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

раствор, а органическое вещество продолжало накапливаться в глинистах осадках. Формирование же кларковых содержаний фосфора в песках и алевритах большей части разреза осадоч­ ного покрова Русской платформы, включая верхний мел, проис­ ходило под действием иных факторов: 1) принос обломочного апатита; 2) цементация фосфатами, привнесенными в зону седи­ ментации вооходящими глубинными течениями; 3) поступление в осадок фоофатизированной ракуши. Цементация пористых пес­ чаных осадков фосфатами, по-видимому, также имела место в верхней юре и нижнем мелу.

Данные по содержанию Сорг в разновидностях пород мезо­

зоя северной оконечности Ульяновско-Саратовского прогиба, сгруппированные по стадиям осадочных ритмов, приведены в таблице 2*. Сопоставление содержаний P2Os (табл. 1) и Сорг

(табл. 2) указывает на отсутствие какой-либо ясной корреляции между ними. Причинами этого могли быть следующие факторы 1) различный состав органических тканей видов живых орга­ низмов и растений, а, следовательно, и переменный состав орга­ нического вещества, поступающего в осадок (Вин Везер, 1962;

Виноградов, 1963 и др.); 2) степень разложения органических тканей, поступающих

восадок, что зависит от ряда условий: размер организма и об­ ласть его обитания, глубина и гидродинамика бассейна, способ­ ность к коагуляции, скорость накопления осадка, химизм при­ донных вод и т. д. (Либрович, 1962; Бруевич, 1963 и др.);

3)миграция составных компонентов органического вещества

входе диагенеза осадка (Геман, 1963 и др.);

4)иные апособы поступления фосфора в осадок (обломоч­ ные зерна апатита, адсорбция фосфора глинистым материалом,

и т. д.).

Несоответствие между содержанием Рг05 и Сорг очень четко

проявляется в углисто-глинистых сланцах, песчано-алевритовых и конгломератово-галечных породах. При максимальном, для отложений мезозоя описываемой территории среднем содержа­ нии органического углерода в сапропелевых углисто-глинистых сланцах стадии С первого осадочного ритма, равном 18,26%, содержание Р2О5 в них составляет лишь 0,59%. Обратное наблю­ дается в песчано-алевритовых и конгломератово-галечных поро­ дах, где средневзвешенные содержания Р2О5 достигают 9%, при обилии раковинного материала и низком содержании Сорг

Не отрицая, таким образом, существования зависимости меж­ ду содержанием органического вещества и биогенного фосфора в осадках, следует отметить, что взаимоотношение Р20 5 и Сорг

* Анализы выполнены сотрудниками КГУ Г. Е. Рубцовой и С. X. Жда­ новой.

20

Т а б л и ц а 2 Распределение содержаний Сорг. в основных разновидностях пород по стадиям осадочных

ритмов мезозоя

Б

в породах носит более сложный характер, не определяющийся содержанием их в валовых пробах.

Принимая во внимание различие в формах накопления Мар­ ковых содержаний фосфора, отмеченное предшествующими ис­ следователями, дальнейшее описание распределения фосфора будет приведено раздельно для карбонатно-глинистых отложе­ ний и песчано-алевритовых и конгломератаво-галвчных пород с последующим их сравнением.

В к а р б о н а т н о- г л и н и с т ы х о т л о ж е н и я х рассеян­ ные содержания фоофора формируются с участием следующих форм накопления:

1)адсорбция фосфора глинистыми минералами (Гинзбург, 1953 и др.);

2)обломочные зерна апатита;

3)фосфор иловых вод, захваченный в процессе формирова­ ния глауконита и кальцита;

4)фосфор, связанный с тонкорассеянным органическим ве­ ществом.

22

Т а б л и ц а 3

Статистики распределения Р20 5 в карбонатно-глинистых отложениях первого осадочного ритма мезозоя и вычисленные и табличные значения критерия согласия х2 Пирсона

ю

со

нормальным законом. Логнормальный и нормальный законы яв­ ляются наиболее распространенными при описании рядов распре­ деления различных геологических объектов (Вистелиус, Сарманов, 1947; Диденко, 1970 и т. д.), что не исключает, принимая во внимание сложность течения геологических 'Процессов, появление иных закономерностей, таких как типы распределений Пирсона (Толстой, Остафийчук, Гудименко, 1965; Полянин, Изотов, 1967; Низамутдинов, 1967 и др.) и др.

Моделирование нормального и логнормального распределе­ ний элементов в породах и их опробование на природных геоло­ гических объектах (Родионов, 1961 и др.) позволило выявить следующую связь между .количеством минералов концентрато­ ров и нормальным и логнормальным законами распределения:

1)распределение содержаний химического элемента согла­ суется с 'нормальным законом в том случае, если данный элемент концентрируется в соизмеримых количествах в трех и более ми­ нералах, в нескольких генерациях одного минерала или в одном породообразующем минерале;

2)функции 'распределения химического элемента в породе приближается к логарифмически нормальной, если подавляющее количество его содержится в одном минерале или в одной гене­

рации минерала; 3) промежуточное положение между нормальным и логнор­

мальным законами занимают распределения содержаний таких элементов, концентрация которых наблюдается в близких коли­ чествах в двух минералах.

