Содержание к диссертации
Введение
1. Докембрийские марганцерудные пояса Центральной Азии 9
1-1. Геодинамическая реконструкция положения марганцерудных поя сов в структуре Центральной Азии 9
1-2. Южно-Сибирский марганцерудный пояс 19
1-2-1. Байкальская рудная провинция 19
1-2-2. Енисейская рудная провинция 29
1-2-3. Алтае-Саянская рудная провинция 34
1-2-4. Восточно-Монгольская рудная провинция 49
1-3. Северокитайский марганцерудный пояс 53
2. Структурно-геологические и литолого-фациальные особенности Присаянского прогиба 62
2-1. История становления прогиба 62
3-2. Характеристика основных структурных элементов прогиба 64
3-3. Литолого-фациальная и палеогеографическая обстановки времени накопления осадков тагульской марганценосной свиты 73
3. Основной рудный район центральной части Присаянского краевого прогиба 105
3-1. Краткая история исследований 105
3-2. Геологическое строение как предпосылка генерации марганце рудных месторождений 109
3-3. Структурно-тектоническое строение района и особенности магматизма 113
3-4. Геологическое строение и некоторые геохимические особенности рудных горизонтов 116
4. Генезис марганцевых месторождений и некоторые закономерности рудообразования 146
Заключение 158
- Южно-Сибирский марганцерудный пояс
- Северокитайский марганцерудный пояс
- Характеристика основных структурных элементов прогиба
- Геологическое строение как предпосылка генерации марганце рудных месторождений
Введение к работе
1. Актуальность темы
Марганцевые месторождения и рудопроявления, связанные с рифейскими толщами Присаянского прогиба, привлекли внимание исследователей еще с середины 50-х годов прошлого века. Со времени открытия первых рудопроявлении на площади распространения потенциально рудоносных рифейских толщ были проведены многочисленные работы, преследовавшие самые разнообразные цели и задачи: от съемочных, поисковых и разведочных до анализа генезиса, строения и состава рудоносных толщ на основе детальных петрографических, спектральных и рентгеноструктурных исследований.
Но в целом, оценка рудоносных толщ рифея с позиций геодинамического и формационного анализа, причем не отдельных рудных месторождений и рудопроявлении, а всего прогиба, как рудогенерирующей структуры для определения закономерностей и масштабности рудообразования, не проводилась.
В последние годы появились палеотектонические реконструкции и на их основе, новые схемы тектонического районирования (Е.Н. Алтухов, Н.Л. Добрецов, А.Н. Иванов). Реконструированы геодинамические обстановки формирования структур Центральной Азии (Л.П. Зоненшайн, М.И. Кузьмин, Е.В. Скляров и др.). Получены детальные фаунистические характеристики разрезов рифея Центральной Азии (Du Rulin, ТА. Дольник). Все это позволило с новых теоретических позиций осмыслить как ранее известный, так и новый фактический материал, что обусловило актуальность темы и ее практическую значимость.
2. Цель работы
Определение взаимосвязи и взаимообусловленности основных факторов геодинамического режима:
- структурного положения Присаянского прогиба, начало формирования которого на пассивной окраине Палеоазиатского океана связано с распадом суперконтинента Родиния и дальнейшими геологическими закономерностями его развития;
- тектоническими особенностями, характером магматизма и литолого- фациальными обстановками времени накопления с формированием определенных генетических типов месторождений марганца, масштабом и характером орудене-ния, составом марганцевых руд.
3. Основные задачи исследований
1. Установление роли геодинамического режима как главного фактора формирования месторождений марганца докембрийской эпохи рудонакопления на территории Присаянского прогиба.
2. Определение характера и степени влияния тектонического строения, роли разломной тектоники, особенностей и состава магматических образований на ли-толого-фациальную обстановку рудонакопления, его масштабы и особенности формирования марганценосных залежей.
3. Анализ источников поступления соединений марганца с условным разделением литогенного и эксгаляционного компонентов. Определение по составу и последовательности формирования марганцевых соединений генетических особенностей месторождений и рудопроявлений марганца.
4. Фактический материал и методика исследований Диссертация выполнена на кафедрах динамической геологии и геологической съемки, поисков и разведки полезных ископаемых Иркутского государственного технического университета.
В основу работы положены материалы, собранные автором во время полевых исследований в период с 1998 по 2001 гг. в составе Присаянской партии государственного унитарного геологического предприятия «Иркутскгеология», проводившей ГДП-200 в центральной части Присаянского прогиба. Автор принимал участие в картировании территории, документации обнажений, горных выработок, в том числе двенадцати буровых скважин, различных видах опробований, обработке полевых материалов и результатов анализов, описании шлифов, составлении карты четвертичных отложений и других камеральных работах. Помимо этого, автор участвовал в фундаментальных исследованиях кафедры динамической геологии по теме «Комплексные геологические исследования юга Сибири и сопредельных территорий».
Также в работе использованы данные химических и спектральных анализов центральной химической лаборатории предприятия «Иркутскгеология», материалы и наработки исследователей разных лет других организаций и большой литературный материал.
Для решения поставленных задач был использован комплекс геологических, геохимических и геохронологических методов. Методика работ включает анализ и обобщение проведенных ранее исследований и данных по геодинамической реконструкции положения марганцерудных поясов в структуре Центральной Азии. Реконструкция выполнена с позиций тектоники плит на основе анализа структурно-тектонического положения, состава и строения рудовмещающих толщ, характера, состава и возраста магматических образований, внутреннего строения марганце-носных формаций.
