МІНЕРАЛОГІЧНІ ТА ГЕОХІМІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ НЕОГЕНОВИХ ОЗЕРНИХ ВІДКЛАДЕНЬ У ЧУЙСЬКІЙ І КУРАЙСЬКІЙ

На південному сході Гірського Алтаю в Чуйській та Курайській міжгірських улоговинах протягом усього неогену існували озера. Тут на площі не менше 2500 км 2 широко розвинені потужні товщі неогенових поліфаціальних озерних відкладень верхньої частини кошагацької, туерицької та нижньої частини бекенської світ, перекритих четвертинними утвореннями. На денну поверхню вони виходять лише в прибортових частинах западин, де носять дислокований характер і приурочені до неотектонічних порушень [2 та ін.]. За результатами буріння свердловин і геофізичних досліджень (вертикальне електрозондування і метод перехідних процесів), максимальна потужність кайнозойських відкладень у Чуйській улоговині становить 1200 м, а неповна потужність неогенових - 569 м; у Курайській улоговині потужність кайнозойської товщі – 487 м, а неогенових відкладень – 385 м [3, 5]. Потужність перекриваючих утворень квартера від 27-40 м у центральних частинах улоговин зростає у напрямку до їх бортів до 110-150 м.

У прибортових частинах улоговин до болотних, озерно- та алювіально-болотних фацій олігоцен-нижньоміоце-нової кошагацької свити приурочені давно відомі численні прояви та родовища бурого вугілля [1, 2, 3 та ін.]. Прошари цього вугілля потужністю від 0,1-0,3 до 8,6 м розкриті окремими свердловинами та в центральних частинах улоговин. До виходів глин озерних фацій кошагацької та середньоміоцен-середньо-пліоценової туерицької світ приурочені родовища цегляних, керамзитових та бурових глин.

На думку Є.В. Дев'яткіна [2], в міжгірських улоговинах Південно-Східного Алтаю поховані неогенові відкладення можуть містити розсипи золота, каситериту та інших мінералів. За нашими даними [6], золотоносність неогенових відкладень туерицької та низів бекенської світ у Чуйській та Курайській улоговинахстановить 0,003-0,02 г/т, є локальною за площею та фрагментарною за розрізом, і практичного інтересу не становить.

Наприкінці вісімдесятих років минулого століття відкладення кошагацької, туерицької та бекенської світ у цих улоговинах були розкриті свердловинами для картування [5], керновий матеріал яких був комплексно випробуваний на різні види аналізів. За результатами мінералогічних аналізів шліхового та літолого-мінералогічного випробування вперше було зроблено спробу попередньої оцінки цих відкладень на розсипи магнетиту, циркону та титанових мінералів [9].

У Чуйській улоговині в свердловинах 10 (глибиною 355 м) та 11 (глибиною 671 м) озерні глини туерицької світи відрізняються низьким виходом мінералів важкої фракції (0,23-0,33%). Перед магнетиту і ильменита доводиться 50,5%, які змісту становлять 1,11-1,64 кг/т. У тонкопіщано-алевритових глинах вихід мінералів важкої фракції вищий (0,78-1,14%).

Тут частку магнетиту та ільменіту припадає 51,9-57,9% фракції, які сумарні змісту становлять 4,48-5,91 кг/т. У відкладеннях цього почту постійно, хоча й у незначних кількостях (частки відсотка) присутні циркон, рутил, лейкоксен, максимальні змісту яких перевищують перших сотень г/т.

У Курайській улоговині у свердловинах 13 (глибиною 523 м), 14 (глибиною 461 м) та 15 (глибиною 336 м) неогенова частина розрізу кошагацької та туерицької свити представлені переважно алевритовими глинами, глинистими та глинисто-песчами. вихід мінералів важкої фракції змінюється від 0,82 до 2,76%, вміст магнетиту становлять 4,2-69,4% (1,9-26,8 кг/т), циркону - 1,6-10,3% ( 0,25-1,7 кг/т), лейкоксену - 3,3-13,5% (0,28-3,75 кг/т). Порівняно з кошагацькою свитою, ільменіт дещо більшепоширений у туерикській свиті, де його максимальні вмісти становлять 18,4% (5,11 кг/т). Однак справжні змісти всіх цих мінералів повинні бути суттєво вищими, оскільки аналізувалася лише алевритова фракція розміром 0,1-0,01 мм.

У верхньопліоценовій (нижній) частині розрізу бекенської почти, розкритої в цих улоговинах свердловинами 10, 11, 13, 14 і 15, найбільший інтерес представляють глинисто-алевритові тонкозернисті піски, в яких вихід мінералів важкої фракції становить 1,76-2. Вони частку магнетиту і ильменита доводиться 38,1-57,6% від ваги важкої фракції, які сумарні змісту становлять 6,7-12,5 кг/т. До цих пісків приурочені і підвищені (до 0,02 г/т) вмісту золота [6].

