Карагандинский угольный бассейн

История геологического развития

Для восстановления геологической истории района Карагандинского бассейна на ранних этапах его развития имеется очень мало материалов.

Первый из них приходится на конец турне и визейский век и характеризуется прибрежно-морскими и лагунными условиями седиментации. В это время в процессе регрессии моря большое количество песчаных кос, соединенных с островами, расчленили морской бассейн на ряд лагун и заливов. В результате изменился и характер осадков по сравнению с турнейским веком. Визейские отложения в целом характеризуются преобладанием терригенного материала, накопление которого происходит уже не в морских, а преимущественно в прибрежно-морских, лагунных и в небольшой степени в континентальных (озерных, болотных и речных) условиях. Прибрежно-морской режим периодически сменялся кратковременными морскими трансгрессиями, на что указывает наличие осадков, содержащих относительно более глубоководную морскую фауну. Характер разреза осадков визейского яруса и чередование прослоев пород с морской и пресноводной фауной указывают на то, что тектонический режим данной территории, находившейся в зоне прибрежной равнины визейского моря с весьма подвижной изрезанной береговой линией, был очень неспокойным.

Переходя к более детальному анализу палеогеографической обстановки времени накопления продуктивных толщ Карагандинского бассейна, следует отметить, что положительные движения в конце турнейского века и начале визейского привели в восточной части краевого прогиба (в частности, и на территории бассейна) к смене типично морских карбонатных осадков верхнего турне глинистыми породами теректинских слоев и нижней части аккудукской свиты, отлагавшимися в лагунных условиях. В области Джунгаро-Балхашской геосинклинали это поднятие сопровождалось оживлением вулканической деятельности, что находит свое отражение в широком распространении маломощных прослоев туфов в глинистых отложениях нижнего визе как на площади Карагандинского бассейна, так и за его пределами.

Указанные кратковременные поднятия вскоре сменились отрицательными движениями, продолжавшимися в течение второй половины ранневизейского и всего средневизейского времени, когда происходило накопление осадков верхней части аккудукской и всей ашлярикской свиты. Последовательное развитие этой новой (небольшой) трансгрессии отражает трехчленное деление аккудукской свиты, сменяющей в разрезе теректинские слои. На смену лагунным условиям, широко распространенным в начале аккудукского времени, приходят типично прибрежно-морские с широким развитием фаций пляжей, отмелей и баров с фауной толстостворчатыхбрахиопод. Увеличение роли морских осадков в сложении аккудукской свиты происходит и в плане — с востока на запад, что фиксируется обилием типично морской фауны в осадках этой свиты на Завьяловском месторождении и карбонатными отложениями в Тенизской впадине.

Центр максимального погружения Карагандинского бассейна перемещается в восточную его часть, где мощность аккудукской свиты достигает 700 м. Обло-Мочный материал продолжает поступать в основном с Тектурмасского антиклинория, в пределах которого усиливаются восходящие движения.

Визейский век в целом характеризуется широким распространением на территории краевого прогиба лепидодендроновой флоры вестфальского типа с примесью папоротников, птеридоспермов и каламитов. На этом фоне в течен визе происходит смена более древних форм рода  Lycopodiales  более молодым родом  Lepidodendrales и постепенное обогащение растительности во времени птеридоспермами.

Широкое развитие в это время получили пресноводные пелециподы; лишь на юго-западе периодически возобновлялись условия, благоприятные для существования морской фауны. Впервые в истории бассейна появляются филлоподы, характеризующие обстановку континентальных озер.

Значительным распространением по-прежнему пользуются торфяные болота, в которых формируется средняя группа угольных пластов карагандинской свиты, однако характер угленакопления лимнический. Наиболее устойчивыми во времени были торфяные болота южной и восточной частей бассейна, где угольные пласты имеют наибольшую мощность. Максимум угленакопления приходится на время отложения средней части подсвиты; в конце его интенсивность развития торфяных болот ослабевает.

Угленакопление в карагандинское время имело широкое развитие на территории Казахской складчатой страны, но в отличие от ашлярикского не распространяется на Северный Казахстан и Джунгаро-Балхашскую геосинклиналь в связи со значительными эпейрогеническими поднятиями первого и крупными орогеническими движениями в пределах второй. В целом угленакопление ограничивается пониженными участками краевого прогиба, однако в его пределах имеет несколько большее развитие, чем в ашлярикское время, и, в частности, доходит до юго-западных границ Тенизской впадины. Последнее обстоятельство подчеркивает тот факт, что положительные тектонические движения, обусловившие смену морского режима прибрежно-лагунным с развитием болот, в пределах краевого прогиба последовательно распространяются в западном направлении. Вместе с тем на различных участках краевого прогиба характер угленакопления был существенно разным. Так, в северо-восточной его части, отличавшейся более постоянной палеогеографической обстановкой и относительно устойчивым тектоническим режимом, а также окруженной более приподнятыми возвышенностями, с которых в пониженные области поступало больше обломочного материала, произошло формирование мощных пластов высокозольных углей (Экибастуз, Тениз-Коржункуль, Жамантуз). В средней части прогиба (в Карагандинском бассейне), отличавшейся неустойчивым тектоническим режимом и окруженной более выровненными участками суши, образовались менее мощные пласты менее зольных углей. Западнее, где дольше существовали прибрежно-морские и лагунные условия (в Самарском месторождении — до пласта к7, а в Завьяловском — до пласта к12), сформировались маломощные, но в то же время наименее зольные угольные пласты. Участки угленакопления в восточной части краевого прогиба представляли собой изолированные межгорные впадины, а район Карагандинского бассейна — единую угленосную площадь с Самарских и Завьяловским месторождениями.