В ходе работ автором были описаны разрезы двенадцати колонковых скважин и обобщены материалы по многочисленным ранее описанным сводным разрезам, на основании чего составлены литолого-палеогеографические карты для времени образования рудоносной тагульской свиты.
Для изучения состава и геохимических особенностей тагульской свиты и рудных горизонтов использованы результаты силикатных химических анализов (247 штук) и полуколичественных спектральных анализов (116 штук) с подсчетом и анализом характера распределения марганцевого модуля по вертикали и латерали рудных пластов, и некоторыми закономерностями распределения малых элементов по основным месторождениям и рудопроявлениям Уватской группы. Для обработки данных по распределению и корреляции рудных и сопутствующих им элементов использовались результаты R-кластерного анализа.
5. Основные защищаемые положения
1. После распада суперконтинента Родиния по периферии образовавшихся сегментов (Сибирского, Северокитайского и Таримского) в заложившихся пери- кратонных прогибах и авлакогенах в позднем рифее - раннем кембрии создались благоприятные условия для накопления марганценосных толщ. В пределах Центрально-Азиатской складчатой области, образовавшейся на месте Палеоазиатского океана, были сформированы два субширотных марганцерудных пояса, приуроченных к краям архейско-раннепротерозойских континентальных плит.
2. Присаянский прогиб, заложившийся на гетерогенном докембрийском фундаменте, разбитом на отдельные блоки, имеет сложную структуру, обуслов ленную чередованием горст-антиклинальных поднятий и грабен-синклинальных опусканий, ограниченных многочисленными разломами разных рангов, ориентировки и кинематики, по которым происходили неравномерные вертикальные перемещения.
Такое «клавишное» строение прогиба, осложненное неустойчивостью тектонического режима, нашло отражение в пестроте и непостоянстве литолого-фациального состава выполняющих его отложений по латерали и вертикали. Эти обстоятельства осложнили возможность генерации мощных рудоносных толщ и ограничили их площадное распространение.
3. Анализ структурно-тектонического и литолого-фациального контроля марганцевого рудонакопления, источников поступления марганца в бассейн седиментации с выделением литогенного и эксгаляционного компонентов, состава и последовательности образования типоморфных марганцевых минералов позволяет установить три стадии в процессе формирования месторождений марганца - седи-ментационно-диагенетическую, вулканогенную, метаморфогенную и определить генезис месторождений как полигенный.
6. Научная новизна
Появление новых палеотектонических реконструкций геодинамических обстановок формирования Центрально-Азиатского складчатого пояса (Л.П. Зонен-шайн, М.И.Кузьмин, Е.В. Скляров и др.) и на их основе геотектонических реконструкций юга Сибири (Н.Л. Добрецов, Е.Н. Алтухов, А.Н. Иванов), а также выполненные в последнее время исследования непосредственно в Присаянском прогибе, в которых автор принимал участие, позволили выявить некоторые закономерности образования марганценосных формаций и с новых теоретических позиций осмыслить литературный и собранный фактический материал по этой проблеме:
1. Выделены на основе геодинамического анализа два региональных марган-церудных пояса докембрийской эпохи марганценакопления, сформировавшиеся после распада суперконтинента Родиния и раскрытия Палеоазиатского океана. Месторождения марганца, входящие в состав марганцерудных поясов, объединенных особенностями геодинамического режима, характеризуются общностью структур но-тектонического строения, состава и характера магматических образований, условий рудонакопления, состава рудовмещающих толщ и марганцевых руд.
2. Установлены взаимосвязь и взаимообусловленность между типом месторождений, масштабом оруденения в Присаянском прогибе и особенностями его тектонического режима, характера магматизма и литолого-фациальной обстановки времени формирования рудоносных толщ.
3. Определены возможные источники поступления соединений марганца в бассейн осадконакопления, последовательность их преобразования в рудоносных толщах, с установлением генетического типа марганцевых месторождений и рудо-проявлений.
7. Практическая значимость
Установленные новые закономерности формирования марганценосности позволяют с новых теоретических позиций определить генезис марганцевых месторождений, оценить и уточнить масштабы и качество оруденения Присаянского прогиба.
8. Апробация работы
Большая часть фактического материала, научная новизна и защищаемые положения апробировались на научных конференциях «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2001), «Геология XXI века» (Саратов, 2002); международных симпозиумах «Проблемы геологии и освоение недр» (Томск, 2001), «Новые идеи в науках о Земле» (Москва,2003); региональных научных конференциях ИрГТУ (Иркутск, 1999, 2001, 2002, 2003 г.г.), научной конференции ИГУ (Иркутск, 2003); научных семинарах кафедры динамической геологии (2002,2003 г.г.) и НТС Государственного Федерального унитарного геологического предприятия «Иркутскгеоло-гия» (2002 г.).
По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ; одна находится в печати.
