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

были никель, ванадий, марганец, железо, медь, галлий, цирко­ ний, барий, которые транспортировались преимущественно в коллоидных и частично в истинных растворах.

Наличие в период формирования осадков пашийско-кынов- ского времени химического выветривания свидетельствует о невысоко приподнятом положении областей сноса со слабо рас­ члененным рельефом. Некоторое увеличение коэффициента распределения (до 0,67) элементов по сравнению с подстилаю­ щими отложениями свидетельствует о низкой активности тек­ тонических процессов как на северо-востоке Белоруссии, так и в Припятской впадине.

Исходя из геохимического профиля марганца (рис. ІП-8),

различных климатических зонах Восточно-Европейской плат­ формы, можно говорить, что в пашийско-кыновское время кли­ матические условия были близки к аридным.

Очень малое среднемедианное содержание в описываемых отложениях галлия (0,00032%) и сравнительно небольшая кон­ центрация титана (0,39%) подтверждают вывод о морских условиях седиментации. Геохимический профиль органического углерода (Л-образный) свидетельствует о прибрежно-морском характере фациальной обстановки.

Территориальная близость двух областей распространения пашийско-кыновских отложений (северо-восток республики и Припятская впадина), отсутствие существенных фациальных изменений в отложениях этих районов и их близкий литологи­ ческий состав и мощности говорят о том, что пашийско-кынов- ские отложения в указанных районах образовались в едином морском бассейне, но в промежуточной полосе были впоследстствии размыты (Махнач и др., 1966).

материала и уменьшение значений коэффициента F говорят о том, что береговая линия проходила недалеко от границы со­ временного распространения отложений.

156

С а р г а е в с к о е время знаменуется максимальной в верхнедевопское время трансгрессией на Восточно-Европейской платформе. На всей ее территории устанавливается режим от­ крытого морского бассейна, для которого характерно накопле­ ние хорошо выдерживающихся по простиранию карбонатных и глинисто-карбонатных осадков. Мощности саргаевских отло­ жений на северо-востоке Белоруссии и в Припятской впадине примерно одинаковые, что свидетельствует о сходном тектони­ ческом режиме обоих указанных участков, представлявших со­ бой части неглубокого залива в юго-западной оконечности Московской синеклизы.

К началу саргаевского времени в основном закончилась пенепленизация областей сноса. Их превышение над уровнем моря было настолько мало, что в это время отсутствовало на­ копление обломочного материала. Только редкие прослои гли­ нистых и мергельных пород свидетельствуют о весьма ограни­ ченном выносе тонкого материала. Во второй половине сарга­ евского времени практически прекратилось поступление в бассейн и глинистого материала. Повсеместно установился из­ вестковый тип осадконакопления. Первичный доломит отлагал­ ся только в начале саргаевского времени и то, по-видимому, далеко не повсеместно. Широкое развитие доломитов в разрезе связано с постседиментационными метасоматическими процес­ сами. Обилие остатков брахиопод, фораминифер, криноидей и других организмов, разнообразие их видового состава указы­ вает на нормально-морской характер неглубокого водоема вто­ рой половины саргаевского времени, в то время как его началь­ ная фаза отличается сравнительным обеднением органической жизни, почти полным отсутствием криноидей, развитием тонко­ стенных брахиопод. Массивные текстуры пород свидетельству­ ют о спокойном тектоническом режиме и удаленности от источ­ ников сноса. Если и проявились на отдельных участках прогиба локальные дифференцированные движения, то их амплитуда была весьма слабой, и существенной роли в формировании со­ временного структурного плана Припятской впадины она не сыграла. Береговая линия саргаевского морского бассейна была удалена от современной границы отложений на большее расстояние, чем в пашийско-кыновское время, однако впослед­ ствии значительная часть отложений была смыта.

Индикаторами возраста саргаевских отложений являются следующие химические элементы (табл. ІІІ-6): никель (мини­ мум в глинах и карбонатных породах), ванадий и частично марганец (минимум в глинистых образованиях). В разрезах отдельных скважин горизонт выделяется минимумом марганца и хрома (Сколодин Р 1, рис. ІѴ-3), максимумом коэффициента F, неярко выраженными максимумами отношений галлия к ти­ тану и титана к ванадию.