Соответственно с изменением климатической обстановки и рельефа на смену влаголюбивой лепидофитовой растительности пониженных заболоченных пространств, характерной для долинской свиты, пришла тентекская флора, в которой наиболее широкое развитие приобрели хвойные и птеридоспермы, произраставшие на возвышенных участках рельефа с хорошими условиями дренажа. Лепидофиты в связи с сокращением площадей развития болот играли второстепенную роль в составе этой флоры.

Необходимо отметить, что климат Центрального Казахстана, в общем, претерпел в пермское время дальнейшую аридизацию, о чем свидетельствует значительное увеличение в пермских осадках красноцветов и солей по сравнению с каменноугольными. В соответствии с этим, а также в связи с преобладанием в перми возвышенных форм рельефа и, наоборот, отсутствием обширных заболоченных пространств происходит дальнейшее развитие флоры, в составе которой хвойные занимают уже доминирующее положение; присутствуют и засухоустойчивые формы.

Отсутствие на всей площади Центрального Казахстана осадков нижнего, среднего и большей части верхнего триаса, с одной стороны, и наличие мощных грубообломочных образований в нижней части триасовых отложений, выполняющих локальные угленосные грабеноподобные впадины Тургайскогс прогиба, с другой стороны, говорит о том, что Казахская складчатая страна (в том числе и район Карагандинского бассейна) испытала в отличие от окружающих ее пониженных пространств в раннем и среднем триасе длительное и интенсивное поднятие, вероятно, без существенных дифференцированных подвижек. В пределах краевого прогиба эти поднятия сопровождались интенсивным размывом пермских и каменноугольных отложений, особенно в восточной его части. Принимая во внимание более мелкообломочный характер пермских осадков в Тенизской и Джезказганской впадинах по сравнению с триасовымг конгломератами Тургая, можно предполагать, что именно на конец перми — ранний триас приходится максимальное поднятие Центрального Казахстан, в позднегерцинское время (пфальцская фаза складчатости). Оно было настолько значительным, что в пределах описываемого района совершенно не сказалась эпоха верхнетриасового угленакопления, имевшая место в сопредельных районах (в Тургайском прогибе, Приуралье, Средней Азии и т. д.).

Более поздняя, меридиональная, система разрывных нарушений, как уже отмечалось, не сопровождается повышением метаморфизма углей. Наоборот, в непосредственной близости от Тентекского разлома, наиболее крупногс из разломов этого направления, залегают наименее метаморфизованные — газовые угли тентекской свиты. Это обстоятельство, а также отсутствие вблизг меридиональных разломов вторичной складчатости и зон дробления, несмотря на крутое, а зачастую даже пород вблизи западного и восточного бортов бассейна, позволяют предполагать, что основная часть меридиональных разломов образовалась в результате растяжения и произошла в период активизации постгерцинской платформы Казахской складчатой страны. С явлениями активизации, естественно, связано формирование грабеноподобных впадин восточной части Тургайского бассейна и Центрального Казахстана. Как известно, наиболее древние мезозойские осадки Тургайского прогиба относятся к нижнему — среднему триасу (туринская серия, представленная чередованием терригенных пород и базальтовых покровов), затем следуют угленосные осадки карашиликской серии верхнетриасового возраста и убаганскойрэт-юрского, выполняющие уже четко выраженные субмеридиональныеграбеноподобные впадины. В Центральном Казахстане имеются аналоги лишь верхней из указанных серий. Как видно, активизация платформы с возникновением меридиональной системы расколов на площади Тургайского прогиба началась в раннем триасе. Возможно, что в Центральном Казахстане, область которого являлась в это время более консолидированной, данный процесс несколько запаздывает. Учитывая это, время образования основной системы меридиональных разломов Карагандинского бассейна мы относим к раннему — среднему триасу, а более древних широтных дислокаций — к концу перми — началу триаса.

Образование Тентекского и Майкудукского разломов, ограничивающих основную часть Карагандинского бассейна соответственно с запада и востока, произошло, вероятно, на участках резкого уменьшения интенсивности прогибания площади краевого прогиба в каменноугольное время. Таким образом, они в какой-то мере являются унаследованными. После образования указанной серии меридиональных разломов Карагандинский бассейн и расположенные к западу от него Самарская и Завьяловская грабен-синклинали приобрели современные очертания.