В процессе работы над диссертацией на всех ее стадиях автор ощущал постоянную помощь и поддержку главного геолога Присаянской партии ГФУГП «Иркутскгеология» В.В.Перфильева и геолога Т.Ф.Галимовой. Чрезвычайно полезными были консультации профессоров А.И.Сизых, А.А.Бухарова, А.С.Мехоношина, А.П.Кочнева, В.А.Филонюка, В.М.Цейслера, О.Гэрэл (Монго лия), Ню Шуина (Китай), И.Н.Семейкина, С.П.Летунова, А.Н.Иванова. Всем коллегам, способствовавшим завершению работы - моя искренняя признательность. Особая благодарность - научному руководителю профессору Л.А.Рапацкой.
Южно-Сибирский марганцерудный пояс
Пояс тянется в субширотном направлении с северо-запада на юго-восток, охватывая области складчатого обрамления Сибирской платформы и включает месторождения марганца Кузнецкого Алатау, Салаирского хребта, Енисейского кряжа, Восточного Саяна, Алтае-Саянской области, Западного Прибайкалья и Забайкалья. За пределами России в пояс входят Монгольский Алтай и Северо-Монгольская складчатая система, охватывающая северные районы Монголии (к северу от Хангайского нагорья). В состав этого пояса входят три марганцерудные провинции: Байкальская, Енисейская и Алтае-Саянская. 1-2-1. Байкальская рудная провинция В пределах этой провинции выделяются три марганцеворудных района: Ольхонский, Икат-Гаргинский и Талой-Усойский. Докембрийские марганценосные формации развивались в условиях формирования байкальской складчатой системы. Ольхонский рудный район В Западном Прибайкалье (рис. 3) отложения верхнего протерозоя, мощность которых достигает 3700-3 800м, сложены несколькими формациями, к одной из которых - карбонатной и приурочено марганцевое оруденение. В Ольхонском районе насчитывается до пятнадцати небольших месторождений и рудопроявлений, среди которых наиболее масштабными являются Саган-Заба, Озерское и Иликтинское. Месторождение Саган-Заба расположено в четырех километрах к северо-востоку от бухты Крестовой, у берега оз. Байкал.
Оруденение приурочено к докем-брийским известнякам, а источником его считается интрузивный массив, сложенный габброидами и претерпевший интенсивный кремнещелочной метасоматоз в рифее. Марганцевое оруденение связано с тремя пластами марганцовистых известняков, которые расположены внутри стометровой пачки чаще слоистых, иногда массивных кристаллических известняков, тянущихся в широтном направлении на 600-700м (рис. 4). Месторождение в целом характеризуется неравномерным содержанием марганца в рудных пластах (0,72-22,52%), что связано, по мнению В.И.Смирнова (1974), с неравномерным распределением в них карбонатов кальцита и марганца. По-видимому, марганец в виде изоморфной примеси входит в кристаллическую решетку кальцита, занимающего позицию кальцита, образуя в первичных рудах непрерывный ряд: кальцит —» марганцовистый кальцит — мангано-кальцит. Повсеместно в этих породах присутствуют различные по составу марга-нецсодержащие силикаты: гранаты, пироксены, амфиболы и другие, содержание марганца в которых достигает 10%. По мнению Смирнова В.И., марганцевые руды этого месторождения имеют первично-осадочный генезис и генетически связаны с морскими карбонатными фациями верхнего протерозоя. Региональные метасоматические изменения оно претерпело в конце рифея (Иванов, Шмакин, 1983).
Озерское месторождение также связано с карбонатной марганценосной формацией верхнего протерозоя. Расположено оно в пяти-шести километрах к северо-востоку от бухты Крестовой, в широкой бессточной впадине и представлено двумя рудными залежами. Руды в виде черных землистых масс имеют форму мелких гнезд и линз разных размеров и локализованы в карстовых углублениях кристаллических известняков верхнего протерозоя у контактов их с многочисленными, сильно измененными телами гранодиоритов, подвергшихся интенсивному метасоматозу. Гнезда и линзы протягиваются на сотни метров (рис. 5). Размеры наиболее крупных линзовидных тел иногда достигают нескольких метров в длину и мощности до 1м. Содержание марганца в рудах колеблется от 12 до 38% (Бетехтин, 1946). Эти проявления с поверхности подверглись интенсивному гипергенезу. Иликтинское месторождение марганца отличается от Озерского и Саган-Забинского только составом вмещающих руды пород. Они локализованы в кварце-во-песчано-глинистых отложениях голоустинской свиты байкальского комплекса верхнего протерозоя. Рудные тела в виде линз и гнезд протяженностью в несколько метров и мощностью в десятки сантиметров залегают согласно с вмещающими их терригенно-карбонатными толщами (Смирнов, 1974). Икат-Гаргинский рудный район Месторождения и рудопроявления марганца этого района охарактеризованы по материалам Е.В. Павловского и В.Г. Беличенко (1958). В структурном плане они приурочены к забайкальской эвгеосинклинали, где, как и в западном Прибайкалье, широко развиты отложения верхнего протерозоя, которые образовались в бассейнах седиментации в условиях длительного прогибания его дна, что определило большую мощность этих отложений, достигающих 8000-8500 м. Схематичная вертикальная последовательность формации представлена на рис. 6. Марганценосная формация сложена часто переслаивающимися филлитовид-ными, серицит-хлоритовыми, углисто-карбонатными, кремнисто-карбонатными, кварцево-карбонатными, марганценосными кремнистыми и кремнисто-карбонатными сланцами. Подстилается она и перекрывается различными мраморами карбонатных формаций. Характерно наличие контактов маргаценосной формации с разновозрастными гранитными интрузиями. Наиболее полный разрез мар-ганценосной формации представлен на Икатском месторождении. Икатское месторождение марганца расположено в Витимо-Баргузинском междуречье в бассейне р. Икат, в центральной части Икатского хребта (Беличенко, 1958).
