Стратиграфия Иркутского угольного бассейна

Иркутский угольный бассейн относится к бисистемным платформенным, слабо дислоцированным, почти полностью обнаженным бассейнам России. По генетическим классификациям угольных месторождений Иркутский бассейн относится к подгруппе платформенных, генетически связанных с тектоническими впадинами.

Угленосная толща Иркутского бассейна представлена континентальными отложениями верхнего лейаса — нижнего доггера, которые подстилаются докембрийскими и нижнепалеозойскими метаморфическими, изверженными и осадочными породами. В северо-западной части бассейна в состав подстилающих пород входят также сибирские траппы, относящиеся по возрасту к пермо-триасу. Породы, налегающие на угленосную толщу, представлены четвертичными и в отдельных местах угленосными неогеновыми отложениями.

Архей (А). В основании видимого стратиграфического разреза архея залегает метаморфическая толща, обнажающаяся на берегу оз. Байкал в Приморском хребте и в хребтах Восточного Саяна. Эта толща разделяется на шарыжелгайскую и слюдянскую серии. Первая слагается различными гнейсами, мигматитами, амфиболитами и кристаллическими сланцами и имеет мощность до 4000 м; вторая— переслаивающимися гнейсами, кристаллическими сланцами, кварцитами и мраморами. Для последней характерны гранулиты, кальцифиры, кварц-диопсидовые породы и графитовые гнейсы; в нижней части разреза залегают гиперстеновые гнейсы и силлиманитовые сланцы. Общая мощность слюдянской серии 3000— 6000 м. Co слюдянской серией связаны месторождения графита, флогопита, лазурита, цементных известняков и силлиманита. Контакты между архейской и юрской угленосной толщей тектонические.

Протерозой (Pt). На архейских породах с резким угловым несогласием залегает мощная толща протерозойских орто- и парапород, широко распространенных в Прибайкалье и Восточном Саяне.

В краевой северо-восточной зоне Восточного Саяна, граничащей с Иркутским бассейном, нижнепротерозойские образования представлены бирюсинской серией, сложенной различными гнейсами, кристаллическими сланцами, кварцитами, амфиболитами и кристаллическими известняками мощностью до 7000 м. В различных районах Восточного Саяна возрастными аналогами бирюсинской серии являются мангатгольская толща и, возможно, хангорульская и архутская свиты.

Стратиграфически выше залегает камчадальская свита, сложенная различными гнейсами, кристаллическими сланцами, амфиболитами, кристаллическими известняками, доломитами, магнезитами, талькитами и кварцитами; мощность толщи 1200—2000 м. С нею связаны месторождения магнезита и талька.

Камчадальская свита согласно перекрывается свитой Соснового Байца, которая представлена амфиболитами, кристаллическими сланцами, безрудными и железистыми кварцитами; ее мощность достигает 2000 м..

На нижнепротерозойских породах с угловым несогласием залегают верхнепротерозойские, разделяющиеся на четыре свиты. В основании разреза залегает большереченская свита, слагаемая филлитами, метамор-физованными глинистыми и песчанистыми сланцами, песчаниками, гравелитами и амфиболитами; ее мощность 1600—1900 м. Стратиграфически выше залегает сублукская свита, сложенная различными эффузивами и их туфами, на которые ложатся туфы, песчаники и конгломераты. Сублукской свите соответствует далдарминская, состоящая из филлитов, туфопесчаников, гравелитов и конгломератов, содержащих прослои эффузивов. Мощность сублукской свиты 1300 м. Выше на размытой поверхности более древних пород залегает ермосохинская свита мощностью 600—1000 м, представленная конгломератами, гравелитами, песчаниками и кварцитами с прослоями эффузивов и их туфов. Разрез верхнего протерозоя заканчивается урикской (ингашинская, окинская или аршанская) свитой, сложенной серицитовыми, биотитовыми, хлоритовыми, углистыми и другими сланцами, песчаниками, доломитами, известняками и прослоями эффузивных пород; ее мощность 2800—3000 м.

