Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Консеквентные тела в осадочных отложениях центральной части Туранской плиты и их происхождение

ВАК РФ 04.00.21, Литология

Автореферат диссертации по теме "Консеквентные тела в осадочных отложениях центральной части Туранской плиты и их происхождение"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ 'Г и 4 ИНСТИТУТ

2 7 ЯПЗ 1957

УДК: 552.14:551.43.626(575.15) На правах рукописи

РЕЙМОВ Марат Расбергеновнч

КОНСЕКВЕНТНЫЕ ТЕЛА В ОСАДОЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ТУРАНСКОЙ ПЛИТЫ И ИХ ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Специальность -04.00.21 - литология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва, 1996 г.

Работа выполнена в Лаборатории литологии и геохимии осадочных бассейнов Геологического института РАН

Научный руководитель: *

академик РАЕН, доктор геолого-минералогических наук, профессор В.Н.ХОЛОДОВ

Официальные оппоненты: чден.-корр. РАЕН, доктор геолого-минералогических наук В.И.Виноградов (ГИН РАН) кандидат геолого-минералогических наук Б.А.Богатырев (ИГЕМ РАН) Ведущая организация: кафедра литологии и морской геологии МГУ им. М.ВЛомоносова

С диссертацией можно ознакомиться в библиотекеОГТиГ РАН по адресу: 109017, Старомонетный пер., д. 35.

Защита состоится *30» _ 1997 часов

на заседании Специализированного Совета Д.002.51.01 при Геологическом нституте РАН, по адресу: 109017, Москва, Пыжевский пер., д.7.

•зо

часов

Автореферат разослан 1996 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, доктор геол.-мин. наук

Введение. Общая характеристика работы.

Актуальность работы. В осадочном чехле центральной части Туранской платформы широким распространением пользуются разнообразные консеквентные образования -карбонатные столбы, кяастические (нептунические) дайки и железисто-кремнистые трубо-подобные тела.

Все эти текстуры пространственно тесно связаны с различными полезными ископаемыми - стратиформными осадочными железными рудами, ураново-редкометальными месторождениями и залежами газообразных и жидких углеводород-^йэрмирование экзотических консеквентных тел в осадочном чехле определяется тектоническим развитием района, а также всем ходом осадочного процесса и особенно реализацией его самых поздних стадий - стадий диагенеза и катагенеза.

Однако, происхождение секущих теп в осадочном чехле Туранской плиты до сих пор оставалось неясным; естественно, что остались нерешенными многие аспекты происхождения связанных с ними полезных ископаемых. Изучение же механизма их образовать позволяет пролить свет как на историю развития Туранской плиты, так и на весь ход осадочного породо- и рудообразования в этом регионе.

Цель работы. Целью настоящей работы является изучение происхождения консеквентных тел в ыезозойско-кайнозонских отложениях Приаралья.

В связи с этим выдвигаются следующие задачи:

- анализ тектоники, стратиграфии, гидрогеологии и истории геологического развития центральной части Туранской плиты;

- исследование вещественного состава, морфологии и взаимоотношения с вметающими осадочными толщами карбонатных столбов, кластических даек и железисто-кремнистых трубоподобных теп, развитых в палеогеновых отложениях Северного Приа-р:шья;

- сравнительное исследование железисто-кремнистых трубоподобных тел в верхнемеловых отложениях Южного Приаралья и сходных с ними образовании Северного Приаралья.

Научная новизна. В работе сделана первая попытка типизировать различные консеквентные тела, залегающие в осадочном чехле центральной части Туранской плиты; Чюди них предлагается различать карбонатные столбы, кяастические дайки и железисто-кремнистые трубоподобные тела.

Существенно детализированы представления о вещественном составе и формах залегания карбонатных столбов, кластических даек и железисто-кремнистых трубоподобных тел в олигоцене Северного Приаралья.

Впервые проведено сравнение железисто-кремнистых трубоподобных тел, залегающих в среднеолигоценовых отложениях Северного Приаралья, с аналогичными тела> ми е верхнемеловых толщах Южного Приаралья.

Опираясь на анализ стратиграфии, тектоники, гидрогеологии и гидрохимии, а также истории геологического развития центральной части Туранской плиты, сделана попытка оценить рудогенерирующие способности осадочного чехла и фундамента в разных ее частях.

Обосновываются и разрабатываются новые генетические концепции образования карбонатных столбов, пластических даек и жеяезисгго-кргмцистых тубоподобных образо-. ваний.

Практическое знамение работы. Разработка представлений.о происхождении консеквентных, тел в осадочном чехле Туранской плиты позволяет расширить и углубить представления о процессах, реализующихся в пределах молодых платформ, и, в частности, проблем нефтегазообразования, а также условий формирования металлоносных рассолов и кремнекислых гидротерм. . ■ ■>

Выдвигаемая гипотеза формирования карбонатных столбов предполагает поступление термальных углекислых растворов из фундамента платформы. За пределами изученного района с карбонатными песчаниками мелового возраста связана сульфидная, а также урановая минерализация и многочисленные битумопроявяения.

Модель образования кластических даек определяет сочетание сейсмических толчков, образование зияющих трещин, заполнение их вышележащим песчаным материалом и гидротермального подтока кремнезема по разломам, возможно также из фундамента.