В геологическом строении месторождения принимают участие осадочно-метаморфические толщи верхнего протерозоя (рис. 7), которые подразделяются на две свиты (снизу вверх): -нижняя свита мраморов, мощность 1000 м.; -верхняя известково-сланцевая свита, мощность 1420 м., подразделяющаяся на: -нижнюю подсвиту сланцев (филлитовидных, карбонатных, графит-карбонатных, тремолит-карбонатно-сланцевых); -верхнюю подсвиту мраморов с остатками водорослей, с линзами филлитовидных и кварцевоуглистых сланцев. Марганценосные породы приурочены к нижней сланцевой подсвите верхней свиты. Эта свита характеризуется невыдержанностью состава и быстрым выклиниванием сланцевой подсвиты (мощность 970 м). Разрез известково-сланцевой свиты Икатского месторождения выглядит следующим образом (снизу вверх): 1. Глинистые отложения с небольшим количеством карбоната и линзами марганценосных карбонатных и кремнисто-карбонатных осадков. 2. Мергели, переходящие в известняки. 3. Алеврито-карбонатные отложения с линзами марганценосных кремнисто-карбонатных осадков. 4. Мергели. 5. Известняки с линзами глинистых и песчаных отложений. Карбонат марганца присутствует в виде тонкозернистой разности мангано-кальцита.
В зонах контакта с разновозрастными гранитными интрузиями сланцы марганценосной формации превращаются в роговики. Генезис месторождения оса-дочно-метаморфогенный. Икатская марганценосная формация может быть расценена как «отдаленная кремнистая формация» Шатского Н.С., но не «исключена возможность образования карбонатных руд марганца вследствие особых условий осадконакопления при благоприятном рельефе дна бассейна, на крутых склонах субстрата. Здесь требуется значительная глубина бассейна, господство восстановительной среды, что и доказывается большой мощностью формаций». Первоисточником марганца могли быть не только глубинные эманации, но и продукты размыва областей орогенных поднятий. По мнению Е.В.Павловского и В.Г.Беличенко,переотложенные архейские и нижнепротерозойские отложения, слагающие Байкальский антиклинорий, могли поставлять марганец в верхнепротерозойский морской бассейн в значительных количествах.
Северокитайский марганцерудный пояс
Крупными фрагментами Родинии, образовавшимися после ее распада, являлись Северо-Китайский и Таримский кратоны. Складчатое обрамление окраин Северо-Китайского кратона, входящего в состав ЦАСП, сложено досиниискими толщами верхнего протерозоя, выделенными китайскими исследователями и составляющими стратотип Яньшаньского авлако-гена. На тектонической карте Китая (1962) эта структура субширотного простирания выделялась как зона погружения и включала северную часть провинции Хэбэй, южную часть Внутренней Монголии и западную часть провинции Ляонин. Стратотип Яншаньского авлакогена представлен структурно-вещественными комплексами (Иванов и др., 1996) Чан Чень (Pt3 - 1800-1400 млн. лет), Ди Щань (Р 3з2 1400 - 1050 млн. лет) и Чинь Бэйко (Р 33 - 1050-850 млн. лет), или в транскрипции Л.И.Филатовой, Г. Хе (2001) - Чанчен (1800 или 1900-1400 млн. лет), Чжисян (1400-1000 млн. лет) среднего и Чинбайкоу (1000-800 или 900 млн. лет) верхнего протерозоя. Эти комплексы коррелируются соответственно с нижним, средним и верхним рифеем Сибири по российской шкале рифея в трехчленном делении (табл. 2). Во всех трех подразделениях, от Чань-Ченя до Чинь-Бейко включительно, проявлены средне-кислые вулканиты (формация Да Хоньо, 400м) в вариации от игнимбритов до туфо-туффитовых (Филатова, 2001).
В Яныпаньском авлакогене, рифтогенном согласно Е.Е. Милановскому по природе, толщи среднекислых вулканитов отражают активизацию континентальной коры в обстановке рифтогенеза («континентального спрединга» по А.А. Буха-рову, 2001) приуроченного к северным районам (в современных координатах) Се-веро-Китайской платформы, где китайскими исследователями также признан пассивный характер континентальной окраины. К верхнепротерозойским комплексам складчатого обрамления Северо-Китайского кратона принадлежат месторождения марганца, составляющие марган-церудную провинцию Северного Китая и выделенную нами в Северо-Китайский марганцерудный пояс (см. табл. 1). 1-3-1. Рудная провинция Северного Китая Наиболее важные месторождения марганца этой провинции относятся к отложениям синийской, девонской и пермской систем. В Китае по данным Шань Цзэ Миня (Основы..., 1962) выявлено три марган-цеворудные провинции: провинция Северного Китая, приуроченная к синийским и пермским отложениям; провинция Южного Китая, связанная с синийскими, девонскими, каменноугольными, пермскими, триасовыми отложениями; провинция западной части Китая ордовикского периода, где и отложения марганцевых руд, связаны с формацией кремнистых пород. В северном Китае и в пределах юго-западной части провинции Ляонин наибольшее промышленное значение имеют месторождения марганцевых руд осадочного происхождения, приуроченные к синийским отложениям.