За даними шліхового випробування керна бекенського почту, вміст магнетиту в ній змінюються від перших сотень г/м 3 до 12,47 кг/м 3 , а ільменіту від перших десятків г/м 3 до 3,8 кг/м 3 , причому найбільші вмісту також присвячені глинисто-алевритовим тонкозернистим піскам. Справжні змісту цих мінералів повинні бути значно вищими, оскільки шліхо-мінералогічне випробування, як правило, призводить до систематичного заниження основних рудних мінералів на 10-20%.

Зміст магнетиту, ільменіту, лейкоксену та циркону, наведені вище, характерні для розсипів з непромисловими змістами [4]. Навіть у разі виявлення в кошагацькому, туерицькому чи бекенському почетах розсипів з промисловими вмістами корисних мінералів, що малоймовірно, вони навряд чи матимуть практичне значення через потужну (десятки і сотні метрів) товщі перекриваючих відкладень.

У цих неогенових почетах піски та алеврити за складом поліміктові. У відкладах озерних, алювіально-озерних та алювіальних фацій бекенської почти у легкій та важкій фракціяхрізко домінують мінерали нестійкі до хімічного вивітрювання та механічного транспортування, що говорить про невисокий рівень зрілості.

По всьому неогеновому розрізу кошагацькій та туерицької світ, крім прошарків мергелів, мінерали важкої фракції численні та дуже різноманітні, а їх набір практично однаковий. Це відображає велику площу та різноманітність порід, з яких у Чуйську та Курайську улоговини здійснювалося знесення уламкового матеріалу. Досить високі значення коефіцієнтів вивітрілості (0,2-4,5) та стійкості (0,34-1,7) мінералів свідчать про значну зрілість та дальність їх транспортування. Однак по розрізах у вертикальному та горизонтальному напрямках відзначаються суттєві коливання в їх змістах, що пов'язано з літологією та різною фаціальною приналежністю опадів, що вміщають.

По всьому неогеновому розрізу кошагацької, туерицької та бекенської світ у важкій фракції постійно присутні карбонати (0,2-23%), у значних кількостях містяться аутигенний лимоніт (0,5-30%) та пірит (0,5-50%). В окремих прошарках кошагацької та туерицької світ значні вмісту аутигенного марказиту (1,7-95%), який у бекенській свиті не встановлений, а в прошарках туерикських мергелів аутигенний пірит становить 95% від ваги важкої фракції. Пірит і марказит є мікроконкрецією округлої форми діаметром до 0,1 мм. Високі вмісту цих мінералів і переважно сіркоцвітий (сірий, зеленувато-, блакитно- і темно-сірий) вигляд озерних відкладень, що розглядаються, свідчать про відновне середовище опадонакопичення в умовах сірководневого зараження.

Біотит і мусковіт, що мають підвищену плавучість, у цих почетах присутні по всьому розрізу, а їх зміст змінюються від 0,2 до 4,2%.

За данимитермічних та рентгеноструктурних аналізів, глини кошагацької, туерицької та бекенського світ, розкриті цими свердловинами, є гідромусковіт-гідрослюдистими з постійними вмістами кварцу, кальциту, хлориту та домішкою органіки.

В окремих прошарках кошагацької та туерицької світ містяться монтморилоніт або каолініт, а в туерикській свиті ще й доломіт. Під електронним мікроскопом встановлено, що монтморилоніт є аутигенним. Він розвивається по гідрослюді і, ймовірно, утворився в теплому солонуватом безстічному озері в умовах сильно лужного середовища і відносно сухого теплого клімату. Причому згодом цей клімат ставав дедалі ариднішим. На що також вказує наявність у цих прошарках численних оогоній харових водоростей, копалин насіння солонуватоводних рослин, фауни остракод, значні вмісти аутигенних піриту та марказиту [7], та високий ступінь карбонатності (29,4-63,8%). Солоність озерних вод могла досягати 18 ‰, а річна кількість опадів було менше 600 мм [10].

Для прошарків з домішкою монтморилоніту характерні підвищені вмісту (%) Mn (0,1-0,5), V (0,006-0,05), B (0,004-0,005), Zn (0,005-0,03) та знижені - Ga (0,0001-0,003), що найбільш характерно для солонуватих вод. Підвищені значення відносин V/Zn (1,5-5) та B/Ga (2,5-4) відповідають солонуватоводним умовам середовища осадконакопичення.

Каолініт також є аутигенним і приурочений до прошарків, сильно насичених рослинною органікою, яка в водному середовищі, що добре прогрівається, могла локально створювати кислі умови, сприятливі для його утворення.