Гипотеза образования железисто-кремнистых трубоподобных тел отвергает определяющее влияние гидротермальных или элизионных вод на железорудный процесс и позволяет рассматривать формирование многочисленных среднеолигоценовых и верхнемеловых залежей железных руд Приаралья как типичные следствия осадкообразования в условиях гумидных зон и выветривания обогащенных железом основных магматических пород.

Защищаемые положения

1. Среди консеквентных тел, залегающих в осадочном чехле центральной части Туранской плиты, по закономерностям распространения выделяются три различные группы: карбонатные столбы, кластические дайки и железисто-кремнистые трубоподобные тела. Кароонатные столбы широко развиты в южных и юго-западных, наиболее активизированных, районах Туранской плиты, прилегающих к поднятиям Тянь-Шаня. Кластические дайки и железисто-кремнистые трубоподобные тела локализованы в северных, наиболее пассивных районах плиты, тяготеющих к Уралу и Казахской складчатой стране.

2. Песчано-карбонатные столбы в меловых и палеогеновых отложениях осадочного чехла представляют собой результат деятельности восходящих углекислых терм, по-видимому, приносивших из фундамента растворенные карбонаты и разгружавшихся в заполненном вадозными водами поровом пространстве песчаных пластов. Падение скорости движения потока и уменьшение растворенного карбоната приводило к переходу цилиндрических форм в скопления мелких пёсчано-карбонатных конкреций.

3. Кластические дайки гасаранской свиты (?!%) представляют собой, в основном, нептунические образования. Они образовались в результате землетрясений, сформировавших зияющие трещины в субстрате, последующего заполнения их вышележащим песком саксаулъской свиты (Рз'зк) и завершающей цементации рыхлого материала гидротермальным кремнеземом.

4.Железисто-кремткггые трубоподобные тела следует рассматривать как составные части железорудных залежей верхнемелового и среднеолигоцепового времени. Они образовались в результате захоронения в болотах стволов деревьев "на корню", разложения древесины при воздействии кислорода и образования сидеритового футляра-конкреции. Полное исчезновение древесины с последующим заполнением полости обломочным песчаным материалом, окисление сидерита, переход железа в гидрооксидные формы и, наконец, препарирование цилиндрического тела эрозией завершили процесс их формирования. Возможность дополнительного поступления гидротермального кремнезема в этом случае остается под сомнением.

Фактический материал. Материал для диссертации был собран автором во время полевых сезонов 1992-93 гг. В течение 1992 года были изучены карбонатные столбы, кремнистые кластические дайки и железисто-кремнистые трубоподобные тепа Северного Приаралья. В 1993 году был собран фактический материал, характеризующий железисто-кремнистые трубоподобные тела и железорудные залежи верхнемеловых отложений Южного Приаралья, а также керны параметрических скважин Амударьинской впадины (месторождения Ачак и Кырк-Куи). Всего было отобрано свыше 100 образцов горных пород.

В лабораториях ГГП "Кызылтепегеология" (Ташкент) и Геологического института РАН было выполнено свыше 30 инструментальных нейтронно-активационных анализов, 4(1 рентгеноспектральных и около 60 количественных спектральных анализов. Кроме того, в химической лаборатории ГИН РАН произведено 7 силикатных и 10 полных карбонатных анализов горных пород, в рентгеновской лаборатории ГИН РАН сделано 10 рентген-днфрактометрических анализов, а несколько минералов кремния было проанализировано в лаборатории электронной микроскопии ИГЕМ РАН.

В процессе подготовки диссертантом было просмотрено и описано свыше 100 прозрачных шлифов, а в Фондах Геолкома, МГУ и ГАНГ им. И.М.Губкина произведено обобщение большого количества производственных отчетов.

Апробация работы. Материалы исследования обсуждались на Международном совещании: "Геохимия экзогенно-эпигенетического и гидротермально-осадочного рудооб-разсвания" в Москве (22-23 января 1992 г.), на совещании профессорско-преподавательского состава Каракалпакского Гос.Университета (5-10 апреля 1993 г.), а также на заседаниях Лаборатории геохимии осадочного процесса ГИН РАН. По теме диссертации автором самостоятельно и в соавторстве с другими исследователями в журналах "Доклады РАН", "Литология и полезные ископаемые", "Вестник Каракалпакского отделения АН РУз" опубликовано 5 печатных работ.

нош юного текста, 27 фигур и 3 таблицы; она состоит из "Введения", 5 глав и "Заключения". Список использованной литературы содержит 163 наименований, в том числе 32 работы иностранных авторов.

Благодарности. Автор считает своим приятным долгом поблагодарить коллектив бывшей Лаборатории геохимии осадочного процесса Геологического института РАН, создавшей все необходимые условия для выполнения и завершения настоящего исследования. В своей многолетней работе автор постоянно пользовался помощью и поддержкой своего руководителя - академика РАЕН, доктора геол.-мин. наук, профессора В.Н.Холодова.

