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

Глава V

АНОМАЛЬНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ

1. ПРЕДПОСЫЛКИ ПОИСКОВ И РАСЧЕТНЫЕ МИНИМАЛЬНО-АНОМАЛЬНЫЕ И АНОМАЛЬНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ РАЗНЫХ УРОВНЯХ ЗНАЧИМОСТИ

В процессе геологосъемочных, поисковых, специальных опробовательских, тематических и научно-исследовательских работ по изучению палеозойских, в частности девонских, отложений Белоруссии отмечены повышенные по сравнению с кларками Земли содержания микроэлементов, в том числе группы железа.

Зафиксированные единичные проявления в осадочных от­ ложениях девона аномальных концентраций титана, ванадия,

свидетельствуют некоторые аномалии титана (больше 1 %), ва­ надия (до десятых процента), марганца (целые проценты), меди (0,2—0,3%) в ряде смежных районов Латвии, Литвы и Польши, в пределах Воронежского массива. В последнее вре­ мя открыты скопления ванадия в мощных толщах глинистых и других сланцев в Прибалтике, Казахстане, США. Ванадий в них ассоциирует с органическим веществом и зачастую сопро­

ванадиеносных сланцев, станут в ближайшее время главным источником ванадия. В Белоруссии глинистые отложения девона также очень обогащены органическим веществом и содержат повышенные концентрации ванадия. А. С. Агейкин и др. (1968) описали медную и никелевую минерализацию в терригенных отложениях верхнего девона в Воронежской области. Н. М. Страхов (1968) неоднократно подчеркивал высокую перспективу выявления новых месторождений по­ лезных ископаемых на территории Восточно-Европейской платформы для тех элементов, чьи минералы обладают спо­

125

собностью давать промышленные скопления в виде россыпей. Эту же мысль развивает в своих работах Л. В. Пустовалов (1965), который пишет, что в свете современных данных нужно смотреть «на любые терригенные накопления как на возмож­ ный источник ценных минералов. Это утверждение особенно справедливо в отношении обломочных толщ обширной Русской платформы». Действительно, в геологической истории послед­ ней длительные континентальные перерывы с развитием мощ­ ных кор выветривания как бы подготавливали рыхлые про­ дукты для будущих россыпей, а последующие трансгрессии и регрессии морей на огромных пространствах платформы дифференцировали эти продукты, доводя на отдельных участ­ ках содержания полезных обломочных компонентов до про­ мышленных концентраций.

Говоря о рудоносности осадочного чехла Восточно-Евро­ пейской платформы и отдельных ее частей, Л. В. Пустовалов (1965) выделяет четыре древние области осадочного породо- и рудообразования. Это, во-первых, область так называемого нормального открытого моря, на пляжах и в зоне прибоя которого нередко образовывались прибрежно-морские россы­ пи титана, циркония и других металлов, а в пелагических частях шло накопление ванадия и прочих элементов. Второй перспективной областью является зона засолоненных лагун, за­ ливов, бухт, в которых накапливались вместе с солями строн­ ций, бор и другие полезные компоненты. Третья область — район развития континентального режима с образованием кор выветривания. Происходила концентрация бокситов, никелевых руд и пр., а также шла своеобразная заготовка рыхлых продуктов, которые в последующем давали промыш­ ленные скопления разного рода россыпей и руд. Четвертая область — территория развития дельтовых и частью наземных пестроцветных отложений, к которой нередко приурочены медистые песчаники, ванадиевая минерализация, повышенные содержания иттрия и т. д. В отдельные моменты геологиче­ ской истории девонского периода такие обстановки имели мес­ то, т. е. существовали благоприятные условия для рудообра­ зования.

Аномальные содержания в девонских отложениях микро­ элементов группы железа, таких, как никель, марганец, ва­ надий и другие, совпадают с общим повышением содержания битумов (рис. Ѵ-1) и представляют также большой практиче­ ский интерес своей геохимической связью с органическим углеродом, повышенные содержания которого являются одним из косвенных признаков нефтегазоносности изучаемой терри­ тории, так как существует прямая корреляционная связь меж­ ду содержаниями органического углерода и битума, на кото­ рую указывали многие исследователи. Например, в работе

126

В. А. Успенского, А. С. Чернышевой и Ю. А. Мандрыкиной (1949) приведены данные (табл. Ѵ-1), подтверждающие это положение. С другой стороны, с содержаниям серы, асфаль­ тенов, битумов тесно связаны концентрации ванадия, никеля и других элементов (Гуляева, Иткина, Ромм, 1941 и др.).