Наиболее типичные разрезы синийских отложений находится в районе Ва-фанцзы (провинция Ляонин) (рис. 20), в районе Чжанцзягжуан (рис. 21) и Сябань-чэн (Чэндэ) (рис.22). Сводный разрез рудоносной толщи Телин в провинциях Ляонин и Хэ-бэй имеет следующий вид (сверху вниз). 1. Толща Самалин (нижний кембрий) скрытое несогласие Толща Телин 2. Коллениевые серые тонкослоистые известняки, содержащие в верхней части Collenia; мощность 179 м. 3. Рудоносная пачка, с марганецсодержащими глинистыми сланцами и мар-ганецсодержащими доломитами; в пачке отмечаются от 1 до 3 пластов железомар-ганцевых руд, иногда имеющих форму уплощенных линз. Мощность 30-50 м. 4. Марганецсодержащие тонкослоистые доломиты с поверхности светло-желтые и буровато-желтые мощностью 35-50 м. 5. Известковистые песчаники мощностью до 2 м скрытое несогласие. 6. Сланцы Хуншуйчжан. Использованы в основном данные о синийских марганценосных толщах Китая, обобщенные Шань Цзэ-Минем. Однако, следует отметить, что последние десятилетия китайскими геологами составлены кадастры марганцевых месторождений Китая, но сведений в открытую печать пока не поступало, за исключением рекламных материалов. Интересные проявления марганца связаны со структурно-вещественным комплексом позднего протерозоя Чинь-Бейко, который является возрастным аналогом карагасской серии верхнего протерозоя Сибирской платформы. Во время полевых работ по программе Керуленской международной геологической экспедиции А.Н.Ивановым и Л.А.Рапацкой были фрагментарно описаны части разреза верхнего протерозоя в хр. Тайханынань с марганценосными породами, чередующимися с кремнистыми известняками и песчаниками с пиролюзитом и псиломеланом. Разрез комплекса Чан-Чень (снизу вверх):
1. Гравелиты красновато-серые, неяснослоистые, сложенные мелкими граве-линами-гальками размерами от 1 до 5 мм различного состава. 2. Кварциты темно-серые, тонкозернистые, неяснополосчатые чередующийся с прослоями терригенных марганцовистых пород, мощность которых достигает 15-20 см. 3. Эффузивы кислого состава красновато-серые, скрытокристаллические, не-яснопористые. 4. Известняки желтовато-белые, тонкозернистые, массивные, окремненные с прослоями терригенных пород в верхней части, с тонкими прослоями марганцевых РУД- Как считают китайские геологи, в верхнем протерозое (синий) отдельные регионы Северо-Китайской платформы являли собой район влияния морских трансгрессий. Марганцевые руды представлены здесь двумя горизонтами. В средней и нижней частях среднесинийских известняков Гаоюйчжуан отложились руды цзи-сянского типа; в нижней части синийских известняков Телин - марганцевые руды типа Вафанцзы... Марганцевые руды этих двух типов относятся к отложениям мелководно-морской фации и встречаются в виде кварцитовых руд в кремнистых зонах (Пинту и Чаоян). Черные сланцы, сопутствующие этим марганцевым рудам, могут служить важным поисковым критерием. Схема сопоставления разрезов синийских марганцевых толщ приведена на рис. 23.
И в заключение можно отметить, что синийские отложения Северо-Китайской платформы входят в состав ортокварцито-кремнисто-сланцевой формации, характерными представителями которой являются месторождения Саятань, Цзуньси и вероятно Вафанзы. По генезису они могут быть отнесены к вулканогенно-осадочному типу. Краткий обзор докембрийских марганцевых месторождений и рудопроявле-ний Южно-Сибирского и Северо-Китайского марганцерудных поясов, входящих в гетерогенную структуру ЦАСП, составляющего складчатое обрамление Сибирского и Китайского кратонов, позволяет констатировать следующее:
Характеристика основных структурных элементов прогиба
В составе прогиба по особенностям внутреннего строения, составу и характеру структурно-вещественных комплексов выделяют Мангатгольский (Тагул-Туманшетский) выступ, Бирюсинское, Уватское горст-антиклинальные поднятия и разделяющие их Изанско-Огнитское, Кременьшетское и Ерминское грабен-синклинальное опускания (рис. 24). Мангатгольский (Тагул-Туманшетский) выступ занимает юго-западную окраину центральной части прогиба и ограничен с северо-запада Грядино-Бирюсинским разломом, а с северо-востока - Бирюсинским. Его внутреннее строение осложняется наложенными структурами: крупным поперечным Ерминско- Огнитским грабен-синклинальным опусканием и значительно меньшим Мало-Бирюсинским грабеном, выполненными карбонатно-терригенной формацией кара-гасской серии среднего - верхнего рифея. В этой структуре представлен наиболее полный разрез структурно-вещественных комплексов архея, раннего протерозоя и раннего рифея. Архейский структурный ярус сложен гнейсами и кристаллосланцами, входящими в состав мангатгольского метаморфического комплекса, который прорван раннепротерозойскими гранитами саянского комплекса, имеющими широкое площадное развитие.
