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

скважинам. Аномальные концентрации приурочены к песча­ ным породам, залегающим на небольших глубинах (37,2— 93,7 м). Содержания никеля достигают 0,02—0,03%; ванадия и марганца — 0,07—0,1; титана — более 1%. С теми же ин­ тервалами связаны повышенные содержания циркония (до

0,3%), хрома (0,01 %), свинца (0,007—0,01%). Второй уча­ сток юго-восточнее г. Полоцка выделен по 6 скважинам. Повышенные содержания элементов встречены в песчаных разностях пород на глубинах 57,0—188,0 м. Содержания мар­ ганца достигают 0,2—0,3%; никеля — 0,01—0,03; ванадия — 0,2; титана — более 1 %. Здесь же встречены концентрации ме­ ди до 0,3%; галлия — до 0,007; циркония — 0,3; бария — 0,3%. Третий участок фиксируется западнее г. Кричева по 7 скважи­

тана — 1% и более. К этому же интервалу приурочены содер­ жания галлия до 0,007%; бария — 0,3; циркония — 0,3; ме­ ди — 0,07—0,2; свинца — до 0,01 %.

Впашийско-кыновских отложениях выделен один участок

и6 скважин с аномальными значениями микроэлементов группы железа. Участок фиксируется по 6 скважинам. Он рас­ положен на севере Белоруссии (рис. ПІ-13). Повышенные со­ держания приурочены к песчаным отложениям на глубине от 24,0 до 97,0 м. Содержания ванадия достигают 0,07—0,2%, титана — более 1; никеля — до 0,02%; содержания марганца нигде не превышают минимально-аномальных.

Вотложениях саргаевского горизонта выделено 3 скважи­ ны и один участок (севернее г. Кричева) с аномальными содер­ жаниями в карбонатных породах никеля и ванадия (соответ­

ственно 0,01 и 0,03%) на участке (на глубине 87,0—123,5 м), а также марганца, ванадия, никеля и титана в единичных скважинах.

В отложениях семилукского, воронежско-евлановского, а также ливенского возраста повышенные содержания микро­ элементов группы железа встречены лишь в единичных про­ бах. Отрицательные аномалии (меньше фоновых) встречены в целом ряде скважин как в Припятской (Наровлянская, Осташковичская и другие площади), так и в Оршанской (в районе г. Кричева) впадинах. Выявленные отрицательные ано­ малии марганца, ванадия, никеля и других элементов в преде­ лах Припятской впадины часто ассоциируют с нефтегазопроявлениями или даже месторождениями нефти.

Для выяснения связи аномальных концентраций микро­ элементов с определенной гранулометрической фракцией пород был произведен фракционный спектральный анализ целого ряда образцов.

136

Изучение медианных содержаний микроэлементов группы железа и некоторых элементов других групп в различных фракциях отложений девона Белоруссии (табл. Ѵ-3) показа­ ло, что легкая и магнитная фракции крайне бедны изученными элементами. Максимальные их содержания приурочены к немагнитной тяжелой фракции с размером зерен 0,01—0,1 и 0,1—0,25 мм. Более крупные фракции, как правило, содержат значительно меньше никеля, кобальта, ванадия, марганца, титана, хрома и других элементов, кроме бария. У последнего максимальная концентрация (0,021—0,025%) связана с фрак­ циями 1,0—2,0 и более 2,0 мм. В связи с тем что пробы на фракционный приближенный количественный спектральный анализ брались из различных горизонтов живетского и франского ярусов, полученные выводы распространены на все изу­ ченные девонские образования. Порядок содержаний элемен­ тов на всех аномальных участках подтвержден результатами химических анализов.

Минералогическими исследованиями обнаружены минера­

ниях приведены в табл. Ѵ-4. К участкам с аномально высокими концентрациями циркона и титана, как правило, приурочены и повышенные содержания соответствующих минералов. Ми­ нералы никеля, кобальта, ванадия, хрома, марганца и свинца аналитическими методами не обнаружены. Минералогический анализ фракций 0,25—0,1 и 0,1—0,01 мм из отложений различ­ ных горизонтов показал присутствие в тех или иных количест­ вах в тяжелой фракции только таких минералов, как ильме­ нит, рутил, лейкоксен, пирит, циркон, турмалин, эпидот, гра­ нат, дистен, ставролит, андалузит, биотит, мусковит, апатит, пироксен, роговая обманка, глауконит, барит.

