книги из ГПНТБ / Применение математических методов в исследовании рассеянных компонентов осадочных пород

Т а б л и ц а 3

Зависимость содержания пород различного типа от расстояния по профилю р. Илеть — с. Аспа (Верхнеказанские отложения)

ваемых границ имеют значение коэффициента С промежу­ точное между таковыми для глин и песчаников. Высокая величина коэффициента К свидетельствует о их наиболее рез­ ком убывании в переходной зоне. Глинисто-алевритистые по­ роды характеризуются наиболее высоким значением коэффици­ ента С, что обусловливает сдвинутость кривой вправо в восточном направлении. Коэффициент К имеет для этих пород промежуточ­ ное значение по сравнению с карбонатными породами и песча­ никами. Наиболее низкие значения коэффициентов С и К харак­ терны для песчаников. Кривая, связывающая процентное содер­ жание песчаников с положением .в данной точке профиля, сдвинута влево /в восточном направлении. Такое положение кривой объясняется тем, что песчаники в основной своей массе в последнюю -очередь подвергаются фациальному замещению. Низкое же значение коэффициента К говорит о более плавном изменении содержания сероцветных песчаников по профилю.

В целом же, как вид формул (см. табл. 3), так и положение кривых закономерной составляющей в распределении отдельных типов пород в зоне взаимоотношения формаций свидетель­ ствуют о сохранении той же закономерности среди пород сероцветной формации, что и в нижнеказанских отложениях. То есть отмечается постепенный фациальный переход одних типов пород в другие от песчаников к карбонатным породам и сероцветным глинисто-алевритистым породам, однако в количественном отношении особенности перехода резко отличаются от перехода в нижнеказанских отложениях. Во-первых, обращает на себя внимание повышенное значение коэффициента К для пород верхнеказанских отложений, что свидетельствует о более крутом изгибе соответствующих кривых и следовательно, о более быст­ ром фациальном переходе. Во-вторых, выделяется также мень­ шая величина коэффициентов С, что свидетельствует об общей сдвинутости кривых влево и о сответствующем перемещении к

93

западу зоны фациального взаимоотношения формаций. В-третьих,, значительно большая близость абсолютных значений коэффици­ ентов С для пород верхнеказанских отложений также свидетель­ ствует о более быстром фациальном переходе между отложения­ ми сероцветной и красноцветной формаций и менее четко выра­ женной вследствие этого фациальной зональности.

Для пород красноцветной формации — глинисто-алеврити- стых и песчаников отмечаются также большие величины абсо­ лютных значений коэффициентов С и К. Кроме того, соотноше­ ние их таково, что в переходной зоне как глинисто-алевритистые породы, так и песчаники, появляются практически одновременно и, таким образом, литологическая зональность в переходной зоне выражена слабо.

На основе изучения поведения закономерной составляющей в распределении определенных литологических типов пород в на­ правлении с запада на восток для верхнеказанских отложений также можно составить литолого-фациальный ряд следующего вида.

Полученный ряд характеризует фациальные особенности взаимоотношения пород лагунно-морской сероцветной и лагунно­ дельтовой красноцветной формаций и отражает затушеванность в строении отдельных зон.

Для изучения поведения случайной составляющей автором были вычислены значения асимметрии и эксцесса распределения отклонений процентного содержания отдельных типов пород от соответствующих этим типам закономерным составляющим. Эти значения вместе с соответствующими значениями асимметрии эксцесса для уровня значимости 0, 05 приведены ниже, а также значениями выборочных дисперсий приведены ниже в табл. 4.

94

Как следует из таблицы, .во всех случаях значения величин асимметрии и эксцесса в распределении отклонений процентных содержаний определенных пород меньше соответствующих зна­ чений для уровня значимости 0,05. Это свидетельствует о том, что распределение рассматриваемых величин можно считать достаточно близким к нормальному. Учитывая нормальный закон распределения отклонений процентного содержания различных типов пород от соответствующих закономерных составляющих, можно провести сравнение их дисперсий. Сравнение проводилось при помощи критерия Фишера. Ниже приведены полученные дан­ ные, в скобках приведены значения критерия для 5%-ного уров­ ня значимости. Индексы соответствуют номерам пород в табл. 4.

/12 = 3,37 (3,88); / 2з=1,16 (4,32); Fi3=2,93 (3,60).