В гранитах наблюдаются мелкие тела чарнокитоидов грядинского комплекса архея. Раннепротерозойский структурный ярус представлен частью нерсинского массива гранитов саянского комплекса, входящего в состав пояса гранитов в зоне Бирюсинского разлома. Граниты часто разгнейсованы, а различная ориентировка гнейсовидности отражает, по-видимому, многоэтапность метаморфических дислокаций. Рифейский структурный ярус сложен линейными зонами и телами северозападного простирания приразломных кварц-микроклиновых метасоматитов бирюсинского комплекса и единичными дайками долеритов нерсинского комплекса. Бирюсинское горст-антиклинальное поднятие - самая крупная болыдеам-плитудная структура, осложняющая прогиб, прослеживающаяся из бассейна р.Яга в бассейн р.Изан и далее до р.Тагул, где известна как Тагул-Бирюсинский горст. В ядре ее обнажаются породы нижней части разреза карагасской серии - шангулеж-ской свиты. С юго-запада и северо-востока структуру ограничивают Нерсинско-Ягинский, Изанско-Мангаражский, Мэдэкско-Мангаражский разломы. Раннепротерозойский структурный ярус представлен гранитоидами саянского комплекса с ксенолитами сланцев, метапесчаников и амфиболитов часовенской толщи. Наибольшие по площади выходы гранитов наблюдаются в бассейне р.Яги. Они также принадлежат поясу гранитных интрузий зоны Бирюсинского разлома, ширина которого составляет не менее 15-20 км. Также как в Мангатгольском выступе, отмечается изменение ориентировки гнейсовидности в гранитах и ксенолитах, отражающее разные этапы дислокаций.
Рифейский структурный ярус представлен нижним подъярусом карагасской серии и долеритами нерсинского комплекса, субгоризонтальное залегание шангу-лежской свиты в ядре структурі» меняется на пологое (5-10) на крыльях. А в зонах разломов, ограничивающих структуру с юго-запада и северо-востока, залегание слоев меняется на субвертикальное. В целом эта структура представляется как конседиментационная асимметричная горст-антиклиналь с широким (до 15-20 км) пологим сводом и крутыми крыльями. Уватское горст-антиклинальное поднятие расположено в бассейнах p.p. Мара, Каменка, Уват, Рубахина и левых притоков р. Уды. Оно является фрагментом крупной Удино-Марской антиклинали и представляет собой типичную брахиан-тиклиналь с соотношением размеров длины и ширины 2:1. Северо-восточное крыло структуры срезано зоной Присаянского разлома. Раннепротерозойский структурный ярус обнажается в ядре поднятия и сложен метапесчаниками, метаалевролитами, кварцево-хлорито-серицитовыми сланцами с горизонтами кварцитов, доломитов, послойными телами метабазитов уват-ской свиты и гранитоидами саянского комплекса. Раннерифейский структурный ярус сложен красно- и пестроцветными пес-чаниково-конгломератовыми, кремнисто-песчаниково-доломитовыми отложениями нижнего подъяруса карагасской серии и габбро-долеритами, диабазами нерсинского комплекса. Отличием Уватской структуры является ее брахиформность, более грубооб-ломочный состав базальных конгломератов карагасской серии и проявление доле-ритового магматизма в виде слоистых по форме тел и даек. Изанско-Огнитское грабен-синклинальное опускание - крупнейшая отрицательная структура прогиба, тянущаяся в субмеридианальном направлении и расширяющаяся в форме воронки с юга на север, ограниченная с востока Марско-Огнитским разломом, а с запада - Мэдэкско-Мангаражским. Оно разделяет Бирю-синское и Огнитское поднятия. В его строении принимают участие оселковая серия, вскрытая современным эрозионным срезом в северной части, а в южной - выходят на поверхность образования карагасской серии. Внутренняя структура опускания в целом представляется как сложно построенная грабен-синклиналь с пологими углами падения (9-12) к ее осевой части, осложненная в зонах разломов флексурами с углами падения их коротких крыльев до 50-70. В верховьях р.Изан, в зоне, примыкающей к Присаянскому разлому, эта часть структуры выделяется как Изанско-Марская моноклиналь. В верховьях р.Теча образования средне- верхнепротерозойского яруса слагают Теченскую брахисинклиналь (14x7 км), со срезанным Присаянским разломом северо-восточным крылом и падением слоев на ее крыльях под углом 15-20. Кременьшетское грабен-синклинальное опускание тоже является одной из крупных отрицательных структур, разделяющей Мангатгольский выступ и Бирю-синское поднятие. В своей южной части оно сложено отложениями карагасской серии. С юго-запада структура ограничена Грядинско-Бирюсинским взбросом, с северо-востока - Нерсино-Ягинским разломом. Круто е падение слоев в бортах опускания в его осевой части сменяются пологим, до субгоризонтального.