157

Гипсы и ангидриты саргаевского горизонта (рис. Ш-5) отличаются от однотипных пород пярнуско-наровской серии более высокими среднемедианными содержаниями ванадия, марганца, титана.

По встречаемости микроэлементов группы железа хром и кобальт во всех типах пород и марганец в ангидритах относят­ ся к третьей группе (Кв менее 50%), ванадий и никель — всег­ да ко второй (/(„ = 50—80%), а титан — к первой (/Св = 80— 100%, табл. ІІІ-З). В целом для горизонта характерно сниже­ ние по сравнению с подстилающими отложениями медианных содержаний никеля, ванадия, марганца, титана, меди, бария, циркония; только у галлия фоновые значения увеличиваются (рис. III-25). Ряд элементов, расположенных по степени умень­ шения их содержаний, аналогичен соответствующему ряду в породах пярнуско-наровского и пашийско-кыновского возраста. В связи с почти полным отсутствием песчаных пород в разрезе саргаевского горизонта коэффициент распределения и геохими­ ческие ряды элементов не определялись. Можно только ска­ зать, что фоновые содержания титана и ванадия падают от глин к карбонатным породам, а затем вновь возрастают в ан­ гидритах; а марганца —•увеличиваются в карбонатных отло­ жениях, но снижаются в гипсах и ангидритах.

В областях денудации (слабо приподнятые участки Укра­ инского, Белорусского и Воронежского кристаллических мас­ сивов) преобладало, вероятно, химическое выветривание. Все рассматриваемые элементы были в это время химически до­ статочно подвижными. Их транспортировка осуществлялась мицеллами глинистых минералов и истинными растворами. В коллоидах переносились, вероятно, главным образом те эле­ менты, максимумы содержаний которых приходятся на глини­ стые отложения (медь, галлий, цирконий, барий, титан, вана­ дий) . Ничтожные содержания в саргаевских отложениях гал­ лия (0,00004%) и титана (0,054%), как и характер разреза, говорят о морских условиях их образования. Предположение о небольшой глубине бассейна, опирающееся на оценку состава

имощности отложений, подтверждается резким минимумом марганца в саргаевском горизонте.

Развитие химического выветривания, восходящий геохими­ ческий профиль марганца на участке глинистые—карбонатные породы говорят о преимущественно гумидном, теплом и влаж­ ном климате зоны осадконакопления. Соленость воды при фор­ мировании нижней части разреза была повышенной, но затем сменилась нормальной. Среда седиментации была нейтральной

ислабо восстановительной: отношение окисного к закисному железу равно 2,073.

То обстоятельство, что изолиния 0,2% F подходит довольно близко к западной границе распространения саргаевских отло­

158

жений (в отдельных скважинах у границы F увеличивается даже до 0,3—0,4%), хорошо согласуется с выводом (сделан­ ным на основании литологического изучения разреза), что бе­ реговая линия саргаевского морского бассейна была удалена от современной границы отложений на значительное расстоя­ ние. Наличие аномальных содержаний никеля, ванадия, мар­ ганца, титана свидетельствует о сравнительно больших разме­ рах бассейна.

С е м и л у к с к о е время унаследовало от позднесаргаевского сходный тектонический режим и палеогеографические условия. Границы семилукских отложений в Припятской впа­ дине и на северо-востоке Белоруссии являются границами древних размывов. Северное и южное ограничения поля совре­ менного их распространения (равно как и подстилающих гори­ зонтов) в Припятской впадине контролируются глубинными краевыми разломами, отделяющими ее от тектонических эле­ ментов с более высоким положением кристаллического фунда­ мента. В районе сочленения с Днепровско-Донецкой впадиной осадки этого возраста, по-видимому, отлагались, но были раз­ мыты еще в позднефранское время в связи с послесемилукским оживлением лоевских субмеридиональных разломов древнего заложения.