В окремих прошарках кошагацької та туерицької світ відзначається домішка змішано-шарових глинистих мінералів хлорит-монтморилоніту та гідрослюди-монтморилоніту, яких немає в бекенській свиті. Для цихпрошарків характерні значно нижчий ступінь карбонатності (5-19%), знижені вмісту піриту та марказиту, Mn (0,05-0,2%), практично рівні вмісту V і Zn, та підвищені вмісту біотиту та мусковіту. Все це, на нашу думку, говорить про підвищену зволоженість клімату, значну величину річкового стоку та знижену солоність озерних вод під час їх формування, коли річна кількість опадів могла бути не менше 1000 мм [10]. Однак встановити кількість і тривалість цих періодів підвищеної зволоженості клімату поки неможливо.

Озерні та алювіально-озерні неогенові відкладення у Чуйській та Курайській улоговинах накопичувалися у безстічних водоймах. На це вказує накопичення рухомих оксидів Fe2O3 (2,56-9,02%), CaO (2,49-40,64%), MnO (0,09-0,19%), MgO (2,4-14, 51%) та таких елементів як 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%), що є активними водними мігрантами. Причому найбільш високі вмісту гідрооксидів заліза характерні для бекенського почту, а оксидів кальцію і магнію для туєрікської почту, і особливо для прошарків мергелів.

Для відкладень кошагацької та туерицької світ характерні порівняно високі значення коефіцієнта FeO/Fe2O3 (0,6-1,27), які, ймовірно, вказують на відновлювальні умови опадонакопичення. Відкладення ж бекенського почту відрізняються низькими значеннями цього коефіцієнта (0,015-0,35), що свідчать про окислювальні умови.

За результатами хімічних аналізів глиняста фракція у відкладеннях цих світ відрізняється низькою зрілістю, що зменшується вгору по розрізу. Коефіцієнт Фогта (Al2O3/Na2O), що характеризує ступінь зрілості глинистого матеріалу, для кошагачской почту становить 21,7, в туерикській свиті він змінюєтьсявід 13 в низах розрізу до 7,8 у верхах, а в бекенській свиті дорівнює 7,9-6,7 [9].

Ці неогенові відкладення з мінералогії та геохімії різко відрізняються від карачумської почту палеогену. Остання залягає в Чуйській та Курайській улоговинах в основі розрізу кайнозойських відкладень, і представлена розмитими, і пролювіально перевідкладеними продуктами крейдової палеогенової зрілої кори хімічного вивітрювання [2, 8].

Після розмиву крейдяно-палеогенової кори хімічного вивітрювання та утворення карачумської почту, ймовірно, з другої половини олігоцену і до кінця пліоцену гірське обрамлення Чуйської та Курайської улоговин зазнавало постійного піднесення, а западини, що зростали, відчували таке ж постійне опускання. Протягом усього цього тривалого етапу в зростаючій гірській обрамленні більше не виникало сприятливих умов для утворення кор хімічного вивітрювання. Навпаки, з часом дедалі більше зростала роль фізичного вивітрювання. Відбувалося посилення ерозійних та денудаційних процесів. Все це призводило до того, що в басейни акумуляції надходив менш-менш зрілий матеріал, а це в свою чергу не сприяло утворенню розсипів з промисловими змістами цінних мінералів.

Все вищевикладене характеризує досить глибоководні озерні фації, і виявляє багато спільного між верхами кошагацької, туерицької та низами бекенського світу. У той же час низи бекенського почту по мінералогії та геохімії вже мають деякі значні відмінності від більш давніх туерикської та кошагацької світ, що говорить про істотні зміни кліматичних умов та обстановок седиментації. Нагромадження відкладень кошагацької та туерицької світ відбувалося на трагресивному етапі розвитку озер, а бекенського - на регресивному. Мінералогічні та геохімічніособливості неогенових озерних відкладень у Чуйській та Курайській улоговинах можуть успішно використовуватися при палеогеографічних та палеолімнологічних реконструкціях.

Аксарін А.В. // Вісник Зап.-сиб. геол. упр. 1938 № 4. С. 41.
Девяткін Є.В. Кайнозойські відкладення та неотектоніка Південно-Східного Алтаю. М: Наука, 1965. 244 с.
Лузгін Б.М., Русанов Г.Г. // Геологія та геофізика, 1992, № 4. С. 23.
Розсипні родовища титану СРСР. М.: Надра, 1976. 287 с.
Русанов Г.Г. // Нові дані з геологічної будови та умов формування родовищ корисних копалин в Алтайському краї. Барнаул, 1991. З. 24.
Русанов Г.Г. // Проблеми геології Сибіру. Томськ: Том. держ. ун-т, 1996, т. 2. З. 179.
Русанов Г.Г. // День Землі: екологія та освіта. Бійськ: НДЦ БіДПІ, 1998. С. 184.
Русанов Г.Г. // Геологічна будова та корисні копалини західної частини Алтаї-Саянської складчастої області. Кемерово-Новокузнецьк, 1999. С. 87
Русанов Г.Г. // Проблеми геології та геохімії півдня Сибіру. Томськ: Том. держ. ун-т, 2000. С. 158.
Русанов Г.Г. // Теоретичні та прикладні питання сучасної географії. Томськ: Том. держ. ун-т, 2009. С. 54.