Полученные данные свидетельствуют о достаточной близости дисперсий в распределении отклонений процентных содержаний рассматриваемых типов пород от соответствующих закономерных составляющих. Критерий Бартлетта также свидетельствует об отсутствии значимого различия между дисперсиями рассматри­ ваемых величин пород красноцветной и сероцветной формаций. Величина критерия В в этом случае оказалась равной 4,96, что значительно ниже граничного значения для уровня значимости 0,05 при трех степенях свободы (нами в сравниваемые величины не включались красноцветные песчаники, так как при рассмотре­ нии процентных содержаний их дисперсия равна дисперсии гли- нисто-алевритистых пород).

Таким образом, можно говорить о том, что в пределах зоны взаимотношения формаций среди верхнеказанских отложений различные в геологическом отношении породы обладают близки­ ми величинами дисперсий.

Сравнение дисперсий колебаний содержаний различных типов пород нижне- и верхнеказанских отложений показало также близость дисперсий как среди отложений сероцветной, так и для отложений красноцветной формаций. Величина критерия В для пород сероцветной формации оказалась равной 8,42 при пяти сте­ пенях свободы, а величина критерия F равной 1,82 при сравнении дисперсий красноцветных глинисто-алевритиетых пород.

Проведенные исследования позволяют сделать некоторые вы­ воды относительно условий формирования осадков в пределах зоны фациального взаимоотношения формаций для нижне- и верхнеказанского времени.

Наблюдаемые отличия в поведении закономерной составляю­ щей в распределении различных типов пород свидетельствуют о более плавном и постепенном взаимопереходе отложений рассма­ триваемых формаций для нижнеказанских образований по срав­ нению с верхнеказанскими. В связи с этим зона фациального перехода между формациями для нижнеказанских отложений является более растянутой, что обусловило более отчетливую фа­ циальную зональность, выраженную литолого-фациальным ря­

95

дом. Одновременно с сужением зоны фациального взаимоотноше­ ния формаций во времени происходит ее миграция в западном направлении, что связано с общей редукцией казанского лагун­ но-морского бассейна (см. рис. 1, 2, табл. 1, 2). Так, для нижнека­ занских отложений по закономерным составляющим появление красноцветных глинисто-алевритистых пород происходит, начи­ ная со скв. 58 (с. Янцобино), а красноцветных песчаников со скв. 55 (с. Мухино), выклинивание сероцветных пород происходит практически на границе Татарского свода и Верхне-Камской впа­ дины скв. 37 (г. Агрыз). Ширина зоны взаимоотношения форма­ ций составляет таким образом около 150 км по рассматривае­ мому профилю. Для верхнеказанских отложений, как свидетель­ ствуют закономерные составляющие, красноцветные глинистоалевритистые породы появляются со скважины 65 (с. П. Поник) западнее ст. Шемордан. Закономерная составляющая по серо­ цветным породам практически приближается к асимптотическому нулевому значению у скв. 54 (г. Вятские Поляны). Таким обра­ зом, по профилю ширина зоны взаимоотношения формаций со­ ставляет по профилю 70 км, что вдвое меньше соответствующей зоны для нижнеказанских отложений. Кроме того, появление красноцветных образований .среди сероцветных в верхнеказан­ ских отложениях появляется на сорок километров западнее, чем в нижнеказанских, что свидетельствует о миграции зоны.

Дополнительные данные дает анализ случайной составляю­ щей распределения различных типов пород по рассматриваемому профилю. Судя по величинам дисперсий и дисперсионным отно­ шениям отклонений процентных содержаний отдельных типов пород от соответствующих закономерных составляющих, наи­ большей изменчивостью среди пород сероцветной формации ниж­ неказанского возраста характеризуются песчаники и карбонат­ ные породы. Минимальные колебания содержаний отмечаются для глинисто-алевритистых пород, что свидетельствует, в част­ ности, о их наиболее хорошей выдержанности. Среди пород верх­ неказанских отложений по величинам дисперсий выделить наи­ более и наименее изменчивые породы не представляется возмож­ ным по имеющемуся количеству данных. Вероятно, это связано с влиянием общей редукции верхнеказанского морского бассейна, что обусловило резкие колебания содержаний пород в переходной зоне. Однако, вследствие того, что в пределах рассматриваемой переходной зоны не наблюдается значимого общего различия между дисперсиями содержаний рассматриваемых типов пород нижне- и верхнеказанских отложений, можно говорить об унаследованности режимов осадконакопления в нижнеказанское время по сравнению с верхнеказанским.