Характер отложений, отсутствие береговых фаций свиде­ тельствуют о том, что на прилежащих участках Жлобинской и Полесской седловин, на Микашевичском выступе, склонах Бе­ лорусско-Польского массива и Оршанской впадины отложения были уничтожены древними размывами. Северо-восточный унасток развития морских отложений и район Припятской впа­ дины сообщались между собой, и береговая линия на западе находилась на значительном удалении от границ современного распространения отложений.

Литологический состав, практическое отсутствие песчано­ алевритового материала, редкие прослои мергельных пород в нижней части отложений свидетельствуют о крайне ограни­ ченном выносе кластического материала с пенепленизированных участков суши. В карбонатных породах семилукского го­ ризонта много органических остатков (брахиоподы, криноидеи, фораминиферы, водоросли и т. д.). В верхней части семилук­ ского разреза сокращается и без того небольшая глинистая примесь. Характерной фацией являются светлоокрашенные (до белых) известняки с кораллами и криноидеями — организ­ мами, обитающими преимущественно в чистой, теплой, хорошо аэрируемой воде. Показатель солености (Ks = 20—40) и содер­ жание хлора (около 0,19%) отвечают нормально-морской со­ лености вод. Широкое развитие доломитов связано с вторич­ ными метасоматическими процессами. В доломитах часто со­ храняются реликты пышных биоценозов семилукского времени

159

(Махнач и др., 1966, 1971). Только на западе Припятской впа­ дины отдельные отрезки семилукского времени характеризова­ лись условиями, благоприятными для выпадения в осадок до­ ломита (Махнач и др., 1971). Сравнение мощностей семилукских отложений в обоих участках их распространения па территории БССР и в смежных районах показывает, что в семилукское время повсюду сохранялся сходный режим нор­ мального морского бассейна без ощутимой дифференциации тектонических движений.

Элементами-индикаторами возраста для семилукского го­ ризонта являются хром (максимум), ванадий и титан (мини­ мумы). От подстилающих и перекрывающих эти отложения отличаются минимальными значениями коэффициента F, не­ большим максимумом отношения титана к ванадию, мини­ мальными значениями содержаний марганца и титана. По встречаемости (табл. ІІІ-З) титан и марганец относятся к пер­ вой группе и установлены почти во всех исследованных об­ разцах; ванадий, хром и никель попадают во вторую группу (Л^в = 50—80%), а кобальт — в третью (Кв менее 50%).

По сравнению с саргаевскими отложениями в семилукских

семилукский горизонт сложен практически целиком карбонат­ ными породами, не было возможности вычислить коэффициент распределения элементов. По той же причине не выделялись геохимические ряды элементов. Однако характер разреза, в частности отсутствие песчано-алевритовых и глинистых отло­ жений, свидетельствует о еще большем усилении роли химиче­ ского выветривания в прилегающих участках суши. Геохимиче­ ски все микроэлементы достаточно подвижны. Транспортировка их в бассейн седиментации осуществлялась в виде коллои­ дов и истинных растворов. Усиление химического выветривания хорошо согласуется с представлениями о сильно сглаженной, снивелированной поверхности суши, занимавшей те же участки, что и в саргаевское время.

Практически отсутствие галлия и низкие содержания тита­ на (0,038%) характерны для морской среды осадконакопления, а фациальный профиль марганца указывает на мелководность бассейна.

Судя по величине отношения окисного к закисному железу, 'равной в семилукских отложениях 2,82, условия среды были окислительными. Однако, учитывая значение pH порядка 8,2— 8,8 для саргаевского и семилукского горизонтов (Лапуть,

160

1962), можно говорить об изменении условий в бассейне осадконакопления от кислых до слабощелочных.

То обстоятельство, что аномально большие содержания микроэлементов в семилукских отложениях встречаются до­ вольно редко, говорит о некотором сокращении размеров бас­ сейна, достигавшего максимальных размеров во время саргаевской трансгрессии. Содержание органического углерода (по В. А. Лапутю, 1970) около 0,33%, восстановленность по­ род (1,21 МпОг/ЮО), количество сульфидной серы около 0,2% характерны для восстановительной и слабо восстановительной среды в осадке. Незначительные колебания геохимических по­ казателей по площади свидетельствуют об однообразном ха­ рактере осадконакопления на обширных территориях.