В процессе обработки материала и написания рукописи неоценимую помощь диссертанту оказывали доктора геол.-мин. наук Л.Е.Штеренберг и Г.Ю.Бутузова, а также кандидаты геол.-мин. наук Ю.О.Гаврилов, Р.К.Пауль и Р.И.Недумов. При решении многих вопросов полезные советы были получеиы от докторов геол.-мин. наук И.М.Варенцова и Б.П.Золоторева, а также канд. геол.-мин. наук И.А.Ковдратьевой.

При подготовке демонстрационной графики большую помощь диссертанту оказали сотрудники картбюро ГИН РАН - Н.К.Мирская и Е.И.Пятигорская.

Всем этим сотрудникам диссертант выражает свою глубокую признательность.

Содержание работы.

Глава I. Закономерности распределения консеквентных тел в центральной части Ту-

ранской шипы.

В центральной части Туранской плиты, на территории Амударьинской, Североустюртской и Челкарской впадин и на прилегающих к ним с востока поднятиях широким развитием пользуются разнообразные секущие или консеквентные тела: карбонатные столбы, кластические дайки и железисто-кремнистые трубоподобные тела.

Карбонатные столбы и газонефтяные местонахождения распространены в пределах центральной и западной части ТуранскоВ платформы. Кластические дайки, железисто-кремнистые трубы и связанные с ними железорудные залежи четко тяготеют к северным районам Приаралья и Тургайского. прогиба, локализуясь в непосредственной близости от систем затухающих складок Южного Урала.

Такая особенность распределения консеквентных тел в чехле платформы требует сьоего генетического объяснения. Этой проблеме посвящены последующие главы диссертационной работы.

Глава'2. Геолого-тектоническое строение фундамента центральной части Туранской плиты.

Фундамент Туранской плиты сложен смятыми в складки, прорванными интрузиями, метаморфизованными вулканогенно-осадочными породами докембрия и палеозоя; они были детально описаны в работах О.М.Борисова, И.Х.Хамрабаева, А.К.Бухарина, В И.Троицкого, А.М.Акрамходжаева, М.И.Варенцова, Р.Г.Гарецкого, Н.А.Крылова, А.ИЛетавииа, А.К.Мальцевой и особенно А.А.Бакирова, В.С-Князева, П.В.Флоренского и др.

В породах фундамента широко проявились самые разнообразные процессы метаморфизма. Особенно ярко здесь был выражен региональный метаморфизм, на фоне которого проявились локальные явления - контактный метаморфизм, динамометаморфизм и диафторез.

Интенсивность метаморфизма пепрерывно увеличивается с возрастом пород; при переходе от палеозойских пород к докембрийским мусковит-хлоритовая субфация уступает место биотит-хлоритовой субфации зеленых сланцев, эпидот-амфиболитовой, а даже собственно амфиболитовой фации.

Развитие регионального метаморфизма связано с тектоно-магматическими этапами, распадающимися на несколько циклов: докембрийский,каледонский, раинегерцинский и позднегерцияский.

• Интенсивность регионального метаморфизма пород фундамента тесно связано с геологической историей района.

В строении фундамента Туранской плиты огромную роль играют тектонические нарушения, определившие не только конфигурацию ее тектонических элементов, но и всю историю ее геологического развития. Особо выделяются две системы разломов - субмери-дианальная (Урало-Герирудская) и субширотная (Мангышлакско-Тяньшаньская), которые по степени метаморфизма фундамента делят регион на две области. Северо-восточная (Лрало-Тяньшаньская) отличается высокой степенью метаморфизма, а юго-западная (Устюртско-Каракумская) - неметаморфизованная или слабометаморфизованная.

По расположению основных тектонических структурных элементов платформы эти области также отличаются друг от друга. В Устюртско-Каракумской области глубокого погружения фундамента преобладают крупные впадины, локально осложненные относительно небольшими поднятиями. В прогибах мощность чехла достигает 10-15 км, тогда как на сводах и погребенных выступах она сокращается до 2 -Зкм. "

В Арало-Тяньшаньской области глубина современного залегания фундамента редко превышает 2-2,3 км; во многих районах он слагает поднятия и выходит на дневную поверхность.

Глава 3. Лктолого-сгратиграфические особенности строения осадочного чехла центральной части Туранской плиты.

Особенности строения осадочного чехла Туранской плиты, детально описанные в работах А.Л.Яншина, К.Машрыкова. Б.В.Порфирьева. Л.Н.Киреевой, Т.Р.Розыевой, Ю.Г.Чельцова, И.Г.Гринберга, В.Г.Сухотина, З.Е.Булекбаева, Р.Г.Гарецкого, И.Е.Дальяна, И.Г.Печенкина и др. исследователей, тесно связаны с тектоническим строением региона. По фациаяыю-литологическим особенностям и мощности разрезов чехла резко различаются Успортско-Каракумская и Арало-Тяньшаньская зоны, разделенные меж.ду собой Урало-Герирудской и Мангышлакско-Тяньшаньской системой разломов.

Наиболее полно чехол Туранской платформы представлен в Устюртско-Каракумской зоне, где он описан на примере пяти разрезов, построенных по литературным данным с частичным использованием собственного материала.

Три разреза расположены на юге Устюртско-Каракумской зоны, в пределах Мур-габской впадины (скважины Мары-Байрамалийсюго района), в восточной части Цент-рально-Амударьинской ступени (скв. 2 газового месторождения Западный Ачак) и в центральной части Каракумского свода (скв. 5 газового месторождения Кырк-Куи).