96

В и с т е л и у с А. Б. Материалы к литостраткграфми продуктивной толщи Азербайджана. Изд. АН СССР. М. — Л., 1961.

В и с т е л и у с А. Б., Ро м а н о в а М. А. Красноцветные отложения полу­

М и р о п о л ь с к и й Л. М. Медные руды в пермских отложениях ТАССР

иих генезис. Учен. зап. Казанского университета, т. 98, кн. 1, 1938.

Му р ч и с о н Р. И. Геологическое описание Европейской России и хребта Уральского. Т. 1. СПб., 1849.

Вятско-Камской полосы. Учен. зап. Казанского университета, т. 126, кн. 2, 1967.

Ч е р д ы н ц е в В. А. Казанский ярус.— Сб.: Геология ТАССР и приле­ гающих территорий в пределах 109 листа. Ч. 1." ОНТИ, 1939.

'Л-279.—7

В. Г. Изотов

О ВЛИЯНИИ ФАЦИАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ КАЗАНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ВЯТСКО-КАМСКОЙ ПОЛОСЫ НА ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕЯННЫХ СОДЕРЖАНИИ МЕДИ

Разнообразие условий накопления осадков в верхнепремское время в пределах Волго-Уральской области обусловило не только широкое разнообразие фациальных условий, но и влияло на за­ кономерности распределения химических элементов в породах. Из этих элементов наибольшее значение имеет медь. Это обуслов­ лено тем, что в пределах рассматриваемой территории Татарии, пересекаемой Вятско-Камской меденосной полосой, сконцентри­ рованы многочисленные мелкие месторождения и рудопроявления меди, которые являются потенциально перспективными и пред­ ставляют в последние годы объект активного изучения.

Вопросы, связанные с распределением меди и других, микро­ элементов в породах Волго-Уральской области, куда входит и рассматриваемая территория, изучались многими исследователя­ ми (Миропольский, 1938, 1943, 1956; Иткина, 1950; Гуляева п Итюина, 1950; Ронов и др. 1955; Катченков 1952, 1959, 1961; Пе­ рельман и Борисенко, 1962). Однако большинство перечисленных исследователей рассматривали особенности поведения микроэле­ ментов в различных литологических типах пород не учитывая фациальные особенности их образования, которые как известно являются в пределах этой территории весьма разнообразными от типично морских до континентальных. По данным этих иссле­ дователей содержание меди в отдельных литологических типах пород колеблется в пределах первых тысячных долей процента. По сравнению с данными по содержанию меди в литосфере (0,007%) и в осадочных породах литосферы (0,0057%) (по А. П. Виноградову, 1956), содержание ее в породах рассматри­ ваемого региона является несколько пониженным.

Всеми исследователями отмечаете^ более повышенное содер­ жание меди в глииисто-алевритистых породах по сравнению с песчаниками и карбонатными породами. Необходимо отметить, однако, что полученные результаты по содержаниям меди в

98

отдельных литологических типах пород статистически не обраба­ тывались, а оценивались визуально.

Закономерности распределения меди в казанских отложениях Вятско-Камской полосы были рассмотрены В. А. Поляниным и В. Г. Изотовым (1967). При этом было показано, что законы распределения меди в различных по литологическому составу, породах с достаточной точностью могут быть аппроксимированы нормальным и логарифмически нормальным распределениями.

Нами изучалось распределение меди по всему разрезу казан­ ских отложений, заключающих основную массу оруденения Вятско-Камской полосы. В целях сравнительной характеристики изучение проводилось отдельно по определенным литологичес­ ким типай пород в пределах основных фациальных зон. При этом изученные участки располагались в пределах выделенных нами рудоносных площадей, положение которых контролируется структурно-тектонической позицией участков и фациальным обликом отложений (Полянин и Изотов, 1970).

На территории Татарии наиболее интенсивное оруденение связано с верхнеказанскими отложениями Кукморской и Альметьевской рудоносных площадей, занимающих центральные час­ ти Северного и Южного куполов Татарского свода. В фациаль­ ном отношении эти наиболее насыщенные рудопроявлениями отложения сложены переслаиванием красноцветных лагуннодельтовых и сероцветных лагунно-морских пород, представленных глинами, алевролитами, песчаниками, различной степени зернис­ тости и карбонатными породами, в основном известняками. То есть эти отложения попадают в зону взаимоотношения красно­ цветной и сероцветной формаций.