К концу семилукского — началу воронежского времени на Восточно-Европейской платформе происходило регрессивное сокращение площади морского бассейна. Увеличение площади суши (обнажались склоны Белорусского и Воронежского мас­ сивов) сопровождалось развитием лагунного типа отложений

впериферических частях Московской синеклизы, Прибалтике

ина Главном девонском поле. К этому времени приурочен перерыв в осадконакоплении на территории Припятской впа­ дины. Аналогичные перерывы возникали в ряде районов цент­ ральных областей Восточно-Европейской платформы и При­ балтики (Филиппова и др., 1958; Водзинскас, 1969).

Осадконакопление в в о р о н е ж с к о е время возобнови­ лось не одновременно на разных участках Припятской впади­ ны, единственного участка в БССР, где эти отложения досто­ верно известны. Трансгрессия распространялась с восток—се­ веро-востока, о чем свидетельствует наличие в основании воро­ нежского горизонта скважин Ветхинской и Вышемировской площадей мощной мергельно-глинистой пачки, нижняя часть которой не имеет возрастных аналогов в более западных и югозападных участках впадины (на Тишковской, Речицкой, Бра­ гинской, Стреличевской площадях она сокращается до 22— 40 м, а западнее имеет еще меньшую мощность и полностью редуцируется уже на Октябрьской и Шестовичской площадях). В начале ранневоронежского времени в водоеме, площадь ко­ торого постепенно расширялась на запад, существовала окис­ лительная обстановка. Железо рассеяно в породах в форме трехвалентных окислов и гидроокислов, о чем свидетельствует красная и пестрая окраска нижней части воронежских отло­ жений. Встречающийся только в глинистых породах неокис­ ленный пирит имеет позднедиагенетическое происхождение. Наличие в разрезе базальной воронежской пачки фюзенизированных и гелифицированных растительных остатков, скопле­ ний фосфатного детрита, примесь обломочного материала, «кладбища» умбелл и колонии сине-зеленых водорослей, пря­

мые следы местного перемыва осадков, испытывавших волно­ вое воздействие, частая смена характера карбонатонакопления, нахождение в основании горизонта в пределах ряда пло­ щадей глауконита — все это свидетельствует о том, что седиментация проходила в обстановке мелкого шельфа с не­ устойчивым трансгрессивно-регрессивным режимом, сопро­ вождавшимся многократной сменой окислительно-восстанови­ тельного раздела, при некотором преобладании окислительных условий, с теплой водой в придонном слое.

В это время уже ощущается некоторое омоложение рельефа пенепленизированной к саргаевско-семилукскому времени суши, окружающей Припятскую впадину. Более интенсивным оно было на юге — Украинский щит поставлял в южную часть ранневоронежского водоема обломочный материал, тогда как на севере в это время шло накопление глинисто-мергельных пород с ничтожным содержанием обломочного материала алевритовой размерности, количество которого убывает с вос­ тока (Вышемировская площадь) на запад (Речицкая, Тишковская площади). На активизацию тектонического режима смежных территорий в послесемилукское время указывает также вулканогенный материал (прослои туффитов в керне ряда площадей), который ниже в подсолевом карбонатном комплексе нигде не встречен. Постепенное расширение транс­ грессии воронежского моря на запад охватывает все более ши­ рокие пространства. Появившиеся ранее на востоке среди глинистых и песчано-глинистых пород маломощные языки кар­ бонатных отложений (нередко со значительным количеством органических остатков) сменяются к западу толщей сущест­ венно карбонатных пород (известняков, которые на ряде участков замещены доломитом). В наиболее чистых разнос­ тях известняков встречаются также кораллы (Шатилковская, Давыдовская площади и др.). Карбонатный тип осадконакопления сохранился до конца воронежского времени на большей части территории Припятской впадины, исключая ее восточные районы. Однако содержание карбонатов в воронежских отло­ жениях меньше, чем в подстилающих образованиях семилу,к- ского возраста.

