МИНЕРАЛОГИЧНИ И ГЕОХИМИЧНИ ОСОБЕНОСТИ НА НЕОГЕННИ ЕЗЕРНИ СЕДИМЕНТИ В ЧУЙСКА И КУРАЙСКАЯ

В югоизточната част на Горни Алтай, в междинните басейни Чуя и Курай, езера са съществували в целия неоген. Тук, на площ от най-малко 2500 км 2, са широко развити дебели пластове неогенови полифациални озерни отлагания в горната част на Кошагач, Туерик и долните части на бекенските формации, покрити от кватернерни формации. Те излизат на дневната повърхност само в крайните части на депресиите, където са дислоцирани в природата и са ограничени до неотектонични смущения [2 и др.]. Въз основа на резултатите от сондажни картографски кладенци и геофизични проучвания (вертикална електросонда и преходен метод), максималната дебелина на кайнозойските седименти в Чуйската депресия е 1200 m, а непълната дебелина на неогеновите отлагания е 569 m; в Курайската депресия дебелината на кайнозойските пластове е 487 m, а на неогеновите отлагания - 385 m [3, 5]. Дебелината на надлежащите формации на квартала от 27-40 м в централните части на басейните се увеличава към техните страни до 110-150 м.

В крайбрежните части на басейните блатистите, езероните и алувиално-блатните фации на олигоценско-долномиоценската свита Кошагач са свързани с отдавна известни многобройни явления и находища на кафяви въглища [1, 2, 3 и др.] . Междинните слоеве на тези въглища с дебелина от 0,1-0,3 до 8,6 m са изложени от отделни кладенци и в централните части на басейните. Находищата от тухла, експандирана глина и сондажни глини са ограничени до издатините на глини от озерните фации на формациите Кошагач и средния миоцен-средния плиоцен Туерик.

Според Е.В. Devyatkin [2], в междупланинските басейни на Югоизточен Алтай, погребаните неогенови находища могат да съдържат росители от злато, каситерит и други минерали. Според нашите данни [6] съдържанието на злато в неогеновите находища на формациите Туерик и долния Бекен в депресиите Чуя и Курай е 0,003-0,02 ppm, локално е по площ и фрагментарно в участъка и не представлява практически интерес .

В края на осемдесетте години на миналия век отлаганията на формациите Кошагач, Туерик и Бекен в тези басейни бяха разкрити чрез картографиране на кладенци [5], чийто основен материал беше изчерпателно тестван за различни видове анализи. Въз основа на резултатите от минералогичните анализи на шлих и литолого-минералогични проби за първи път е направен опит за предварителна оценка на тези отлагания върху роспира на магнетит, циркон и титанови минерали [9].

В депресията Чуйская, в кладенци 10 (дълбочина 355 м) и 11 (дълбочина 671 м), езерните глини от свитата Туерик се характеризират с нисък добив на тежки фракции минерали (0,23-0,33%). Делът на магнетита и илменита е 50,5%, а съдържанието им е 1,11-1,64 kg/t. При фините песъчливо-глинести глини добивът на тежки фракционни минерали е по-висок (0.78-1.14%).

Тук магнетитът и илменитът съставляват 51,9-57,9% от фракцията и общото им съдържание е
4.48-5.91 кг/т. Утайките от тази свита постоянно, макар и в незначителни количества (части от процент), съдържат циркон, рутил, левкоксен, чието максимално съдържание не надвишава първите стотици ppm.

В депресията Курайская, в кладенци 13 (дълбочина 523 м), 14 (дълбочина 461 м) и 15 (дълбочина 336 м), неогеновата част от участъка на формациите Кошагача и Туерик е представена главно от глинести глини, глинести и глинесто-песъчливи утайки от озерна фация, при които добивът на тежки фракции минерали варира от 0,82 до 2,76%, съдържанието на магнетит е 4,2-69,4% (1,9-26,8 kg/t), цирконът е 1,6-10,3% (0,25- 1,7 kg/t), левкоксен - 3,3-13,5% (0,28-3,75 kg/t). В сравнение с свитата Кошагач, илменитът е малко по-широко разпространен в свитата Туерик, където максималното му съдържание е 18,4% (5,11 кг/т). Истинското съдържание на всички тези минерали обаче трябва да бъде значително по-високо, тъй като се анализира само фракция на алеврит с размер от 0,1-0,01 mm.

В горния плиоцен (долната) част на участъка от Бекенската свита, разкрит в тези басейни от кладенци 10, 11, 13, 14 и 15, най-интересни са глинесто-глинестите финозърнести пясъци, в които добивът на тежки фракция минерали е 1,76-2,78%. Делът на магнетита и илменита в тях е 38,1-57,6% от теглото на тежката фракция, а общото им съдържание е 6,7-12,5 кг/т. Повишеното (до 0,02 g/t) съдържание на злато също е свързано със същите пясъци [6].