По данным комплексного исследования фракции <0,001 мм (Махнач и др., 1966) рентгеновским, термическим, химиче­ ским, оптическим, электронномикроскопическим и другими методами, минералогический состав глинистого вещества по­ род живетского и франского возраста следующий: в пярнусконаровской серии, старооскольских и пашийско-кыновских от­ ложениях установлено переменное соотношение гидрослюд и каолинита от значительного преобладания последнего до практически бескаолинитовых разностей. Незначительное количество монтмориллонита встречено в образцах наровского возраста. В ряде горизонтов отмечена примесь окисных и гидроокисных соединений железа, органическое вещество, окис­ ленный пирит. В саргаевских и семилукских отложениях практически отсутствуют породы, содержащие сколько-нибудь ощутимые количества глинистого вещества. Воронежско-евла-

137

138

бильным преимущественно гидрослюдистым составом глини­ стого вещества и незначительной примесью каолинита, реже — монтмориллонита. В ряде образцов фиксируется повышенное ■ содержание титанистых минералов. Карбонатные минералы в живетских отложениях представлены почти нацело доломи­ том, а во франских — кальцитом и вторичным доломитом. Протогенный доломит имеет ограниченное распространение как по разрезу, так и по площади.

Вероятно, формой нахождения никеля, ванадия, марганца и других элементов в осадочных породах является их рассе­ янное состояние: эндокриптное или сорбированное. Из встре­ ченных минералов, по данным спектральных анализов моно­ фракций, никель и кобальт в повышенных количествах (до 0,01—0,03%) содержатся в пирите; медь — в эпидоте (0,01— 0,03%) и пирите (0,01—0,1%); цирконий в биотите (до 0,1%);

галлий — в биотите (до 0,01%), роговой обманке (0,001 —

139

Глава VI

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЖИВЕТСКИХ И ФРАНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ БЕЛОРУССИИ

ПО ГЕОХИМИЧЕСКИМ И ЛИТОЛОГИЧЕСКИМ ДАННЫМ

За последние полтора десятилетия, главным образом в связи с широким развитием геологоразведочных работ на нефть и другие виды полезных ископаемых, накоплен большой мате­ риал, касающийся условий осадкообразования в девонское время на территории Белоруссии. В работах многих исследо­ вателей освещается история геологического развития, особен­ ности седиментации, дается фациально-палеогеографический анализ. Важным этапом в развитии этого направления яви­ лось издание в 1961 г. монографии В. К. Голубцова и А. С. Махнача «Фации территории Белоруссии в палеозое и раннем мезозое», где впервые обобщен многолетний труд белорусских геологов. Работа надолго определила подход исследователей к проблемам геологической истории региона и условиям обра­ зования отложений, рассматриваемых авторами. Представле­ ния, изложенные в этой книге, без существенных изменений вошли в ряд крупных обобщающих работ по Восточно-Евро­ пейской платформе («Атлас», 1961, «История...,» 1964, Геоло­ гия СССР, т. III, 1971).

Последние годы — период бурного роста поисково-разве­ дочных работ, сосредоточенных главным образом в пределах Припятской впадины, а также в других районах республики,—■ дали много дополнительного фактического материала, кото­ рый позволил по-новому интерпретировать некоторые вопросы геологической истории и условий осадкообразования в живетское и франское время. Эти материалы и вытекающие из них выводы опубликованы в целом ряде работ (Махнач и др., 1966; Махнач, Айзберг, Урьев, 1967; Махнач и др., 1971; Урьев, 19726 и др.). Плодотворным оказался формационный подход к изучению осадочного чехла, развиваемый белорусскими геоло­ гами (Айзберг и Махнач, 1969, 1970; Проблемы тектоники, 1972 и др.). Все эти работы базировались главным образом на детальном литологическом изучении отложений, анализе остатков организмов, содержащихся в горных породах,

141

некоторых экологических наблюдениях. В меньшей степени они опирались на геохимические данные, в основном материалы В. А. Лапутя (1962) по изучению органического вещества осадочных пород, восстановленности пород, величины pH, со­

держания ионов О , НСОз и СОз, легкорастворимых соедине­ ний и некоторых других показателей. Для выяснения и уточнения условий образования отложений практически не ис­ пользовались до сих пор геохимические материалы по распре­ делению в породах различных элементов, обладающие значи­ тельной информативностью.