В пределах этих же площадей нижнеказанские отложения еще сохраняют свой сероцветный лагунно-морской облик, что свя­ зано с особенностями взаимоотношения формаций в нижнеказан­ ское время. Сами отложения представлены в основном глинами, известковистыми глинами, алевролитами, песчаниками и извест­ няками. В фациальном отношении они могут рассматриваться как отложения, переходные между типично морскими и лагунно­ дельтовыми образованиями. Для сравнения результатов иссле­ дования особенностей распределения меди в отложениях, отме­ ченных ведущих фациальных зон, нами изучались в этом отноше­ нии и типично аллювиально-дельтовые красноцветные образова­ ния в пределах Сарманово-Азнакаевского рудного поля в крайней восточной части Альметьевской рудоносной площади. Для харак­ теристики особенностей поведения меди в мелководно-морских отложениях нами были опробованы толщи верхнеказанских по­ род в районе г. Казани, представленные известняками, доломи­ тами, известковистыми глинами и глинами с гипсом. Приведен­ ная выше общая фациальная характеристика отложений отме­ ченных крупных территорий приведена по данным М. Э. Ноинско-

влияние диагенетических процессов, перераспределяющих эле­ мент в пределах одного слоя.

Приведенные выше две группы факторов могут различным образом реализоваться в пределах отдельных фациальных зон, для каждой из которых свойствен свой характер накопления осадкам концентраций в нем элементов. Так, в области развития мелководно-морских казанских отложений, судя по характеру пород, широкое развитие имело хемогенное осадконакопление за счет последовательного накопления порций чаще всего карбонат­ ного осадка. В области развития лагунно-морских и лагунно­ дельтовых отложений Кукморской и Альметьевской рудоносных площадей преобладало терригенно-хемогенное осадконакопле­ ние, связанное со сложным влиянием многочисленных факторов. Существенно терригенное осадконакопление преобладало в бо­ лее восточных районах в пределах развития аллювиально-дель­ товых толщ.

В соответствии с этими общими типами осадконакопления попробуем подобрать некоторые общие модели, характеризую­ щие процесс накопления элементов в осадке при различном спо­ собе поступления осадка.

Допустим, что порода формируется в результате накопления отдельных порций осадка, первоначально не содержащих рас­ сматриваемого элемента. Порции осадка поступают последова­ тельно случайным образом и е течение достаточно малого про­ межутка времени At вероятность поступления двух и большего числа порций осадка есть величина бесконечно малая. Допустим далее, что элемент поступает в осадок из среды осадконакопле­ ния и содержание его — С пропорционально времени контакта осадка со средой — Т. то есть С = кТ; к — коэффициент пропор­ циональности. Это допущение вполне оправдано для малых кон­ центраций элементов при процессах адсорбции для химического и биохимического осаждения. Если считать, что в результате от­ ложения каждой порции осадка формируется слой и значитель­ ного перераспределения элемента между исследуемыми слоями не происходит, можно показать, что содержания элементов при сделанных допущениях распределены по экспоненциальному

закону.

Пусть Р (t) — вероятность того, что между фиксированными моментами времени to и t не поступило ни одной порции осадка.

101

время At (по условию величина бесконечно ма­ лая).

то С= 1 и окончательно имеем P(t) = e~at.

Плотность вероятности распределения длины интервала меж­

что соответствует экспоненциальному распределению.

Так как мы считаем, что концентрация элемента в слое про­ порциональна времени между отложениями двух слоев, исполь­ зуя теорему о преобразовании случайных величин, легко перейти к распределению содержаний элементов. При этом получаем:

Т — — , откуда —— , подставляя это в формулу плотности

k d C k

вероятности распределения длины интервала, получим: /(С) =

Как известно, эта функция характеризуется максимальным значением при С= 0 и плавным уменьшением по мере увеличе­ ния С. Таким образом, наибольшее распространение при сделан­ ных допущениях будут иметь слои, в которых либо отсутствует рассматриваемый элемент, либо присутствуют его минимальные концентрации. Следовательно, только что описанная модель мо­ жет характеризовать процесс крайнего рассеяния.

В наших условиях подобная схема может быть применена к карбонатным и карбонатно-глинистым породам мелководно-мор­ ских и лагунно-морских отложений хемогенного происхождения, характеризующимся часто микрослоистостью и наименее способ­ ных к извлечению меди из разбавленных растворов. Последнее может оправдывать допущение о пропорциональности содержа­ ния элемента в осадке времени контакта его со средой.

102