На востоке впадины начало поздневоронежского времени вновь характеризуется некоторой активизацией тектонических движений. В результате усиления сноса тонкого материала с суши накопление известковых осадков сменяется образовани­ ем преимущественно глинисто-мергельных, причем на юго-вос­ токе эти породы содержат значительное количество песчано­ алевритового материала. Затем снова здесь отмечается сдвиг к карбонатонакоплению, однако верхняя карбонатная пачка воронежского возраста содержит большее количество различ­ ных терригенных примесей и прослоев, нежели карбонатная

162

пачка, завершающая нижневоронежский цикл осадконакопления. Обломочный материал в породах верхней карбонатной пачки отмечается уже не только на юге, но и на северо-востоке впадины. В карбонатных породах из верхней части воронеж­ ского горизонта на многих разведочных плошадях (Наровлянская, Анисимовская, Кустовницкая, Восточно-Ельская, Стреличевская, Ветхинская, Речицкая, Осташковицкая и др.) встречены известковые оолиты — образования, характерные для мелководья с хорошо прогреваемой водой и придонными волнениями. Здесь широко распространены также колониаль­ ные водоросли и бентальная фауна. Вследствие отсутствия сколько-нибудь значительных потоков с суши, опресняющих водоем, а также в связи с аридизацией климата в поздневоро­ нежское время (на западе впадины, возможно, и несколько ранее) в разрезе появляются сульфатсодержащие прослои, особенно характерные для районов Туровской, Сколодинской, Петриковской, Шестовичской, Октябрьской площадей. Аридизация климата в поздневоронежское время отразилась и в на­ личии прослоев первичного доломита. В доломитовых породах отдельных разрезов отмечены трещины усыхания, возникшие в периодически мелевшем море в условиях жаркого сухого климата.

Индикатором возраста воронежских отложений является только марганец, для которого характерен максимум в глини­ стых и минимум в карбонатных породах. В некоторых сква­ жинах (Сколодинская Р1 и др.) горизонт выделяется повыше­ нием содержаний ванадия и марганца, максимумами величин отношения галлия к титану, никеля к ванадию, ванадия к хро­ му, повышением значения коэффициента F.

Встречаемость микроэлементов группы железа в воронеж­ ском горизонте у титана во всех породах 100%; у ванадия в глинах — 84 (I группа), в карбонатных породах — всего 4,4%.; у кобальта и никеля встречаемость также выше в гли­ нах (табл. 111-3); у хрома и марганца, наоборот, коэффициент встречаемости больше в карбонатных породах. В целом для горизонта характерно снижение медианных содержаний (по сравнению с подстилающими отложениями) марганца, вана­ дия, циркония, меди и увеличение титана, никеля, галлия и ба­ рия (рис. Ш-25). В ряду элементов, расположенных по степе­ ни уменьшения их содержаний, впереди стоит железо, за ним идут марганец, никель, ванадий, далее следуют хром и кобальт. В связи с крайне ограниченным распространением в разрезе воронежского горизонта песчано-алевритовых отложений ко­ эффициент распределения не подсчитывался и не выделялись геохимические ряды элементов. Можно только сказать (рис. Ш-8), что у всех элементов группы железа фоновые содержа­ ния снижаются от глин к карбонатным породам.

Почти все элементы (никель, ванадий, марганец, медь, ти­ тан, цирконий и др.) переносились во взвешенном или колло­ идном состоянии, о чем говорит приуроченность их максималь­ ных содержаний к глинистым породам. Геохимическая по­ движность всех элементов была относительно высокой.

Содержания галлия порядка 0,00058% и титана 0,1136%' указывают на морскую среду осадконакопления, а фациаль­ ный профиль марганца — на климатические условия, близкие к аридным, и на постепенное осолонение бассейна, что хоро­ шо согласуется с литологическими данными. Условия среды, судя по соотношению содержаний окисного и закисного желе­ за (1,405), были восстановительными.

