книги из ГПНТБ / Махнач, А. С. Геохимия микроэлементов группы железа в живетских и франских отложениях Белоруссии

пашийско-кыновского возраста). Разрез пашийско-кыновских

исаргаевских отложений характеризуется прямой корреля­ ционной зависимостью всех четырех элементов (по кобальту

ихрому графики не строились в связи с их запороговыми среднемедианными содержаниями в большинстве горизон­ тов). На участке разреза саргаевские — семилукские отложе­ ния наблюдается прямая зависимость между ванадием и ти­ таном, с одной стороны, и марганцем и никелем — с другой, в то же время между первой и второй парами элементов — об­ ратная корреляционная связь.

Семилукские отложения отличаются прямой корреляцион­ ной связью между титаном, марганцем, ванадием и никелем;

вворонежских отложениях прямая зависимость наблюдается между никелем и титаном, а также между ванадием и мар­

ганцем, между приведенными парами — обратная корреля­ ционная связь. Участок воронежские—евлановские—ливенские отложения характеризуется прямой зависимостью меж­ ду этими элементами, а также никелем на участке воронеж­

воронежские—евлановские отложения, где между этими элементами существует обратная корреляционная связь. Медь

нием, а в воронежских и евлановских горизонтах — с бари­ ем). Корреляционная связь галлия с другими элементами но­

Между содержаниями химических элементов группы же­ леза и элементами других групп корреляционная связь также непостоянна. Например, прямая корреляционная связь на­ блюдается между титаном, марганцем, никелем, с одной сто­ роны, и галлием —■с другой, а также между медью, барием, цирконием и ванадием на участке пярнуско-наровские — старооскольские отложения, но в евлановском и ливенском горизонтах ванадий с барием и цирконием связаны уже об-

104

Глава IV

ПРИКЛАДНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Геохимические методы исследований осадочных пород широ­ ко используются при геологосъемочных и поисковых работах для решения серии геологических задач. Прикладное значе­ ние этих методов особенно велико в условиях Белоруссии, где развит мощный осадочный чехол. Различные геохимические коэффициенты и показатели, приведенные в работе, равно как и собственно содержания различных элементов и, главное, их относительные изменения в разрезе в зависимости от ряда причин (типов пород, возраста, условий осадконакопления и пр.), позволяют выделить основные направления примене­ ния геохимических методов для решения ряда геологических проблем. К ним следует отнести:

1 ) решение общегеологических задач, таких, как расчле­ нение и корреляция литолого-стратиграфических комплексов, реконструкция элементов палеогеографической и палеогеохи­ мической обстановок, выделение геохимических реперов в раз­ резе осадочного чехла, некоторые структурные построения;

2 ) прогнозная оценка перспектив рассматриваемой терри­ тории на различные полезные ископаемые;

3) геохимические методы поисков месторождений полез­ ных ископаемых.

В настоящей главе делается попытка показать возможно­ сти решения целого ряда геологических задач геохимическим путем, используя основные закономерности распределения микроэлементов в разрезе живетских и франских отложений республики.

Коэффициенты встречаемости отражают тот факт, что содержание части химических элементов в породах отдельных стратиграфических горизонтов крайне мало, т. е. находится на грани чувствительности спектрального анализа и не может быть определено этим методом. Следовательно, знание коэф­ фициентов встречаемости элементов в изучаемых отложениях практически необходимо при решении задачи о применимости

106

того или иного метода математической статистики для обра­ ботки результатов лабораторных исследований. Действитель­ но, вычисление среднего арифметического возможно при лю­ бых значениях коэффициента встречаемости, в то время как для определения среднего содержания, например методом медианы и квартилей или на трафарете Разумовского, нужно, чтобы коэффициент встречаемости был не менее 50%. Так, в живетских и франских отложениях средние содержания кобальта и никеля в гипсах и ангидритах пярнуско-наровской серии, хрома и кобальта в глинах и карбонатных породах пашийско-кыновского возраста и ангидритах саргаевского, хрома, кобальта и никеля в солях ливенского горизонта и ангидритах евлановского не могут быть определены методом медианы и квартилей, так как их коэффициенты встречаемо­ сти менее 50%. Используя в большинстве случаев именно этот метод определения среднего, авторы в то же время в силу изложенных причин среднюю концентрацию элементов в отло­ жениях с пониженным коэффициентом встречаемости опреде­ ляли в ряде случаев как модальное содержание.

Фоновые, или среднемедианные, содержания микроэлемен­ тов находят практическое применение главным образом при решении следующих задач:

1. Расчет минимально-аномальных и аномальных содер­ жаний элементов с целью изучения параметров аномального геохимического поля, оценки перспективности территории на различные элементы. Зная границы минимально-аномальных и аномальных содержаний элементов, можно, получив резуль­ таты спектральных или химических анализов, разбраковывать их непосредственно в полевых условиях, дифференцировать по степени аномальности и строить геохимические карты, выделяя на них перспективные на тот или иной химический элемент участки. На основе вычисленных минимально-ано­ мальных и аномальных при разных условиях значимости со­ держаний микроэлементов группы железа и некоторых дру­ гих авторам удалось выделить в живетских и франских отло­ жениях девона Белоруссии ряд участков с аномальными концентрациями этих элементов. Подробно они описаны в пятой главе.