В основании осадочного чехла в Западном Ачаке вскрыта толща пермско-триасовых отложепий промежуточного комплекса, представленная чередованием пластов мелко- и крупнокристаллических цеолититов, сцементированных пелитоморфным карбо-натно-цеолитовым цементом; мощность толщи достигает 400-450 м.

Юрские отложения пользуются широким распространением; в них фиксируются переходы от угленосных континентальных фаций к фациям озер и далее к морским звапо-ритовым скоплениям. В нижней части юрских отложений очень большим распространением пользуются залежи углей. Мощность юры здесь достигает 1500-2000 м.

Меловые отложения южных разрезов представлены красноцветными и пестроцвет-ными толщами, эвапоритовыми отложениями, угленосными глинами, глауконитовыми песч аниками и фосфоритами. Мощность - 2000-2500м.

Палеоген-неогеновые отложения южной части Амударьинской депрессии развиты чрезвычайно широко. Палеоген слагается морскими карбонатно-глинистыми глауконито-выми и фосфоритоносными фациями. Неоген представлен континентальными красно-цветными фациями, фациями солоноватоводных озер и дельтовыми грубообломочными ф щиями предгорий. Их мощность достигает 2500-3000 м.

Северные разрезы, расположенные в Североустюртском и Челкарском прогибах, существенно отличаются как по фациальному составу, так и по мощности.

Из разреза юры выпадают эвапоритовые фации; мощность ее почти вдвое сокращается. Особенно трансформируется нижняя юра, отдельные части которой полностью выклиниваются. Суммарная мощность юрских отложений здесь не превышает 600-700 м.

Меловые отложения на севере плиты представлены континентальными пестро-цветными и красноцветнымн толщами, в которых, однако, также нацело отсутствуют эва-пориты. Характерно, что морские фации верхнего мела в основном сохраняют особенности своего фациального облика. Суммарная мощность меловых отложений падает до 1500-2000 м.

В палеоген-неогене общий характер фациальных изменений сохраняется, но возрастает неполнота разреза. В результате кратковременных поднятий из него "Кидают в;1жные стратиграфические элементы, такие как, палеоцен, часть миоцена, плиоцен. Мощность уменьшается до 700-1000 м.

Обобщая описанный выше фактический материал, можно сказать, что в истории формирования чехла Туранской плиты намечаются два активных тектонических этапа, соответствующих юрскому и палеоген-неогеновому периодам, и один стабильный, охватывающий мел.

В эпоху активного тектонического развития южная часть Устюрт ско-Каракумской зоны активно погружалась и здесь накапливались

мощные толщи осадочных отложений. В северных разрезах той же зоны, т.е. в Североустюртской впадине и в Челкарском прогибе, поднятия нарушали нормальное геологическое развитие бассейнов седиментации и осадконакопление часто прерывалось или шло замедленными темпами.

Расположенная восточнее Арало-Тяньшаньская зона отличается от Устюртско-Каракумской зоны тем, что в ней нисходящие тектонические движения были еще более замедлены. Здесь чаще, чем в смежных прогибах, происходили поднятия и прерывалось осадконакопление в конечных водоемах стока. Эта зона на протяжении всего мезозойско-кайнозойского этапа развития была приподнята и временами служила питающей провинцией для смежных опускавшихся прогибов.

Береговые пинии некоторых юрских и меловых палеоводоемов совпадают с границами между Арало-Тяньшаньской и Устюртско-Каракумской зонами, в свою очередь определявшимися расположением глубинных разломов.

Глава 4. Гидрогеология и возможные источники вещества при формировании консеквентных тел в чехле Тураиской плиты.

Гидрогеологические особенности центральной части Туранской плиты были рассмотрены в многочисленных трудах Г.Х.Дикинштейна, Я.А.Ходжакулиева, А.А.Карцева, В.Н.Корценштейца, Р.И.Гольштейна, ЛА.Абуковой, В.А.Кудряхова, С.Б.Вагина, В.И.Якуценко, В.Б.Торганова, Г.Е.Айренштата, В.Г.Николаева, И.Б.Дальяна, Д.И.Павлова, А.В.Липаевой и многих других исследователей.

Было установлено, что в южной части платформы четко выделяется Амударьинскй артезианский бассейн, на севере - Североустюртская впадина и Челкарский прогиб. Они резко отличаются по составу и гидродинамике подземных вод.

Амударьинский нефтегазоносный бассейн представляет собой типичную и очень мошную элизионную систему, в водоносных комплексах которой сосредоточены большие массы металлоносных термальных рассолов.

Юрский водоносный комплекс этой структуры содержит хлоркальцевые и хлор-натриевые рассолы с минерализацией до 500 г/литр; их температура достигает 190°С и они резко обогащены железом, барием, стронцием, свинцом, и галогенами. Пространственно и генетически рассолы связаны с юрскими эвапоритами.

Так как мощность осадочного чехла в АмударЬинской впадине достигает 7-10 км и в глубинах господствуют аномально-высокие пластовые давления (АВПД), термальные рассолы отжимаются от центра к ее периферии; это наглядно подтверждает гидродинамическая схема юрского водоносного комплекса, составленная Я.А.Ходжакулиевым.