Рифейские отложения отличаются сильной тектонической раздробленностью, вследствие чего внутренняя структура опускания состоит из системы блоков различной конфигурации, часто ромбовидных. Нерсинский габброидный комплекс представлен дайками и невыдержанными по мощности и простиранию силлами долеритового состава. Ерминское грабен-синклинальное опускание расположено в бассейне pp. Бол. Ермы и Мэдэки и рассекает Мангатгольский выступ в субмеридианальном направлении. Ширина его составляет 15 км. Внутренняя структура опускания осложнена многоступенчатыми сбросами, благодаря чему носит многоступенчатый характер, с общим падением пород на запад под углом 10-20. Выполнена она структурно-вещественным комплексом карагасской серии (красно- и пестроцветными конгломератами, песчаниками, доломитами) и долеритами нерсинского комплекса. Главный Саянский разлом играет важную, если не ведущую роль в формировании структур региона, хотя он и не располагается непосредственно в Присаян-ском прогибе, но по мнению многих крупных исследователей: Н.С.Зайцева (1964), Л.М.Парфенова (1967), Н.Л.Берзина (1968), С.М.Замараева (1975) - он ограничивает платформу от складчатого обрамления, играя, таким образом, роль краевого шва. В структурном плане зона разлома представляет собой серию субпараллельных разрывных структур, по которым отмечены взбросо-сдвиговые дислокации, при этом суммарные перемещения по горизонтали достигают 100 и более км, а в районе Бирюсинского горста - более 200 км. В послерифейское время план разлома, по-видимому, претерпел изменения , приобретя отчетливо кососекущее положение по отношению к главным структурам Присаянского выступа и С аяно-Алтайской системы. По простиранию он сильно сместился на северо-запад, рассекая Западно-Сибирскую плиту и ее рифейский фундамент до Северного Урала, о чем свидетельствуют геофизические исследования В.С.Суркова (1972). Это обстоятельство и породило длительную дискуссию о возрасте Главного Саянского разлома. Присаянский разлом относится к категории крупных региональных разломов, субпараллельных Главному Саянскому разлому. Эта структура разделяет структурно-вещественные комплексы Присаянского прогиба от структурно-вещественных комплексов Сибирского кратона: он имеет значительное протяжение между реками Ия и Бирюса и на большом протяжении перекрыт отложениями среднепалеозойской Тымбырской впадины, где прослеживается только по геофизическим данным. Возраст разлома однозначно не определен. В.В.Перфильев относит Тымбырскую синклиналь, которую разлом пересекает на северо-западе прогиба, к структурам тектоно-магматической активизации средне-позднепалеозойского возраста. Однако, субпараллельные структуры, оперяющие Грядино-Бирюсинский и Присаянский разломы и заключенные в блоке, образованными этими разломами, контролируют положение габброидов Изанского силла позднерифейского возраста в Бирюсинском поднятии, что позволяет предположить соответствующий возраст и Присаянского разлома.
Геологическое строение как предпосылка генерации марганце рудных месторождений
Как уже упоминалось, месторождения в Присаянском краевом прогибе распределены крайне неравномерно: наиболее масштабные из них по площади, мощности рудоносных горизонтов и содержанию марганца находятся в центральной части прогиба - это Уватский рудный район. А в краевых частях прогиба - лишь мелкие рудопроявления - на юго-востоке Аршанское и на северо-западе - Сейбин-ское и Джотское. Характер распространенности месторождений и рудопроявлений вполне закономерен и объясняется структурно-тектоническим положением, геологическим строением района и палеофациальными особенностями обстановки рудо-накопления. В геологическом строении района принимают участие отложения карагас-ской и оселковой серий верхнего рифея, сложенные карбонатно-терригенными и вулканогенно-терригенными породами, а также базальтами нерсинского комплекса, прорывающими толщу карагасской серии. Эти толщи, составляющие базальт-трахит-кремнисто-карбонатно-терригенный комплекс, выполняют палеоструктурные элементы прогиба: грабено-образные впадины и горст антиклинальные поднятия. В результате приуроченности но к той или иной палеоструктуре мощности комплекса варьирует в широких пределах от 400 до 1080 м.
Максимальная мощность рудоносной тагульской свиты, входящей в состав карагасскои серии, составляет чуть более 1000м - 1030-108 м - это в центральной части прогиба. В юго-восточном замыкании прогиба, где расположено Аршанское рудопроявление, мощность и характер отложений карагасскои серии значительно меняются, отражая изменение палеофациальной обстановки: здесь в низах разреза преобладают прибрежные грубообломочные отложения - мелкогалечниковый конгломерат, а марганцевые руды имеют первично окисный состав и представлены грубослоистыми разновидностями колломорфного и полосчатого строения. По сведению тех же авторов совершенно иной состав рудовмещающих толщ и рудных минералов на северо-западном фланге прогиба - Джотском и Сейбинском рудо-проявлении (см. рис. 15, 16, 17). Рудная залежь приурочена к контакту сланцев и известняков верхнего протерозоя с дайкообразным телом диоритов и представлена рыхлыми землистыми псиломелан-пиролюзитовыми рудами. Карагасская серия в районе Уватского рудного узла расчленяется на 4 свиты (снизу-вверх): шангулежскую, тагульскую, ипситскую и марнинскую. Подробно остановимся на строении тагульской свиты, к одной из пачек которой приурочены рудные горизонты. Наиболее детально тагульская свита изучена в районе Николаевского месторождения марганца (Иванов, 2001; Иванов, Рапацкая, 2001). Тагульская свита (R-3tq) сложена терригенно-карбонатными породами с примесью пирокластического материала, прослоями туфов и туффитов и по характеру, составу и смене литологических разновидностей представляет собой трансгрессивную ветвь полного седиментационного цикла.