Из вышеизложенного вытекает то большое теоретическое и практическое значение, которое имеет изучение аномальных концентраций элементов в породах Белоруссии, в частности

стоящей работе вычислены ми­ нимально-аномальные (верхняя граница нормального геохимиче­ ского поля — НПв), аномальные при уровнях значимости 0,05

Рис. Ѵ-1. Общее содержание битумов в отложениях различного возраста на тер­ ритории Белоруссии

(ЛЯ5) и 0 , 0 2 (Л # 2) содержания микроэлементов группы желе­ за и некоторых элементов других групп в отложениях живетского и франского ярусов девона Белоруссии (табл.

Ѵ-2).

Анализировались в основном пробы, отобранные авторами в процессе геологосъемочных, тематических и научных работ, были учтены анализы других исследователей, выполненные в прошлые годы. На базе вычисленных показателей, приве­ денных в табл. Ѵ-2, дифференцированы результаты конкрет­ ных анализов проб, отобранных в процессе опробования

Ѵ П

Т а б л и ц а Ѵ- 2

Расчетные минимально-аномальные и аномальные концентрации микроэлементов группы железа и некоторых других в основных литологических типах пород девона Белоруссии, %

П ярнуско наровская сер и я

С аргаее ский гори гонт

химического элемента литологическим разностям пород наме­ чена следующая градация встречающихся содержаний:

участки и скважины с аномальными содержаниями микроэле­ ментов группы железа в различных породах. Изучение ано­ мальных участков и скважин проводилось в двух направле­ ниях, имеющих наибольшее практическое значение:

1. Изучение повышенных концентраций тех элементов, ко­ торые могут давать самостоятельные месторождения осадоч­ ного генезиса. Если принять положение, что уменьшение ко­ эффициента вариации ( V) при прочих равных условиях (Толстой, Остафийчук, 1962) свидетельствует о значительной роли рассеяния в распределении данного элемента, а его уве­ личение — о концентрации, то, по данным анализа коэффици­ ентов вариации, наибольшую склонность к концентрации в осадочных породах девона из всех изученных элементов про­ являют ванадий и титан (получены максимальные значения коэффициентов вариации). Склонна к концентрации медь. Никель, марганец и галлий больше склонны к рассеянию; оди­ наково склонны как к концентрации, так и к рассеянию цирко­ ний и барий. Учитывая это обстоятельство, а также известные на Восточно-Европейской платформе генетические типы осадочных месторождений марганца, титана, ванадия, авто­ ры большое внимание уделяли изучению распределения аномальных содержаний элементов, склонных к концентрации в соответствующих литологических типах пород, а именно: ванадия — в глинах и карбонатных породах, титана — в пес­

ментов группы железа и органического углерода, повышенные

связи таких элементов, как ванадий, марганец, никель, с орга­ ническим веществом. Например, В. Е. Швансон и др. (Swan­ son, 1966) при экспериментальном изучении сорбции метал­ лов гуматами, используя как насыщенный ими песок, так и химически чистые гуматы, доказали, что гуматы концентри­ руют железо, никель, кобальт, марганец, молибден. По данным В. И. Холодова (1967), в осадочных породах главным компо-

132

нентом-концентратором ванадия являются гидроокислы желе­ за и органическое вещество. Исследования А. Шаляя и Т. Шилаги (Szalay, Szilagyi, 1967) показали, что (Ѵ03) - вос­ станавливается до (Ѵ02)+ нерастворимыми гумусовыми кис­ лотами в лабораторных условиях, близких к природным. Вос­ становленный ванадий вследствие ионного обмена концентри­ руется на гумусовых кислотах, причем численное значение фактора геохимического обогащения равно 50000 : 1. Получен­ ные этими авторами экспериментальные данные хорошо объ-

На,%

(1)в отложениях живетского и франского ярусов БССР:

3—песчаные отложения; 4—глинистые; 5—карбонатные

ясняют как совместное нахождение ванадия с органогенными породами в природе, так и образование значительных его концентраций в этих породах. Тесная связь между содержа­ ниями элементов группы железа, органическим углеродом, битумами и нефтями объясняется тем, что все они концентри­ руются, как правило, в восстановительных условиях. По дан­ ным Г. Кульбицкого и Л. Румеау, изучавших морские илы Гасконского залива, содержание хрома и ванадия обычно по­ вышается на участках, где господствует восстановительная среда. М. М. Колганов и А. Э. Конторович (1966) показали, что образование соединений ванадия и никеля наиболее ин­ тенсивно протекает в восстановительной и резко восстанови-

133

тельной обстановке, приводя к их положительной корреляции в осадках с органическим углеродом.