Как было отмечено выше, преобладающее количество фос­ фора вносится в карбонатно-глинистый осадок совместно с орга­ ническим веществом в виде взвесей, что и явилось причиной лог­ нормальности его распределения в глинах, известковых глинах и мергелях первого осадочного ритма. Нормальное распределе­ ние содержаний Р2О5 в углисто-глинистых сланцах первого оса­ дочного ритма обусловлено связью фосфора с органическим веществом, имеющим породообразующее значение. На обогаще­ ние горючих сланцев фоофором за счет органического вещества указывали Н. М. Страхов (1937), изучавший разрезы отложений по правобережью р. |Волги в районе д. Ундоры и Кашпирского рудника, и Е. С. Тихомирова (1960), обследовавшая сланценос­ ные толщи Общего Сырта, а также Кашпирского рудника. Низ­ кие содержания Р?05 по сравнению со значительными количе­ ствами органического вещества в углисто-глинистых сланцах Н. М. Страхов 'Объясняет усиленной миграцией фосфора из би­ туминозных пород ®о вмещающие отложения. (Вполне вероятно, что такого рода миграция фосфора имела место, хотя и не ис­ ключено появление его низких содержаний (благодаря специфич­ ности состава органического вещества и особенностей условий захоронения его в осадке. С увеличением «арбонатности углисто­ глинистых сланцев содержание фосфора в них уменьшается.

24

Для оценки различия в распределении фосфора между гли­ нами, известковыми глинами и мергелями первого осадочного ритма проведено сравнение дисперсий логарифмов содержаний Р2О5. Проверка однородности ряда статистических оценок дис­ персий логарифмов содержаний Р2О5 проводилась при помощи критерия Бартлета (Налимов, 1961).

Расчет производился по следующим формулам:

Как видно из таблицы 4, значение У2, полученное от сравне­ ния генеральной дисперсии с дисперсиями логарифмов содержа­ ний Р20 5 рядов распределения, меньше, чем допустимое У.2 при уровне значимости 0,05 и 2 степенях свободы. Из этого следует, что дисперсии логарифмов содержании Р2О5 указанных разно­ видностей пород однородны. Числовое значение дисперсии харак­ теризует устойчивость процесса, при котором происходило обра­ зование концентраций элементов в исследуемом объекте (Висте-

лиус, 1962).

25

Таким образом, <входе формирования тлил, известковых глин и мергелей первого осадочного ритма процесс поступления фос­ фора в донные осадки протекал с одинаковой устойчивостью.

Д ля сопоставления средних содержаний Р20 5 в глинах, известковых глинах и мергелях первого осадочного ритма проведем проверку равенства центров распределения лога­ рифмов содержаний Р20 5 по методике, предложенной J1. Ф. Бо­ рисенко и Д% А. Родионовым (1961), с использованием кри­ терия, аналогичного критерию Стьюдента, заключающегося

внахождении ряда величин по формулам:

У/У П] (М— 2)

где

при уровне значимости 0,05 и 130 степенях свободы, из чего следует неравенство центров распределения логарифмов со­ держаний. Таким образом, средние содержания Р20 5 в гли­ нах, известковых глинах и мергелях неравны и, следователь­

26

Выделение в составе карбонатно-глинистых отложений известковых глин и мергелей по содержанию СаС03 (гранич­ ное значение 25%) носит элемент условности, так как изме­ нение содержания карбоната кальция в этих породах пред­ ставляет один общий ряд. К этому ряду, по-видимому, также относятся и глинистые известняки. Отвечает ли распределение фосфора этой особенности количественного соотношения породообразующих минералов карбонатных пород, можно

(Я| — i)S|ig + (я2—1) s2ig

S lg =

(/![ — 1) + (Л2 —1)

приводимых в работе А. К. Митропольского (1971) и др. Результаты статистического сравнения распределения лога­

рифмов содержаний Р20 5 в изв стковых глинах и мергелях первого осадочного ритма приведены в таблице 6.

27

Как видно из таблицы, вычисленные значения F и t мень­ ше допустимых, что указывает на несущественность рас­

хождения оценок S2lg и lgX рядов распределения логариф­ мов содержаний Р20 5 в известковых глинах и мергелях. Таким образом, можно считать, что ряды распределения фосфора в известковых глинах и мергелях являются частными совокуп­

верности наблюдаемого различия средневзвешенных содер­ жаний Р20 5 в глинах стадий В и С расчеты этих рядов рас­ пределения фосфора произюдились раздельно.

Гистограммы и выравнивающие кривые распределения

Рис. 4. Гистограммы и выравнивающие кривые рас­ пределения Р2О5 в карбонатно-глинистых отложениях второго осадочного ритма: а — в глинах стадии В;

.5 — в глинах стадии С; в — в известковых глинах стадий В и С.

и результаты проверки согласия между эмпирическими и теоретическими данными по критерию X2 Пирсона приведены

28