Според данните от шихловото вземане на проби от сърцевината на бекенската свита, съдържанието на магнетит в нея варира от първите стотици g/m 3 до 12.47 kg/m 3, а на илменит от първите десетки g/m 3 до 3,8 kg/m 3, като най-високото съдържание също е ограничено до глинесто-глинести финозърнести пясъци. Истинското съдържание на тези минерали трябва да бъде много по-високо, тъй като минералогичното вземане на проби по правило води до систематично подценяване на основните рудни минерали с 10-20%.

Съдържанието на магнетит, илменит, левкоксен и циркон, дадено по-горе, е типично за россыпи с нетърговско съдържание [4]. Дори ако в пластовете Кошагач, Туерик или Бекен се намерят россыпи с търговско съдържание на полезни минерали, което е малко вероятно, те едва ли ще имат практическо значение поради дебелите (десетки и стотици метри) надлежащи утайки.

В тези неогенови образувания пясъците и илите са полимиктични по състав. В седиментите на озерната, алувиално-озерната и алувиалната фация на свитата Бекен, леките и тежки фракции са силно доминирани от минерали, нестабилни за химическото изветряване и механичен транспорт, което показва ниска степен на зрялост.

По протежение на целия неогенов участък на образуванията Кошагач и Туерик, освен междинните слоеве от мергели, минералите на тежката фракция са многобройни и много разнообразни и техният набор е практически същият. Това отразява голямата площ и разнообразие от скали, от които е бил отстранен кластичен материал в басейните Чуя и Курай. Доста високите стойности на коефициента на атмосферни влияния (0,2-4,5) и стабилността (0,34-1,7) на минералите показват значителна зрялост и разстояние на транспортирането им. По протежение на участъците във вертикална и хоризонтална посока се забелязват значителни колебания в съдържанието им, което е свързано с литологията и различните фации на седиментите гостоприемници.

В целия неогенов участък на формациите Koshagach, Tueryk и Beken в тежката фракция постоянно присъстват карбонати (0,2-23%), а аутигенният лимонит (0,5-30%) и пирит (0,5-50%) се съдържат в значителни количества . В някои междинни слоеве на формациите Koshagach и Tueryk съдържанието на аутигенния марказит е значително (1,7-95%), което не се среща в свитата Beken, а в слоевете на мергелите Tueryk, автогенният пирит е 95% от теглото от тежката фракция. Пиритът и марказитът са микроконкременти с кръгла форма с диаметър до 0,1 mm. Високото съдържание на тези минерали и преобладаващо сивият цвят (сив, зеленикав, синкав и тъмносив) на разглежданите езерни седименти показват намаляваща седиментационна среда при условия на замърсяване със сероводород.

Биотит и мусковит, които имат повишена плаваемост, присъстват в тези образувания в целия участък и съдържанието им варира от 0,2 до 4,2%.

Според данните на термични и рентгенови структурни анализи, глините на образуванията Кошагач, Туерик и Бекен, изложени от тези кладенци, са хидромусковит-хидромика с постоянно съдържание на кварц, калцит, хлорит и примес на органична материя.

Отделни слоеве от формациите Koshagach и Tueryk съдържат монтморилонит или каолинит, а формацията Tueryk също съдържа доломит. Под електронен микроскоп се установява, че монтморилонитът е аутигенен. Развива се на основата на хидромида и вероятно се образува в топло затворено дренажно бракично езеро в силно алкална среда и относително сух топъл климат. Освен това с течение на времето този климат става все по-сух. Това се посочва и от присъствието в тези междинни слоеве на многобройни оогонии от водорасли chara, изкопаеми семена от солени водни растения, фауна на остракод, значително съдържание на автентичен пирит и марказит [7] и висока степен на съдържание на карбонат (29,4–63,8% ). Солеността на езерните води може да достигне 18 ‰, а годишните валежи са по-малко от 600 mm [10].

Междинните слоеве с примес на монтморилонит се характеризират с повишено съдържание (%) на Mn (0,1-0,5), V (0,006-0,05), B (0,004-0,005), Zn (0,005-0,03) и ниско съдържание на Ga. ( 0,0001-0,003), което е най-характерно за солените води. Повишените стойности на съотношенията V/Zn (1,5-5) и B/Ga (2,5-4) съответстват на условията на солено-водната среда на седиментационната среда.

Каолинитът също е автогенен и се ограничава до междинни слоеве, силно наситени с растителни органични вещества, които в добре затоплена водна среда биха могли да създадат на местно ниво киселинни условия, благоприятни за образуването му.

В отделни слоеве на формациите Кошагач и Туерик има примес от смесени глинести минерали хлорит-монтморилонит и хидрослюда-монтморилонит, които отсъстват в бекенската свита. Тези междинни слоеве се характеризират със значително по-ниска степен на съдържание на карбонат (5-19%), по-ниско съдържание на пирит и марказит, Mn (0,05-0,2%), почти равно на съдържанието на V и Zn, и повишено съдържание на биотит и московит. Всичко това, според нас, показва повишено овлажняване на климата, значително количество речен отток и намалена соленост на езерните води по време на тяхното формиране, когато годишните валежи могат да бъдат най-малко 1000 mm [10]. Все още обаче не е възможно да се установи броят и продължителността на тези периоди на повишена влажност на климата.