Р.И.Гольштейн установил, что металлоносные рассолы этого региона выжимаются на дневную поверхность в районе Урало-Герирудской системы разломов и Серных бугров.

В меловом и палеоценовом водоносных комплексах минерализация вод уменьшается и, соответственно, падают пластовые давления. В верхних водоносных этажах господствуют слабо минерализованные инфильтрационные воды сульфатно-гидрокарбонатного типа.

К северу от Амударьинской впадины в пределах Североустюртской впадины и Челкарского прогиба гидрогеологическая ситуация резко меняется. Весьма небольшие мощности осадочного чехла (2,5-3,0 км) здесь резко снижают пластовые давления флюидов, водоносные комплексы часто сливаются и приобретают весьма неопределенные границ! .1.

Отсутствие в осадочном чехле этих впадин эвапоритовых толщ и весьма ограниченное распространение слабо нагретых хлоркальциевых рассолов, связанных исключительно с юрскими водоносными отложениями, не позволяют рассматривать северные бассейны в качестве источников железа и кремния при образовании железисто-кремнистых трубоподобньи тел.

Налицо ярко выраженное несоответствие: главные источники гидротермального жзиеза расположены в южной части региона (Амударьинская впадина), а железисто-кремнистые трубоподобные тела самым широким распространением пользуются на севере, вблизи от Североустюртской впадины и Челкарского прогиба, в Приаралье.

Глава 5. Закономерности размещения, вещественный состав и происхождения консеквентных тел в осадочных толщах Приаральа.

Закономерности размещения, морфология, вещественный состав и происхождение карбонатных столбов, пластических даек и железисто-кремнистых трубоподобных тел существенно различаются между собой.

Песчамо-карбошитпле столбы

Карбонатные столбы представляют собой участки пластов рыхлого песка, плотно сцементированные карбонатным цементом. Они обычно резко секут напластование, имеют цилиндрическую, грибовидную и глыбоподобную форму, иногда неоднократно повторяются на разных литологических уровнях, в пределах которых развиты проницаемые песчано-алевритовые породы. Текстуры этого типа в Западной Туркмении были описаны в работах К.П.Калицкого, П.П.Иванчука, В.Н.Холодова, в Кызыл-Кумах - в трудах В.Н.Щеточкина, Е.А.Головина, Г.А.Машковцева, Я.М.Кислякова, С.Ф.Винокурова, В.В.Меньшикова и др.

Морфологическое и географическое описание карбонатных столбов Западной Европы, Америки, Африки и Азии выполнепо в монографии Л.Ш.Давиташвшш и К.Захариевой-КоЕачевой.

Автором диссертационной работы карбонатные столбы были изучены в центральной части Северного Приаралья, на южном крыле Жаксыбуташской антиклинали. Здесь, в области развития песчаников и песков саксаульской свиты (Р г^к), в зоне пересечения днух разломов, обнажаются два крупных останца, сложенные плотными карбонатными песчаниками. Останцы резко выделяются на фоне пологого рельефа; их высота достигает 7-8 м, а ширина - 1,5-2,0 м. Карбонатные песчаники слагаются огромным количеством мелких конкреций, размеры которых колеблются от 3-4 до 1,0-1,5 см в поперечнике; эти конкреции слипаются вместе, образуя своеобразную "виноградовидную" текстуру. Характерно, что центральные части останцов обычно бывают сложены крупными песчаными конкрециями, тогда как периферические зоны слагаются их мелкими разновидно-ст ями.

Карбонатные породы, слагающие конкреции, окрашены в желтовато-серый цвет; под микроскопом видно, что основная 1« масса представлена крупными остроугольными и подугловатыми песчаными обломками кварца, реже - халцедона и полевых шпатов, с редкими включениями глауконита. По составу терригенных компонентов карбонатные песчаники тождественны пескам саксаульской свиты (Р Лк), залегающим примерно на тех же гипсометрических отметках.

Цементом конкреций является минералогически однокомпонентный карбонат -кальцит. Это заключение, сделанное микроскопическим путем, было подтверждено методом прокрашивания открытых шлифов реактивом, содержащим ализарин-рот, красную кровяную соль и соляную кислоту; реакция показала отсутствие доломита. К этому же выводу привело исследование протолочек в химлабор атории Геологического института ... РАН, выполненное методом сокращенного карбонатного анализа (аналитик -В.В.Карпушина). Оно показало, что в двух исследованных образцах М$0 полностью отсутствует, а содержание полуторных окислов колеблется в пределах 0,43-0,62%. В результате пересчета полученных анализов было установлено, что в конкрециях нерастворимый остаток (терригенный материал) колеблется от 66,34 до 66,39%, а остальная составляющая в ко.1ичестве 32,86-33,06% отвечает составу СаСОз.

Изучение порошковых рентгенограмм тех же образцов, конкреций, выполненное в ретгеноструктурной лаборатории Геологического института РАН (аналитик -Б.Б. Покровская), подтвердило присутствие кальцита с резко выраженным рефлексами 3.03. 2.281, 1.817 А, особенно характерными для кальцита.

В песчаных конкрециях не обнаружены концентрации сульфидов и других рудных минералов.