В Южном Прибайкалье большереченской свите соответствует корниловская, а урикской — шубутуйская свита, которые выражены гнейсами, метаморфическими сланцами и кристаллическими известняками.

Синий (Sn). В Присаянье с резким угловым несогласием на протерозойских и архейских нородах залегают синийские отложения, представленные несколькими свитами, разделенными перерывами в осадконакоплении: ирсымскими доломитами, олхинской, карагасской и оселочной (ушаковской). Ирсымские доломиты имеют незначительное развитие. Олхинская свита распространена в бассейне р. Олхи южнее г. Иркутска; она сложена песчаниками и различными сланцами, а также известняками общей мощностью 350 м. Карагасская свита широко распространена в Присаянье и представлена конгломератами, песчаниками, алевролитами, аргиллитами и известняками. Ее мощность 900—2500 м.

Оселочная свита, также широко распространенная, сложена конгломератами, гравелитами, песчаниками и алевролитами, с прослойками известняков; ее мощностью 1800—2000 м. В Южном Прибайкалье оселочной свите соответствует ушаковская, представленная песчаниками, содержащими прослои алевролитов; мощность оселочной свиты 50—1300 м.

В Южном Прибайкалье залегающая на архее синийская толща представлена тремя свитами: голоустинской, улунтуйской и качергатской. Первая слагается кварцитами, песчаниками, известняками и доломитами; вторая — известняками, доломитами, песчаниками и различными сланцами; третья — филлитами, песчаниками и известняками. Общая мощность синийских отложений в Западном Прибайкалье достигает 4000 м. Около оз. Байкал юрские конгломераты с резким угловым несогласием налегают на синийские песчаники и сланцы. На поверхности этих пород находится нижнеюрская кора континентального выветривания.

Все докембрийские породы подверглись плутоническому и динамометаморфизму. Примерами пород, подвергшихся плутоническому метаморфизму, служат биотитовые, пироксеновые, силлиманитовые и кордиеритовые орто- и парапороды и гранулиты архея и протерозоя. Менее мета-морфизованные верхнепротерозойские породы представлены серицитовыми, хлоритовыми, дистеновыми и другими сланцами и филлитами.

Нижний кембрий (Cm1). Породы, подстилающие юрскую угленосную толщу, в основном представлены нижнекембрийскими отложениями, разделяющимися на алданский и ленский ярусы.

Алданский ярус (Cm1 аl) выражен мотской свитой, сложенной пестроцветными песчаниками, конгломератами, сланцами и мергелями с прослоями доломитизированных известняков. Мощность свиты 200—400 м. С мотской свитой связаны многочисленные проявления нефти и горючих газов.

Ленский ярус (Cm1 1), представленный мощной (800—2000 м) толщей известняков, доломитизированных известняков и доломитов, содержащих прослои мергелей и реже песчано-глинистых пород, делится на усольскую, бельскую, булайскую и ангарскую свиты. С усольской свитой связаны крупные месторождения каменной соли и проявления солей калия, магния, а также бромсодержащие рассолы, горючий газ и нефть. С ангарской свитой связаны месторождения ангидрита и гипса.

Верхний кембрий (Cm3). На отложениях ленского яруса несогласно залегает верхоленская свита верхнего кембрия, сложенная песчаниками, алевролитами, аргиллитами и мергелями. Ее мощность достигает 750 м. С нею связаны месторождения гипса и медистых песчаников.

Ордовик (О). В северо-западной части Иркутского бассейна угленосную толщу подстилают ордовикские отложения, выраженные следующими свитами: усть-кутской мощностью 140 м (известняки, песчаники и конгломераты), ийской — 700 м (песчаники, алевролиты и аргиллиты), мамырской — 70—320 м (песчаники, алевролиты и аргиллиты) и братской — 200—240 м (красноцветные алевролиты, аргиллиты с прослоями песчаников). Последние две свиты большей частью распространены за пределами Иркутского бассейна.

Силур (S). Силурийские отложения, слагающие эрозионные останцы, представлены песчаниками, алевролитами, аргиллитами и залегающими на них доломитами и известняками. Их мощность 0—320 м. Они разделяются на кежемскую и ярскую свиты.