Озерни и алувиално-озерни неогенови утайки в депресиите Чуя и Курай, натрупани в затворени водни тела. Това се показва от натрупването на подвижни оксиди Fe2O3 (2,56-9,02%), CaO (2,49-40,64%), MnO (0,09-0,19%), MgO (2,4-14, 51%) и такива елементи като Zn (0,005- 0,07%), Cu (0,004-0,02%), Ni (0,005-0,02%), Co (0,002-0,003%), P (0,07 -0,087%), които са активни водни мигранти. Нещо повече, най-високото съдържание на железни хидроксиди е типично за свитата Бекен и калциевите и магнезиевите оксиди за свитата Туерик и особено за междинните слоеве от мергели.

Депозитите на формациите Koshagachskaya и Tuerykskaya се характеризират с относително високи стойности на коефициента FeO/Fe2O3 (0.6-1.27), които вероятно показват редуциращите условия на седиментация. Депозитите на бекенската свита се отличават с ниски стойности на този коефициент (0,015-0,35), показващи окислителни условия.

Според резултатите от химичните анализи глинената фракция в утайките на тези образувания се характеризира с ниска зрялост, намаляваща нагоре по участъка. Коефициентът на Фогт (Al2O3/Na2O), характеризиращ степента на зрялост на глинения материал, за свитата Кошагач е 21,7, в свитата Туерик варира от 13 в долната част на секцията до 7,8 в горната част и в Beken Формирането е 7,9-6, 7 [9].

Тези неогенови находища се различават рязко в минералогията и геохимията от Карачумската свита на палеогена. Последният се среща в депресиите Чуя и Курай в основата на участъка от кайнозойските отлагания и е представен от ерозирани и пролувиално предепонирани продукти от зрелата кора на Кредово-палеогеновата химическа атмосфера [2, 8].

След ерозията на кредано-палеогеновата кора на химическото изветряване и формирането на Карачумската свита, вероятно от втората половина на олигоцена до края на плиоцена, планинското оформяне на басейните Чуя и Курай преживява постоянно издигане нарастващите депресии изпитваха същото постоянно слягане. По време на този дълъг етап благоприятните условия за образуване на химически изветряващи кори вече не са възникнали в нарастващата планинска рамка. Напротив, с течение на времето ролята на физическото изветряване се увеличава все повече и повече. Нарастваха процесите на ерозия и денудация. Всичко това доведе до факта, че все по-малко зрял материал навлезе в басейните за натрупване, а това от своя страна не допринесе за образуването на россыпи с промишлено съдържание на ценни минерали.

Всичко по-горе характеризира доста дълбоководни озерни фации и разкрива много общо между горните части на формациите Кошагач, Туерик и долния Бекен. В същото време долните части на формацията Бекен в минералогията и геохимията вече имат някои съществени разлики от по-старите формации Туерик и Кошагач, което показва значителни промени в климатичните условия и средата на утаяване. Натрупването на отлагания на формациите Кошагач и Туерик е станало на трансгресивния етап от развитието на езерата, а на Бекенския - на регресивния етап. Минералогичните и геохимичните особености на неогеновите езерни седименти в депресиите Чуя и Курай могат успешно да се използват при палеогеографски и палеолимнологични реконструкции.

  1. А. В. Аксарин // Бюлетин на Зап.-Сиб. геол. напр. 1938, No 4. С. 41.
  2. Девяткин Е.В. Кайнозойски отлагания и неотектоника на Югоизточен Алтай. Москва: Наука, 1965, 244 с.
  3. Лузгин Б.Н., Русанов Г.Г. // Геология и геофизика, 1992, No 4. С. 23.
  4. Титанови отлагания в СССР. Москва: Недра, 1976.287 с.
  5. Русанов Г.Г. // Нови данни за геоложката структура и условията за образуване на минерални находища в Алтайската територия. Барнаул, 1991. S. 24.
  6. Русанов Г.Г. // Проблеми на геологията на Сибир. Томск: кн. държава un-t, 1996, том 2. P. 179.
  7. Русанов Г.Г. // Ден на Земята: екология и образование. Бийск: Изследователски център BiGPI, 1998, стр. 184.
  8. Русанов Г.Г. // Геоложка структура и полезни изкопаеми в западната част на Алтай-Саянската гънка. Кемерово-Новокузнецк, 1999 г. S. 87
  9. Русанов Г.Г. // Проблеми на геологията и геохимията на юг на Сибир. Томск: кн. държава un-t, 2000 S. 158.
  10. Русанов Г.Г. // Теоретични и приложни въпроси на съвременната география. Томск: кн. държава un-t, 2009. S. 54.