В настоящей работе сделана попытка восстановить от­ дельные черты геохимической и фациально-палеогеографиче­ ской обстановки времени седиментации для живетских и франских отложений Белоруссии по данным спектральных, хими­ ческих анализов, исследований распределения в породах элементов группы железа, меди, циркония, галлия, свинца, ба­ рия, материалам по содержанию органического углерода и данным об изменении в разрезе изучаемых отложений различ­ ных геохимических показателей и коэффициентов. В необхо­ димом объеме привлекались данные минералогического ана­ лиза и те литологические и биостратиграфические материалы, которые легли в основу современных представлений об усло­ виях образования рассматриваемых отложений.

Девонское морское осадконакопление на большей части территории БССР возобновилось после исключительно про­ должительного по времени континентального перерыва (от венда в Припятской впадине до ордовика — силура в юго-за­

стройка структурного плана Восточно-Европейской плат­ формы.

Основные данные об условиях образования пярнуско-на- ровских отложений Белоруссии, вытекающие из литологиче­ ских и палеонтологических материалов (Махнач и др., 1966; Голубцов и Махнач, 1961), сводятся к следующему.

Очертания, соленость и гидрохимические особенности пяр- нуско-наровского бассейна существенно изменялись как по площади, так и во времени. Широкое развитие доломитов, сульфатных пород, наличие в отдельных разрезах галита, почти полное отсутствие фауны указывают на то, что в отдель­ ные эпохи соленость вод была повышенной. Более высокой солености в одних участках (центральные районы Припятской впадины) отвечало относительное опреснение в других. За­ кономерное изменение мощностей, распределение содержания терригенного материала во всех типах пород, соответствую­ щее изменение литологического спектра в разных районах показывают, что береговая линия бассейна проходила сравни­

142

тельно недалеко от современной границы распространения отложений. На площади, примыкающей к границе современ­ ного распространения отложений пярнуско-наровской серии, лагуна была еще более мелководной, чем в восточных районах. Об этом свидетельствуют значительно большее содержание здесь во всех типах пород терригенного материала, большее количество оолитовых пород, частые прослои доломитовой брекчии, конгломерата и гравелита, широкое распространение текстур взмучивания, трещины усыхания, частые прослои песчаников и другие признаки.

На раннем этапе своего развития бассейн отличался мелководностью. Только наиболее погруженные участки были по­ крыты водой. Песчаные породы этого этапа грубозернистые, плохо окатанные, обломочный материал характеризуется низкой степенью зрелости. Медленное осолонение привело к появлению в песчаниках доломитного и сульфатного цемента, а затем к смене преимущественно терригенного осадконакопления хемогенным, протекавшим в условиях обширной лагу­ ны, где происходило образование доломитов, часто оолитовых, доломитовых мергелей, сульфатных и глинистых пород. Час­ тое и сложное чередование указанных типов пород свидетель­ ствует о неоднократной смене условий осадконакопления в бассейне — от резко засолоненного, соответствующего образо­ ванию сульфатных пород, до сравнительно опресненного, в ко­ тором происходило образование глинистых осадков, усиление органической жизни (появление брахиопод и рыб на поздних этапах развития нярнуско-наровского водоема). Преоблада­ ние хемогенного осадконакопления, незначительное содержа­ ние терригенных пород (исключая начальный этап формирова­ ния отложений серии), их мелкозернистый состав, постепенные переходы одних типов пород в другие, тонкая слоистость поз­ воляют сделать вывод, что разница между абсолютными от­ метками областей сноса и накопления была незначительной. Участки суши, окружавшие лагуны, представляли собой пенепленизированную равнину. Климат был теплым, а в отдельные отрезки времени даже жарким.