Можно предположить, что образование эпигенетических карбонатно-песчаных тел в палеогеновых отложениях Северного Приарапья связано с деятельностью восходящих карбонатных гидротермальных растворов, проникавших из фундамента Туранской плиты в осадочный чехол по разломам и проницаемым зонам.

Столбоподобная форма карбонатных образований, по-видимому, обусловлена особенностью движения восходящих гидротермальных потоков в пористой среде песков, поры которых заполнены вадозными водами. В тех случаях, когда поступление горячих минералообразующих вод из глубин ослабевает, начинают проявлять себя законы коллоидно-дисперсных систем, в результате чего формируется большое количество мелких пес-чано-карбонатных конкреций, слипающихся между собой.

В дальнейшем, эрозия в условиях жаркого аридного климата предохраняет такие скопления карбонатных конкреций от растворения, но высвобождает их из рыхлого песка. Возникают причудливые останцы; они фиксируют на местности участки, наиболее проницаемые для восходящих термальных растворов.

Кластические дайки

Кластические дайки наблюдаются в третичных отложениях во всем Северном При-аралье, но подавляющее большинство их приурочено к глинисто-терригенным толщам «саранской свиты и обнажаются в антиклинальных поднятиях Куяандинской меганти-клинальной зоны.

В пределах Приаралья кластические дайки были описаны в работах Н.А.Северцева, И.Г.Борщева, Н.Г.Киссина, А.Н.Замятина, О.С.Вялова, А.Л.Яншина, В Ф.Самсонова, Р.Г.Гзрецкого, К.Г.Каледы, А.В.Липаевой, В.Н.Холодова и др. авторов. Сводки по распространению и генезису этих образований в различных частях континентального блока Земли можно найти в трудах Р.Шрока, Р.Г.Гарецкого,. В.Н.Хсшодова. Многие признаки позволяют рассматривать кластические дайки как полигенные образования, возникающие разными путями, склонные к конвергенции.

В Северном Приаралье на южном крыле Жаксыбуташской антиклинали, входящей в Куландинскую мегантиклинальную зону, в районе горы Жаксыбуташ, нами детально исследовались несколько класгических даек.

К северу от ранее описанных карбонатных столбов субмеридианальный разлом, рассекающий глины тасаранской свиты (РгНз) на расстоянии 1,0-1,5 км, трассируется целой системой класгических даек. Особенно четко выделяются три крупные кластические д'.шки, кулисообразно сменяющие друг друга в направлении с юго-запада на северо-восток. Каждая более северная дайка сдвинута по отношению к предыдущей на северо-з<:пад.

Мощность даек обычно не превышает 1,5-2,5 м; только на отдельных участках она достигает 5,0-6,0 м. Азимуты простирания даек колеблются в пределах 310-335°, что соответствует направлению большинства субмеридианальных нарушений региона.

Морфологически они представляют собой пластово-линзовидные тела, четко контролируемые разрывными нарушениями и почти вертикально залегающие в глинистых отложениях тасаранской свиты (¿'гНя). Оии слагаются плотными светло-серыми кремнистыми песчаниками, чрезвычайно устойчивыми по отношению к процессу выветривания. Вследствие прочности слагающих их пород система даек часто выделяется в рельефе в виде своеобразных "каменных стен".

Под микроскопом видно, что кластические дайки слагаются олигомиктовым кварцевым песчаником, состоящим из полуокатанных и окатаннных обломков кварца, размеры которых колеблются от 0,15 до 1,23 мм в диаметре; преобладающая часть зерен имеет размер от 0,25 до 0,50 мм .

Значительно реже среди кварцевых обломков встречаются терригенные зерна халцедона, серицита, сильно разложенные включения полевых шпатов и редкие зерна аути-

генного глауконита. По составу терригенных компонентов порода чрезвычайно сходна с песками вышележащей саксаульской свиты (РЛк). Предыдущие исследователи (Р.Г.Гарецкий, В.Ф.Самсонов) отмечали, что песчаники, слагающие тела даек, содержат определяющую фауну саксаульского века.

Песчаники кластических даек сцементированы кремнисто-силикатным , иногда сильно железистым цементом. Анализ химического состава, выполненный в химдабора-тории ГИН РАН (аналитик - НЛ.Калащникова), показал, что в них резко преобладает БЮз, количество которого колеблется от 92,32 до 95,89%. Несомненно, основная часть БЮз формируется за счет зерен кварца, но наряду с ним некоторое количество кремнекис-лоты входит в состав цемента.

В цементе присутствует также большое количества окмсного (0,54-2,77%) и закис-ного железа. Кроме того, в породе обнаруживается некоторое количество "ПОг, МпО, щелочных и щелочно-земельных элементов, а также Р2О5 И воды.

Под мшфоскопом видно, что главным носителем бурой окраски в породе являются гидроксиды железа - гетиг и гидрогетит. Цемент песчаника обладает крустификационной стуктурой; обломочные зерна кварца и других минерадов, как правило, окружены тонкой кристаллической оторочкой, интерстициониое пространство между обломками заполнено смесью тонкодисперсных минералов и опалом С-Т.