Девон (D). Девонские отложения распространены за пределами Иркутского бассейна. Они слагаются мощными эффузивными толщами, перемежающимися с морскими и континентальными осадками. Возможно, что эти отложения местами залегают под угленосной юрой в Нижнеудинском районе.

Элювиальные и делювиальные образования верхнетриасовой — нижнеюрской коры выветривания (T3—I1). Состав пород коры выветривания, по Е.П. Бессолицину, зависит от состава подстилающих пород. Кора выветривания, развитая на поверхности нижнекембрийских известняков или доломитов, представлена каолиновыми сухарными глинами с обломками кремней; на поверхности верхнекембрийских и нижнеордовикских песчано-глинистых отложений она сложена каолинизированными песчаниками, алевролитами и аргиллитами, а на поверхности пород трапповой формации — пестроцветными песчаными глинами; общая мощность коры выветривания колеблется от долей метра до 10—20 м. В прошлом породы коры выветривания были распространены значительно шире. Однако в лейасе они подверглись значительной эрозии, на что указывает непосредственное налегание верхнелейасовых угленосных отложений на нижнекембрийские известняки и другие породы.

Размывавшийся элювий — делювий сносился в изолированные озерные бассейны, где он отлагался, образуя пластообразные залежи или линзы каолиновых глин, аргиллитов, алевролитов и в меньшей мере тонкозернистых песчаников. Эти переотложенные осадки залегают либо на размытой поверхности доюрских пород, либо на останцах первичной коры выветривания. В некоторых случаях они представлены черными углистыми, огнеупорными глинами, среди которых залегают небольшие линзы сапропелевого угля. Мощность озерных песчано-глинистых отложений, образовавшихся за счет размытой коры выветривания доюрских пород, колеблется от долей метра до 20—50 м. В переотложенных каолиновых глинах Узколугского месторождения Ю.А. Жемчужниковым были найдены остатки юрских растений.

Описанные озерные отложения, являющиеся наиболее древними среди юрских пород Иркутского бассейна, пользуются довольно широким распространением, вследствие чего выделяются нами в самостоятельный трошковский горизонт. Возраст первичной коры выветривания датируется нами как триас — низы юры.

Сохранившиеся элювиально-делювиальные и переотложенные каолиновые сухарные глины образуют в Вельском, Черемховском и некоторых других районах Иркутского бассейна крупные месторождения, имеющие важное промышленное значение. С доюрской корой выветривания долеритов и других изверженных пород трапповой формации связаны погребенные лейасовые россыпи ильменита, представляющие ильменитоносные песчаники, алевролиты и аргиллиты, залегающие в основании черемховской свиты.

Юрские отложения (I1-2). На неровной размытой поверхности подтилающих пород, подвергшихся длительному континентальному выветриванию и глубокой эрозии, залегают осадочные отложения, относящиеся по возрасту к лейасу — низам доггера. По М.М. Тетяеву и Н.А. Даниловичу, эти отложения разделяются на иркутскую, дабатскую, большереченскую и байкальскую фации.

К иркутской фации относятся угленосные отложения, распространенные на большей части площади Иркутского бассейна. По юго-восточной окраине они переходят в слабо сцементированные желтые или буроватые косослоистые песчаники с растительным детритом и остатками обугленной древесины. Среди песчаников наблюдаются линзовидные прослои серых, зеленоватых и желтых алевролитов и аргиллитов, линзы конгломератов и пропластки угля. По петрографическому составу песчаники и песчаный цемент в конгломератах полимиктовые, отличающиеся заметным содержанием полевых шпатов и остроугольными, почти не окатанными зернами кварца. Гальки в конгломератах имеют диаметр 1—6 см, состоят главным образом из лиловых и других порфиров и лейкократовых гранитов. Угленосные отложения иркутской фации делятся на три свиты: нижнюю безугольную (заларинскую), среднюю угленосную (черемховскую) и верхнюю угленосную (присаянскую).