То обстоятельство, что аномально большие содержания микроэлементов в воронежских отложениях встречены лишь в единичных скважинах, говорит о сравнительно небольших размерах воронежского бассейна. Таким образом, воронеж­ ское время, судя по анализу отложений, детально изученных в Припятской впадине, характеризуется началом сравнительно четкой дифференциации в движении блоков фундамента по унаследованным древним разрывным нарушениям. С этим эта­ пом связано появление значительных различий в мощностях, изменений в фациальном облике отложений, начало оформле­ ния Припятской впадины в самостоятельный структурно-тек- Донический элемент Восточно-Европейской платформы. К это­ му этапу, получившему дальнейшее развитие в евлановсколивенское и особенно фаменское время, приурочены и проявления вулканической деятельности.

В е в л а н о в с к о е время продолжается дифференциро­ ванное прогибание Припятской впадины, ее становление как самостоятельной структурно-тектонической единицы. В то вре­ мя как в других районах Восточно-Европейской платформы почти повсеместно формировались маломощные прослои известняков с флорой известковых водорослей, фауной корал­ лов, строматопор, фораминифер, тентакулитов, остракод, брахиопод, гастропод, иглокожих и других групп, свидетельствую­ щих о господстве открытого эпиконтинентального мелкого мо­ ря, в Припятской впадине накапливались сложные по составу отложения, содержащие как нормально-осадочный (хемоген­ ный, глинистый, обломочный), так и вулканогенный материал. Восточная часть впадины, судя по анализу мощностей отло­ жений, сохранила унаследованный от воронежского времени режим наиболее активного прогибания, который сопровождал­ ся активизацией вулканической деятельности. В конце евлановского времени отмечается частичная регрессия на западе впадины. Более полный разрез ее восточных районов свиде­ тельствует о постепенном и разновременном превращении позднеевлановской лагуны в солеродный бассейн.

164

Тонкая слоистость евлановских отложений с чередованием различных типов пород говорит о мобильном режиме как са­ мого бассейна седиментации, испытывавшего в это время ак­ тивные и дифференцированные движения, так и окружающих его участков суши и в первую очередь Украинского щита — основного источника сносимого материала, что видно по орео­ лу рассеяния обломков и по составу легкой фракции, сложен­ ной на 90—95% кварцем. Белорусско-Польский массив был слабо выражен в рельефе и сколько-нибудь значительной доли обломочного материала в бассейн не поставлял. Заметную роль играли, по-видимому, приподнятые участки внутри само­ го прогиба, активно воздымавшийся Брагинско-Лоевский вы­ ступ.

Индикаторами евлановского возраста отложений являются титан (минимум в песчаных образованиях) и ванадий (макси­ мум в карбонатных породах). В разрезах конкретных скважии горизонт выделяется небольшими максимумами величин отно­ шения галлия к титану и никеля к ванадию. Характерно уве­ личение отношения титана к ванадию и значения коэффици­ ента F на границе с ливенскими отложениями и уменьшение этих же величин на границе с воронежским горизонтом, а также максимум значения Mn : Ni на контакте с ливенскими образованиями. Следует сказать, что сульфатные породы евлановского горизонта отличаются от аналогичных пород саргаевского возраста снижением медианного содержания ванадия и увеличением марганца и титана.

По значениям коэффициента встречаемости титан и марга­ нец в евлановском горизонте всегда относятся к первой группе (/(в = 80—100%), ванадий (кроме ангидритов и гипсов) — ко

зуется снижением по сравнению с воронежским среднемеди­ анных содержаний никеля, меди, галлия, бария и увеличением марганца, циркония и ванадия (рис. ІИ-25).

В ряду элементов, расположенных по степени уменьшения их содержаний, на первом месте стоит железо, за ним титан, марганец, ванадий, никель; хром и кобальт — в конце ряда. Точно такая же последовательность наблюдается в отложе­ ниях пярну,ско-наровского, пашийско-кыновского и саргаевского возраста.

В классификации по геохимическим профилям к восходя­ щему ряду относятся марганец, ванадий, галлий; к Л-образно- му — никель, титан, железо, медь, цирконий, барий; хром от­ носится к горизонтально-восходящему, а кобальт и свинец — к горизонтальному рядам. Коэффициент распределения равен 0,75, что говорит об упорядоченном типе распределения, его

165