2. Использование фоновых содержаний микроэлементов в целях расчленения и корреляции осадочных отложений. По­ ложительные данные о возможности расчленения и корреля­ ции осадочных отложений Белоруссии по геохимическим дан­ ным приведены в целом ряде работ (Бордон, 1966а, 19666, 1969, 19706, 1970г; Савченко, 1965; Лапуть, 1965 и другие).

Исследования В. Н. Вербицкого (1968), Ф. А. Курбацкой (I960), Ф. Я- Сапрыкина и Ю. К. Буркова (1965), Хр. Чемберски и Г. Бояджиевой (1967), А. Н. Кондакова (1966), С. М.

107

Катченкова (1952, 1957), Д. И. Зульфугарлы (I960), А. Д. Султанова (1956), С. С. Филатова (1961), Д. П. Малюги (1939, 1952) доказали, что одновозрастные толщи характери­ зуются набором близких значений сходных малых элементов, в том числе группы железа, т. е. что микроэлементы можно и нужно использовать в стратиграфических целях. Корреляция проводится для целого ряда регионов и отложений довольно четко. При изучении кривых изменения среднемедианных концентраций элементов группы железа в основных литоло­ гических типах пород живетских и франских отложений Бело­ руссии авторами были выделены элементы-индикаторы воз­ раста для песчаных, глинистых и карбонатных пород различ­ ных горизонтов. Эти руководящие элементы использованы при расчленении конкретных разрезов. Построены графики изме­ нения содержаний элементов (спектрограммы) в отдельных скважинах, и на основе относительных колебаний концентра­ ций выделены горизонты (рис. IV-1—ІѴ-3).

Особенно четко геохимически различаются отложения пяр- нуско-наровской серии и старооскольского горизонта в сква­ жине 6 (д. Шелково), что показано на рис. IV-1. Геохими­ ческие данные использованы для расчленения палеозойских отложений в районе г. Могилева (скв. 1, д. Вильчицы). Уста­ новлено, что особенно резко по элементам-индикаторам выделяются сульфатсодержащие прослои. Гипсово-ангидрито­ вая толща наровского горизонта (гл. 200,4—220,2 м) выделя­ ется исчезновением никеля, хрома, бария, галлия, циркония и других элементов, резким уменьшением содержаний ванадия и титана. В отложениях наровского горизонта по сравнению со староосколькими образованиями в скважине д. Вильчицы Мо­ гилевского района увеличено содержание ванадия в 6 раз, марганца в 30 раз, галлия в 2 раза; в старооскольских отложе­ ниях медианное содержание хрома ниже порога чувствитель­ ности анализа, в наровских оно составляет 0 ,0 0 1 %, уменьшено содержание циркония (в 7 раз) и титана (в 1,5 раза). От под­ стилающих отложений верхнего докембрия девонские породы отличаются появлением или резким увеличением содержаний целого ряда микроэлементов. Руководящие элементы исполь­ зованы при корреляции и других разрезов. Метод, применен­ ный при изучении отложений нижнего палеозоя Брестской впадины, показал, например, четкое различие карбонатных отложений ордовика и силура (рис. ІѴ-4). Действительно, по спектрограммам микроэлементов скважины 1-к (Брест) совер­ шенно однозначно можно провести границу между ордовик­ скими и силурийскими образованиями на глубине 820 м (с точ­ ностью + 1 м, соответствующей шагу опробования) по умень­ шению в породах ордовика содержаний Ni, Со, V, Ti, Zr, Ва и увеличению концентраций Sr, Cr, Pb, Мп.

108

Рис, ІѴ-3. Изменение содержаний микроэлементов в разрезе скважины 1 (Сколодинская площадь)

Рис. ІѴ-4. Изменение содержаний элементов-примесей по данным спектраль­ ных анализов (спектрограммы) в разрезе скважины 1-к (Брест)

Следует заметить, что выделение элементов-индикаторов ни в коем случае не означает обязательного присутствия (или, наоборот, отсутствия) их в одинаковых количествах во всех образцах коррелируемого горизонта. Если корреляционным признаком является, например, минимальное содержание элемента или его полное отсутствие, то он все-таки может в от­ дельных пробах давать даже максимумы. При корреляции роль играют относительные изменения концентраций, причем обязательно с учетом литологических особенностей конкрет­ ного разреза (поскольку элементы-индикаторы выделены для определенных литологических типов пород). Изменение соот­ ношения в разрезе литологических разностей пород приводит

ский углерод и др.) могут быть использованы при восстановле­ нии отдельных черт палеогеографической обстановки периода осадконакопления.

Геохимические ряды элементов и коэффициенты распре­ деления находят практическое применение при анализе палео­ географических условий времени накопления осадков, о чем более подробно говорится в VI главе этой работы.

Анализ коэффициентов вариации позволяет, во-первых, оценить закон распределения микроэлементов. Так, микро­ элементы группы железа в живетских и франских отложени­ ях, судя по коэффициенту вариации, распределены по логнор­ мальному закону. Во-вторых, он дает возможность произвести предварительную оценку перспективности изучаемых отложе­ ний. Нами установлено, что в девонских отложениях Белорус-

112

81 .Зак .€

Рис. ІѴ-5. Изменение геохимических коэффициентов по разрезу скважины 1-Р (Сколодинская площадь)