитуды вертикальных перемещений, значительные (до 5000 м и более) мощности орогенных формаций и высокие значения мощности земной коры (до 50—60 км), а также повышенную сейсмичность и аномально высокий температурный режим [55]. Внешняя граница орогена проводится по наибо­лее напряженной градиентной зоне регионального гравитационного поля, охватывающей Приташкентский, Восточно-Чуйский, Алматинский глубо­кие предгорные прогибы.

К высокоамплитудному орогену с севера прилегает обширная область тек­тонически активизированной части молодой платформы, которая многими исследователями определяется как суборогенная — с умеренными амплиту­дами вертикальных перемещений (500—2000 м) и относительно небольшой мощностью новейших осадков (до 1000 м).

В неотектонический этап сформировался верхний ярус (СФК), основные особенности которого следующие:

1. В строении яруса решающая роль принадлежит красно- и палевоцветным формациям, соответствующим нескольким осадочно-эрозионным мак­роциклам, разделенным в разрезе региональными поверхностями стратигра­фического и углового несогласия: позднеолигоценовой — «предбетпакдалинской», отвечающей стратиграфическому перерыву в 5-9 млн лет, ранне-среднемиоценовой — «предаральской», среднеплиоценовой - «предилийской» (стратиграфический перерыв в 2—2,5 млн лет).

2. Формирование верхнего СФК тесно связано с развитием Тянь-Шаньско-Алтайской орогенной области и происходило в два качественно различных периода: первый, суборогенный, продолжительный (от позднего олигоцена до позднего плиоцена), с умеренным уровнем тектонической активности, накоплением преимущественно красноцветных формаций, и второй, собствен­но орогенный, кратковременный (конец позднего плиоцена — четвертичное время), сопровождавшийся высокоамплитудными глыбовыми поднятиями и образованием высокогорных систем, а также накоплением в основном палевоцветных осадочных формаций.

3. Развитие мезозойско-кайнозойских депрессионных структур в первый период сопровождалось широким участием процессов выветривания в домезозойском обрамлении впадин и длительной химической проработкой пород чехла в условиях инфильтрационного режима артезианских бассейнов с образованием региональных зон грунтового и пластового окисления в ме­ловых и палеогеновых отложениях. Второму периоду свойственны резкая интенсификация гидродинамики пластовых вод, усложнение, а иногда и перестройка структурно-гидрогеологического плана артезианских бас­сейнов.