В целом скорость прогибания депрессии (особенно на юге) превышала скорость размыва периферических поднятий, чем и объясняется накопление в ее пределах в основном грубообломочного материала. Транспортировка его осуществлялась горными потоками.

Тектонические движения в рэтлейасовое время носили пульсирующий характер, о чем свидетельствуют прослои алевролитов и аргиллитов среди конгломератов саранской свиты.

Во второй половине лейаса прогибание охватило значительно большую часть депрессии, хотя скорость его значительно уменьшилась. Однако отдельные участки на Майкудукском поднятии и в Верхне-Сокурской впадине продолжали оставаться стабильными. Ко времени накопления осадков дубовской свиты происходит некоторое изменение палеогеографической обстановки. Высокие горы, существовавшие в саранское время на юге Карагандинского бассейна, были несколько снижены денудационными и эрозионными процессами. В связи с этим Карагандинская депрессия в данный период ограничивается с юга возвышенностью с низкогорным рельефом; с северо-запада ее по-прежнему окаймляет мелкосопочник. Незначительное превышение области сноса над площадью аккумуляции обусловило уменьшение транспортирующей способности рек. Скорость течения их замедляется, вследствие чего в депрессию выносится лишь тонкоотмученный материал: глинистые и алевритовые частицы, реже песчанистые. Только по южной ее окраине продолжается накопление грубых галечников. Преобладающее направление сноса в этот период было с юга на север.

На выровненных участках, по-видимому, начинается формирование коры выветривания, о чем свидетельствует наличие красноцветных пород в разрезе вышележащих кумыскудукской и михайловской свит.

В конце ранней юры усилились тектонические движения, выразившиеся в поднятии области питания и интенсивном прогибании депрессии, причем область наибольшего погружения перемещается в Верхи е-Сокурский район. На юге Карагандинского бассейна вновь возникают высокие горные сооружения и усиливается эрозионная деятельность рек, в результате чего в первой половине средней юры происходит интенсивный снос обломочного материала в погружающуюся депрессию. Центральные районы Верхне-Сокурской впадины представляли собой низменную равнину, а средняя часть Карагандинской впадины была занята озерным бассейном. Сформировавшиеся в это время отложения кумыскудукской свиты отличаются более грубообломочным составом, чем породы нижележащей дубовской свиты, особенно по южной периферии депрессии.

На протяжении всей истории мезозойского осадконакопления в Карагандинском бассейне наиболее мобильной зоной являлась южная его окраина. Ориентировка юрских структур, направление осей складок в юрских породах, а также простирание разрывных нарушений в них в большинстве случаев совпадают с палеозойскими структурами и осложняющими их разломами, что несомненно свидетельствует об унаследованном характере тектонических движений в мезозое.

Поднятие страны сопровождалось глубоким врезанием рек и накоплением в долинах песчано-галечного аллювия верхнеолигоценового возраста. В замкнутых понижениях рельефа, расположенных на участках, не освоенных речной сетью, образуются пестроцветные глинистые осадки. На водоразделах и по склонам долин под воздействием процессов избирательной денудации формируется мелкосопочник.

К началу Миоцена Центральный Казахстан испытывает довольно значительное опускание, на фоне которого окончательно оформляются ранее существовавшие депрессии и формируются новые. Широкое развитие получаюг озерные бассейны, в которых идет накопление аллювиально-озерных глиеаральской свиты. Они полностью выполняют долины олигоценовой речной сетн, заполняют другие понижения рельефа и выходят на низкие водоразделы.

Конец плиоцена и четвертичный период в целом характеризуются постепенным прерывистым поднятием описываемой территории, усилением в связи с этим попеременно то эрозионной, то аккумулятивной деятельности рек.

Первый этап поднятия приходится на поздний плиоцен, когда начинает формироваться современная речная сеть, а ранее накопившиеся осадки подвергаются размыву. Затем, в конце плиоцена и начале раннечетвертичного времени, вновь имеет место аккумуляция с накоплением преимущественно делювиально-пролювиальных осадков.

Во второй половине раннечетвертичного времени и в начале среднечетвертичного в связи с усилением положительных движений и увлажнением климата, обусловивших увеличение живой силы водных потоков, происходит формирование древней аллювиальной равнины — аналога III надпойменной террасы рек Ишима и Иртыша, с накоплением в ее пределах песчаных осадков. Одновременно на площадях развития мелкосопочника усилившиеся эрозионноденудационные процессы способствовали размыву и выносу как неогеновых, так и более древних осадков, щебенистый и глинистый материал которых накапливается у подножия склонов в виде делювиально-пролювиальных шлейфов.

Наиболее глубокое врезание рек имело место в олигоцене; в последующее время реки ни разу не достигали его уровня.

Таким образом, Карагандинский бассейн и другие упомянутые выше синклинальные структуры района по своему структурному положению, характеру развития и формационной принадлежности выполняющих их осадков, а также по тектоническим особенностям внутреннего строения могут быть объединены в выделяемый нами верхнепалеозойский краевой прогиб.