Основными источниками сноса были Украинский щит и приподнятые участки суши, расположенные в западной части Белоруссии, смежных районах Литвы и Польши. Неодинако­ вая минералогическая ассоциация в разных участках указыва­ ет на различный возраст и петрографический состав размы­ ваемых участков суши.

Пярнуско-наровская серия отличается от нижележащих более древних горизонтов силура, ордовика, кембрия, проте­ розоя среднемедианными содержаниями ряда микроэлементов группы железа в идентичных литологических разностях пород (табл. VI-1). Как правило, содержание титана в подстилаю-

143

Т а б л и ц а VI-1

Медианные содержания микроэлементов группы железа в пярнуско-

щих отложениях (кроме карбонатных пород ордовика и силу­ ра) выше, чем в пярнуско-наровской серии, а ванадия (кроме глинистых пород верхнего протерозоя и ордовика), марганца (кроме глинистых пород протерозоя и песчаных отложений кембрия) и никеля (кроме песчаных пород кембрия) — ниже.

Элементами-индикаторами возраста пярнуско-наровских отложений являются в различных породах марганец, ванадий, хром (см. табл. Ш-6), в меньшей мере никель. В ряде случаев горизонт выделяется максимальными значениями коэффици­ ента F и отношения марганца к никелю. Гипсы и ангидриты пярнуско-наровской серии отличаются от саргаевских резко пониженными значениями содержаний ванадия, марганца и титана.

По содержанию тяжелых минералов в породе серия харак­ теризуется (табл. Ѵ-4) максимумом пирита во фракции

0,25—0,1 мм (в среднем 0,27%), фосфатов (0,14%), биотита (0,1%) и эпидота (0,018%) во фракции — 0,1—0,01 мм

(рис. ѴІ-1). Если расположить минералы по степени уменьше­ ния их содержаний в породе, то получим следующий ряд для пярнуско-наровской серии: фракция 0,25—0,1 мм — пирит —

144

биотит — ильменит — лейкоксен — циркон — мусковит — турмалин — роговая обманка — гранат — апатит — дистен — фосфаты — эпидот — рутил; фракция 0,1—0,01 мм — пирит — ильменит — лейкоксен •— фосфаты — циркон — биотит — гра­ нат — апатит — турмалин — рутил — роговая обманка — эпидот — мусковит —барит — дистен. Минералогические ряды являются одной из важных характеристик осадочных отложе­ ний, так как, во-первых, отображают степень относительной насыщенности их теми или иными минералами п, во-вторых,

Т а б л и ц а V1-2

Коэффициенты устойчивости по данным минералогических анализов для девонских отложений Белоруссии

говорят о порядке расстояний до возможных источников сноса. Для количественного выражения последнего фактора нами использованы коэффициенты устойчивости по данным минералогических анализов (Ку), представляющие собой отношение суммы содержаний устойчивых минералов к сумме неустойчивых (по Г. Б. Мильнеру, 1968). Очевидно, чем больше величина Ку, тем дальше был источник сноса, если размывались те же породы, и наоборот. Коэффициенты устой­ чивости для пярнуско-наровских отложений говорят о сравни­ тельном удалении источника сноса (табл. ѴІ-2).

Отложения пярнуско-наровской серин характеризуются повышенными коэффициентами встречаемости (табл. ІІІ-З) титана, ванадия, марганца во всех литологических разностях, никеля во всех разностях, за исключением гипсов и ангидри­ тов. Встречаемость же хрома и кобальта сравнительно низ­ кая. Почти во всех исследованных образцах количество титана и марганца выше порога чувствительности анализа. В целом для серии характерны относительно низкие содержания вана­ дия, меди, бария, циркония (рис. Ш-25) и высокие — титана,

.марганца, никеля, галлия. Содержание хрома и кобальта практически в большинстве проб ниже порога чувствительно­ сти (табл. ІИ-14). В ряду распределения но степени уменьше­ ния фоновых содержаний из элементов группы железа на пер­