Исследование образцов кремнистого песчаника из даек с помощью аналитической просвечивающей электронной микроскопии на приборе ХЕМ-ЮО, оснащенном аналитической энергодисперсиошюй приставкой "КЕВЕКС" (диапазон от № до Ц) показали, что крустификационные каемки вокруг терригенных зерен сложены минералом - тридимитом; здесь же присутствует хлорит (Холодов и др.).:

Очевидно, что после заполнения трещин рыхлым терригенным материалом, он был "проработан" щелочным гидротермальным раствором, отложившим в порах песка хлорит и кремнезем.

Итак, формирование кластических даек тасаранской свиты (Рг%) Северного При-аралья происходило в три, несколько разрозненных во времени, этапа:

- Вначале землетрясения, происходившие на дне саксаульского моря, привели к образованию зияющих трещин и разломов, в которые заплывали насыщенные водой пески саксаульской свиты.

- Последующий подток гидротермальных растворов из глубин по разломам в осадочном чехле и фундаменте, приповерхностным выражением которых являлись нептуни-ческие дайки, привел к образованию аутигенного кремнисто-железистого цемента.

- И, наконец, эрозия, связанная с работой временных потоков аридной зоны, а так»се бурное эоловое выдувание уничтожили верхнюю часть палеогеновых отложений, обнажая плотно сцементированные дайки в виде своеобразных "каменных стен''.

Железисто-кремнистые трубоподобные тела

Железисто-кремнистые трубоподобные тела в Приаралье были описаны в работах Л Н.Формозовой, С.С.Шульца, А.В.Липаевой, К.Г.Каледы, В.Н.Холодова, М.Р.Рейиова и др. В Западной Туркмении и на полуострове Челекен они бьши изучены К.П.Кадицким, В И.Дворовым, В.Н.Холодовым. Новейшая сводка по этим образованиям, встреченным в р.чзных районах развития осадочных отложений, принадлежит Л.Ш.Давиташвили и К.Захариевой-Ковачевой.

Трубоподобные тела широко распространены в осадочных толщах и характеризуются необычайным разнообразием размеров, форм, минералого-геохимических особенностей, условий залегания, структурной локализации. Поскольку эти показатели варьируют в широких пределах, вопрос об их происхождении в каждом конкретном случае должен. решаться отдельно.

В нашей работе рассматриваются железисто-кремнистые тела Приаралья. Они обычно локализуются на двух стратиграфических уровнях: в Северном Приаралье они р;1звиты в среднеолигоценовых железорудных отложениях, тогда как в Южном Приаралье они находятся в верхнемеловых железорудных толщах. В Северном Приаралье трубоподобные тела были исследованы нами в районе оз. Тунгурук, в пределах южного крыла Жаксыбуташской антиклинали, а также севернее горы Колькарашокы. В Южном Приа-р.шье эти текстуры были описаны в районе Бештюбе, на южном крыле поднятия Султан-Увайс, у оз. Ходжакуль, в районе горы Кокча и в ряде других участков.

Трубоподобные тела Северного и Южного Приаралья чрезвычайно сходны и представляют собой полые трубы и цилиндры, сложенные железистым песчаником. Они имеют высоту 0,5-1,0 м, диаметр 0,15-0,5 м, толщину стенок 1,0-2,5 см. Иногда внутренности цилиндра бывают заполнены песком.

Нередко цилиндрические тела раскрываются в одну сторону ("лопаются"), причем железисто-кремнистые стенки разных труб могут соединяться друг с другом.

Трубоподобные тела часто образуют скопления и лишь редко встречаются одиночные экземпляры. Обычно они тесно связаны с железорудно-песчаными пластами. В Южном Приаралье (холм Бештюбе) можно проследить все переходы от линзовидно-п. истовой залежи бурого железняка, вплоть до образований изолированных железисто-кремнистых теп, отделенных эрозией от осковногЬ рудного тела.

При детальном рассмотрении стенки трубок представляют собой довольно однородный песчаник без всяких следов концентрического строения, плотно сцементированный железисто-кремнистым материалом. Чаще всего песчаник окрашен в темно-серый цвет. Цементом трубоподобных песчаников Северного и Южного Приаралья служит ге-тнт-гидрогетит, содержащий опал.

По размерности, составу и морфологии обломков терригениая часть песчаника, слагающего стенки труб, ничем не отличается от песка, заполняющего внутренние полости :тих образований или разделяющего скопления труб.

И на юге, и на севере Приаралья в трубоподобных образованиях обнаружено самородное железо и характерный дефицит элементов-примесей. В Южном Приаралье внутри трубоподобных тел в некоторых случаях обнаруживаются включения древесных оста псов, имеющих хорошо выраженное клеточное строение и замещенных гидроксидами железа, карбонатами и кремнеземом. Кроме того, в обнажении, расположенном в 400 метрах к юго-востоку от торы Кокча, где был вскрыт

нижний, лежачий бок железорудного пласта, можно видеть, как многочисленные вертикально стоящие трубы в нижней части несколько увеличиваются в диаметре, а затем раздваиваются и растраиваются, копируя образования корневой системы некоторых видов деревьев. В: этом асе направлении, т.е. сверху вниз, несколько меняется состав железисто-кремнистых песчаников; кроме железа и кремнезема в цементе породы получают распространение карбонаты и, в первую очередь - кальцит, а также гипс. ..•;.