Таким образом, по литературным данным, участкам с по­ вышенными содержаниями микроэлементов группы железа свойственны восстановительные процессы при диагенезе осад­ ка и наиболее благоприятные условия для сохранения органи­ ческого вещества и превращения его в углеводороды. Отсюда вытекает косвенная возможность по содержаниям микроэле­ ментов группы железа проводить предварительный прикидочный анализ перспективности тех или иных отложений на нефть. О. П. Вышемирская и Д. С. Коробов (1965), в частности,

пишут о приуроченности ме­ сторождений нефти в Сара­ товском Поволжье к участ­ кам с аномальным содержа­ нием марганца и ванадия в живетских и франских отло­ жениях.

В отложениях Белорус­ сии с битумами, с органикой

Рис. Ѵ-3. Зависимость содержания органического углерода от содер­ жаний марганца р карбонатных породах живетского ы франского ярусов Белоруссии:

1—отложения от пярнуско-наровскнх до саргаевских включительно, 2—отложе­ ния от семилукских до евлансвскнх

и0,1 цг 0/1 0,4 0/5 0,5 серг,%

часто связаны повышенные и аномальные содержания меди (до 0,1%), марганца (0,01 —1,0%) и др. Изучение распределения ряда элементов в палеозойских отложениях Белоруссии, а также установление корреляционной зависимости между содержаниями элементов показали, что никель, марганец, ванадий большей частью распределяются в осадочных поро­ дах согласованно и принадлежат к одному геохимическому профилю. Следовательно, для того чтобы судить об их связи с органическим веществом достаточно установить корреляцион­ ную зависимость хотя бы между одним из элементов и органи­ ческим углеродом. В настоящей работе сопоставляется изменение содержания марганца и органического углерода в породах живетского и франского ярусов девона Белоруссии. Из рис. Ѵ-2 видно, что между ними в отложениях пярнусконаровского, старооскольского, пашийско-кыновского и сарга-

134

евского возраста наблюдается прямая корреляционная связь, а начиная от семилукского и до ливенского горизонта вклю­ чительно — обратная. Отсюда очевидно, что в первом случае для предварительной оценки нефтегазоносности нужно искать положительные аномалии марганца (а также ванадия, нике­ ля), а во втором — отрицательные, т. е. содержания меньше фоновых. Так как наиболее характерным коллектором нефтя­ ных месторождений Белоруссии является карбонатный, нами установлена зависимость содержаний органического углерода от концентраций марганца в карбонатных отложениях живетского и франского ярусов (рис. Ѵ-3). Используя уравнение прямой в отрезках, эту зависимость можно выразить для кар­

пашийско-кыновских и саргаевских отложениях большой по­ исковый интерес представляют аномально повышенные кон­ центрации изучаемых элементов, в породах же семилукского, воронежского, евлановского и ливенского горизонтов их пониженные значения, т. е. содержания микроэлементов ниже фоновых.

2.АНОМАЛЬНЫЕ УЧАСТКИ

ИИХ КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Вживетских и франских отложениях девона Белоруссии выде­ лен ряд участков и отдельных скважин с аномальными со­ держаниями элементов. Ниже кратко остановимся на харак­

теристике аномалий в различных горизонтах (рис. Ш-11 —

ІІІ-17).

Вотложениях иярнуско-наровской серии выделен один участок юго-восточнее г. Минска и 15 единичных скважин с аномальными концентрациями никеля, ванадия, марганца и титана. Участок оконтурен по двум скважинам. В интервале глубин 110,0—204,0 м аномальные концентрации марганца в карбонатных породах достигают более 1% (в 12 образцах),

ванадия— до 0,1, никеля — 0,01%- К этим же отложениям приурочены повышенные содержания меди (от 0,02 до 0,1%) в интервале 127,0—140,0 м. В единичных скважинах встречены аномальные значения ванадия в песчаниках, алевролитах, карбонатных отложениях, глинах; марганца — в карбонатных породах, титана — в песчанистых отложениях.

135