Ближе к оз. Байкал, в бассейне р. Дабата, эти отложения переходят в дабатскую фацию, представленную переслаивающимися зеленоватосерыми песчаниками и конгломератами. Среди песчаников залегают линзы алевролитов и аргиллитов, которым подчинены тонкие (0,05 м) линзообразные пропластки каменного угля. Песчаники дабатской фации большей частью мелкозернистые, но встречаются средне- и крупнозернистые разности. По петрографическому составу они полимиктовые, реже кварцевые, иногда с большим содержанием полевых шпатов и в некоторых случаях чешуек биотита. Такой же состав песчаного цемента в конгломератах. Гальки в конгломератах имеют диаметр от 3—6 до 15 см, состоят из хорошо окатанных обломков лиловых и других порфиров и лейкократового гранита.

В породах дабатской фации содержатся остатки обугленной древесины и отпечатки юрских растений, определенных В. Д. Принадой как: Phoenicopsis cf. speciosa Hr., Carpolites sp., Eguisetites sp., Cladophlebis argulata Hr., Podozamites lonceolatus L. et Н.

Нижние горизонты дабатской фации Н.А. Даниловичем выделены в особую большереченскую фацию, сложенную песчаниками и конгломератами. Песчаники большереченской фации отличаются светлосерым, иногда белым цветом с охристыми разводами. По петрографическому составу они аналогичны дабатским. Среди них также преобладают мелкозернистые, но встречаются средне- и крупнозернистые разности. Что касается конгломератов, то они отличаются от дабатских только присутствием валунов диаметром до 0,3 м. В породах большереченской фации встречаются растительный детрит и линзочки угля.

На побережье оз. Байкал дабатская и большереченская фации переходят в так называемые байкальские конгломераты, содержащие маломощные (до 1,5 м) линзы песчаника. Эти конгломераты состоят из валунов диаметром до 0,5—0,6 м и галек гранита, гнейсов и других метаморфических пород, а также лиловых и зеленовато-серых порфиров и других эффузивов, в том числе известных только в Забайкалье. Размер галек от 1 до 10 см. Цемент конгломератов песчаный от мелко- до крупнозернистого, полимиктовый, с большим содержанием обломков кварца и полевых шпатов. Залегающие в виде линз песчаники в большинстве случаев мелкозернистые, зеленовато-серые, полимиктовые, часто с большим содержанием биотита.

В конгломератах и песчаниках байкальской фации довольно часто наблюдаются фрагменты обугленной древесины и линзочки каменного угля. Общая мощность иркутской и синхроничных ей дабатской, болынереченской и байкальской фаций юры колеблется от 300 до 600 м.

В литолого-фациальном отношении дабатские и байкальские отложения являются речными осадками, образовавшимися на месте при разрушении докембрийских горных пород Западного Прибайкалья и частично пород, принесенных из Забайкалья.

По Н.А. Даниловичу, сопоставление иркутской, дабатской, большереченской и байкальской фаций представляется в следующем виде:

Существующие представления по стратиграфии угленосной толщи Иркутского бассейна основаны на трудах М.К. Коровина, Ю.А. Жемчужникова, Ф.Ф. Оттена и Ю.П. Деева, а также на результатах поисковых и разведочных работ Иркутского геологического управления, произведенных в 1950—1960 гг. Сопоставление стратиграфических схем, разработанных раньше, со схемой, принятой авторами этой работы, приводится в табл. 112. Подробное описание угленосных отложений приведено ниже, в главе «Угленосность».

С иркутской фацией связаны месторождения бурого и каменного угля, стекольных и формовочных песков, а также рудопроявления ильменита; с байкальскими конгломератами — юрские россыпи золота, за счет разрушения которых образовались современные речные и озерные россыпи. Кроме того, с юрскими отложениями связаны многочисленные месторождения бутового камня, кирпичных суглинков и глин.