Схема корреляции разрезов тагульской свиты (см. рис. 25) выполнена Т.Ф.Галимовой и др. и приводится в унифицированной легенде для геологических карт масштаба 1:50000 Присаянской и Бирюсинской серии листов (1981). Подразделяется тагульская свита на две подсвиты: верхнюю и нижнюю, причем последняя представляет наибольший интерес в отношении рудоносности и расчленяется на 4 пачки: 1ая пачка (Rtqi1) - песчаники вишневые, ритмично слоистые, олигомикто-вые, кварц-полевошпатовые - 240м. 2ая пачка (R3tqi2) - состоит из двух, резко отличных по составу горизонтов: нижний горизонт представлен карбонатными породами - тонкослоистыми доломитами мощностью 50м, а верхний - характеризуется различным переслаиванием красновато-вишневых алевролитов, песчаников и доломитов, которые отличаются структурно-текстурными признаками мелководных условий осадконакопления -тонкой слоистостью, знаками ряби и трещинами усыхания. Доломиты этой пачки песчанистые, алевритистые, часто окремненные. Встречаются доломитизирован-ные алевролиты, содержащие угловатые обломки кварца, калишпата, песчаников, доломитов, мергелей, акцессорных минералов. Цемент пелитоморфный доломитовый с вкрапленностью гематита. Мощность пачки составляет 100м.
3я пачка (R3tqi3) - розовато-серые, часто окремненные алевритистые доломиты, кварц-карбонатные песчаники и алевролиты. Доломиты составляют до 75% объема пачки, структура их мелко- и среднезернистая, текстура массивная, реже тонкослоистая. Главные минералы: карбонат - 70-80%, кварц - 15-20%; второстепенные: халцедон - 1%, глинистые 1%, фосфатные - 1%, гидроокислы Fe. Песчаники этой пачки тоже отличаются красным цветом и характеризуются значительной степенью зрелости. В обломках - кварц, калишпат, мусковит, апатит, циркон, монацит, турмалин. Цемент кремнисто-гидрослюдисто-железистый, калишпато-вый, часто замещается доломитовым. Характерной особенностью песчаников является бластез и доломитизация. Для них характерна микрогранобластовая, граноб-ластовая и мозаичная структуры с возникновением роговиковоподобных пород кварц-полевошпатового состава. Минеральный состав песчаников: кварц - 40%, калишпат - 15%, халцедон - 1%, гидроокислы Fe - 1%, цемент карбонатный - 45%. К этой пачке приурочено марганцевое оруденение, которое стратифицировано на трех уровнях. Рудовмещающими являются красноцветные отложения песчанистой фации. Первый уровень марганцевых и железомарганцевых руд приурочен к песчаникам основания пачки. Второй и третий уровни соответственно железомарганцевых и марганецсодержащих железных руд - к средней и верхней частям разреза. Общая мощность пачки - 200-250 м. З.М.Эдельманом (1965) и В.И. Беляевским в верхах третьей пачки в бассейне p.p. Тагул и Курейной установлены туфы кислого состава, а песчаники в основании третьей пачки, по данным И.А.Полетаева и А.В.Татаринова являются флюидо-кластогенно-осадочными. Кроме того, во многих разрезах тагульской свиты, изученных разными авторами, наблюдаются стратифицированные прослои туфов и туффитов. Как уже упоминалось, на существование первично-осадочных, флюидо-кластогенно-осадочных пород и динамокла-ститов, при замещении которых, в связи с процессами позднепалеозойской текто-но-магматической активизации рифейско-вендского авлакогена, формируются наиболее продуктивные рудные залежи, указывают в своей работе А.В.Татаринов, В.И.Сизых, А.М.Мазукабзов.
Учитывая эти данные, разрез пачки можно охарактеризовать как вулкано-генно-карбонатно-терригенный. 4ая пачка сложена вишневыми и фиолетовыми песчаниками и алевролитами, а также горизонтами флишоидного переслаивания песчаников, алевролитов и доломитов. Породы ее распространены незначительно и слагают водоразделы. Мощность пачки - 210-215м. Верхняя подсвита тагульской свиты (Р Яг) представлена, в основном, запе-соченными доломитами, в верхах разреза с прослоями алевролитов. Мощность подсвиты 280м. В ее отложениях (Т.А.Дольник, 1982, 2002) выявлены верхнерифей-ские столбчатые строматолиты гр. Suzeria Kryl, Patomic Kryl; желваковые строматолиты гр. Collenia Komar, Tinnie Dob, что отличает доломиты этого уровня от тех же пород нижней подсвиты, не содержащих строматолитовых построек. Суммарная мощность тагульской свиты составляет 1030-1085м. В заключение отметим, что тагульская свита карагасской серии верхнего рифея Уватского рудного поля представлена вулканогенно-карбонатно-терригенным комплексом, включающим стратифицированное по разрезу железо-марганцевое оруденение. Общее развитие свиты характеризуется трансгрессивной направленностью, что выражается в изменении гранулометрического и литологи-ческого составов, вверх по разрезу, слагающих ее отложений: от грубообломочных в основании до тонкозернистых при переходе к карбонатным разновидностям. Эти особенности отчетливо просматриваются на схеме сопоставления Т.Ф.Галимовой (см. рис. 25). Характерной особенностью рудообразования является его приуроченность к мелководным морским фациям, вблизи зоны сопряжений разноплановых тектонических нарушений, являющихся, по-видимому, подводящими каналами - источниками рудоносных растворов.