Обращаясь к решению вопроса о происхождении железисто-кремнистых трубоподобных тел, следует прежде всего напомнить, что они локализуются в северной части Ту-ранской плиты, в Приаралье, вдали от мощных элизионных систем Амударьинской впадины, генерирующих и разгружающих значительное количество металлоносных рассолов. В то же время, расположенные на севере Устюртская впадина иЧелкарский прогиб вряд ли могли играть роль поставщика гидротермального железа.

К сказанному следует добавить, что признав элизионное происхождение железисто-кремнистых тел в среднеолнгоценовых и верхнемеловых толщах Приаралья, мы должны были бы пересмотреть генезис одновозрастных осадочных железных руд, полоса месторождений которых уходит в Тургайский прогиб и оказывается пространственно связанной с титано-цирконовыми россыпями, бокситами и корами выветривания на основных и ультраосновных магматических массивах Урала и Казахстана.

Все это, наряду с данными о вещественном составе и морфологических особенностях железисто-кремнистых трубоподобных тел, заставляет считать их типичными оса-дочио-диагеветическими Образованиями. Скорее всего они, как это предполагали С.С.Шульц, Л.Ш.Давиташвили и К.Захариева-Ковачева и др. являются законсервированными стволами деревьев, оставшихся "на корню" и оставивших после себя своеобразные футляры-отпечатки. Образование подобных футляров представляется следующим образом (см. рис.).

Пни, оставшиеся после захоронения леса, в условиях торфяного болота, постепенно заносились песчаным материалом. Иловые воды, насыщающие песок, в этих условиях

имеют характеристику типичных вод торфяного болота, способных восстанавливать и растворять железо.

В результате просачивания дождевых и вадозных вод, богатых кислородом, внутрь ствола и в пределах корневой системы в дереве осуществлялась реакция тления: СбНиОб + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О + тепло. Древесина выделяла большое количество СОг, который диффундировал в болотную воду и, соединяясь с рассгворенным Ре+2, образовы-в;ш сидеритовую оболочку. В пределах такого футляра сидерит обычно цементирует песок, вмещающий растительные остатки. В ходе цементации, по-видимому, осуществлялась коррозия кварцевых обломков, а также волевых шпатов и глинистых включений. Возникающий в этом процессе кремнезем мог участвовать в образовании лептохлоритов, а также выделяться в виде опала, заполняющего поры геороды. Одновременно с распространением тления внутри древесных стволов возникали и расширялись полости и каверны; в конечном счете древесина исчезла* а образовавшиеся пространства заполнялись проникавшим сюда'извне песком-плывуном.

Вторая стадия формирования железисто-кремнистых труб была целиком связана с падением уровня грунтовых вод и интенсивным наступлением окислительных условий. Влияние проникающего в пески кислорода, в первую очередь, сказывалось на окислении сидеритового футляра, который постепенно превращался в гетит-гидрогетитово-кремнистый футляр. Гетит-гидрогетитово-кремнистый футляр в окислительных обстанов-ках может служить своеобразной затравкой при реализации железорудного процесса. Покупающие извне воды, приносившие двухвалентное железо, будут его быстро терять в связи с окислением и гидролизом, а накапливающиеся гидроксиды способны создавать своеобразный железорудный ореол вокруг бывших растительных остатков.

По прошествии длительного времени, когда часть железорудных линз и пластов уже окажется вовлечена в тектонические деформации и поднятия, наступает третий этап -этап современного выветривания и эрозии в условиях жаркого аридного климата. В этот этап железорудная залежь разрушается преимущественно механическим путем, образуя железистую взвесь, пески и обломки, рассеивающиеся в зоне гипергенеза. Более устойчивые к выветриванию железисто-кремнистые чехлы препарируются и выделяются в рельефе, а в корневой их части развиваются вторичная карбонатизация и загипсование, связанные с пустынно-почвенными явлениями.

| II III

О]

'.■•.у;«. ,

& ШЗ2 Е§3 Ш4 №

Рис. Схема формирования железисто-кремнистых футляров в условиях болотных ландшафтов.

1,11,1ГГ - стадии образования конкреций-чехлов.

I - уровень грунтовых вод; 2 - кварцевый и кварц-полевошпатовый песок; 3 - древесина; 4 - железисто-кремнистый чехол; 5 - железорудная залежь.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Происхождение кластических даек Северного Привралья // Вестник Каракалпакского отделения АН РУз. 1995. № 1. С. 44-46.

2. Останцы "карбонатных столбов" - индикаторы зон пересечения разломов //ДАН РАН. 1994. Т. 335. № 5. С. 630-633. {совместно с В.Н.Холодовым).

3. Кластнческие дайки Северного Приаралья // Литология и полезн. ископ. 1995. № 2. С. 195-205 (совместно с В.Н.Холодовым и О-А.Донниковой).

4. К проблеме происхождения железисто-кремнистых трубоподобных тел в Приа-радье //Литология и полезн. ископ. 1996. № 5. С. 476-492 (совместно с В.Н.Холодовым).

5. Находки самородного железа в железисто-кремнистых трубах Приаралья их геологическое значение II ДАН РАН (в печати, совместно с В.Н.Холодовьш и Л .Е. Штеренбергом).