Неоген (N). В бассейнах рек Куды, Залари, Белой и Тагны угленосная толща на небольших по площади участках перекрывается неогеновыми отложениями ользонской свиты, которые сохранились в виде эрозионных останцов некогда обширного покрова рыхлых пород, распространявшихся по крайней мере до р. Тагны и оз. Байкал. Ользонская свита залегает с небольшим угловым несогласием на различных горизонтах юры или присаянской свите.

Наиболее полный разрез ользонской свиты установлен в Усть-Ордынском районе по скв. БП-27, где мощность свиты 270—300 м. В основании разреза залегают серые конгломераты (30 м), состоящие из хорошо окатанных и полуокатанных галек изверженных пород, гранитов, кварцевых порфиров и др., и песчано-глинистого цемента. На конгломератах залегают светло-серые разнозернистые кварц-полевошпатовые или полимиктовые пески (80 м) с сильно каолинизированными зернами полевых шпатов. Выше залегает угленосная пачка, сложенная серыми глинистыми средне- и мелкозернистыми песками, рыхлыми песчаниками, глинами и торфоподобным углем с включениями лигнита. Число угольных пластов в этой пачке колеблется от четырех до семи; их мощность 1—7,5 м; мощность пачки 80 м.

Угленосная пачка перекрывается переслаивающимися между собой пластами светло-серых разнозернистых полимиктовых и кварц-полевошпатовых песков и более темных глин мощностью 40 м. Разрез ользонской свиты заканчивается светло-серыми мелкогалечными конгломератами и гравелитами, содержащими прослойки глин (70 м). По своему составу покрывающие конгломераты аналогичны базальным. Характерной особенностью конгломератов, гравелитов и песчаников ользонской свиты является высокое содержание в них каолина, образующего либо цемент, либо вкрапления, либо линзы и прослойки.

Глины ользонской свиты отличаются темно-серой, шоколадной или черной окраской. Они частично относятся к каолиновым, частично же к монтмориллонитовым и содержат примесь кварцевых песчаников и углистых частиц. В Усть-Ордынском районе в угленосной пачке встречена линзообразная залежь трепела мощностью около 2 м.

В породах ользонской свиты обнаружены остатки спор (Filices, Sphagnum, Licopodium, Eguisetum) и пыльцы деревьев, относящихся к родам: Abies, Tsuga, Picea, Larix, Pinus, Taxodium, Myrica, Juglans, Alnus, Betula, Corylus, Carpinus, Fagus, Ulmus, Magnolia, Ilex, Tilia. По возрасту ользонская свита относится к миоцену — плиоцену.

Четвертичные отложения (Q1-4) в Иркутском угленосном бассейне представлены элювиальными, делювиально-пролювиальными и аллювиальными образованиями; местами встречаются флювиогляциальные, озерные, болотные и эоловые отложения, но они большого распространения не имеют.

Элювий распространен повсеместно на вершинах возвышенностей. Он представлен суглинками или глинами с обломками коренных пород; мощность его колеблется от долей до 3—5 м.

Делювиальные отложения, представленные щебнем, суглинками и глинами с обломками коренных пород, покрывают склоны возвышенностей. В некоторых случаях суглинки можно назвать лёссовидными. Мощность делювия достигает 10—20 м.

Аллювиальные отложения широко развиты в долинах рек. Они представлены валунами, галечниками, песками с галькой, песками, суглинками и реже глинами. Мощность аллювия колеблется от долей до 100—120 м.

По Э.И. Равскому и др., аллювиальные отложения Приангарья по возрасту разделяются на несколько толщ: современные (Q4) — аллювий современных русел и пойм, верхнеплейстоценовые (Q4) — аллювий надпойменных террас I (9—12 м) и II (14—17 м), среднеплейстоценовые (Q3) — аллювий надпойменных террас III (20—25 м) и IV (30—36 м), нижнеплейстоценовые (Q1) — аллювий надпойменных террас V (40—45 м), VI (60—65 м) и VII (70—80 м) и эоплейстоценовые — аллювий надпойменных террас VIII (90—100 м) и IX (110—130 м). Возраст аллювиальных отложений установлен по остаткам наземной фауны, в том числе Elephas primlgenius и др., и по остаткам пыльцы растений.