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

соли, т. е. является литологической, а не стратиграфической. На востоке Припятской впадины, где переход от подсолевых отложений к соленосным постепенный, внутри евлановского горизонта фиксируется граница подсолевой карбонатной и нижней соленосной толщ. Сложность установления границы между указанными литологическими толщами объясняется тем, что соленакопление в разных районах Припятской впа­ дины началось неодновременно и галитсодержащим отложе­ ниям одних участков (Ельск, Наровля и др.) соответствуют отложения, не содержащие солевых прослоев (Речица, Стреличево и др.). На западе между подсолевой и соленосной тол­ щами существует перерыв в осадконакоплении, однако нет никаких данных, указывающих на то, что галитовые породы или их сульфатные аналоги относятся исключительно к ливенскому горизонту.

Сучетом указанных выше замечаний мощность относимой

кевлановскому горизонту части разреза составляет 11—35 м на западе и достигает 200—220 м на востоке Припятской впа­ дины (Вышемировская, Ветхинская площади). На других участках значения мощностей промежуточные.

Кподсолевой карбонатной толще отнесена часть евлановских отложений мощностью от 11—35 м на западе (Ляховичи, Старобин, Петриков, Туров и др.) и до 100—125 м в рай­ оне Вышемировской и Ветхинской площадей. На других пло­ щадях эта часть разреза имеет промежуточные мощности (Стреличев, Брагин, Речица, Тишковка 55—80 м, Кустовница,

Воет. Наровля, Давыдовка — 40—50 м и т. д.). По сравнению с воронежскими отложениями в евлановских подсолевых об­ разованиях повышается общая глинистость разреза, его сульфатность. Возрастает роль доломитовой седиментации, увеличивается количество обломочного материала. В ряде разрезов существенную роль приобретает вулканогенный ма­ териал. Характерной особенностью является тонкая слои­ стость и частое (от одного миллиметра до нескольких десят­ ков сантиметров) чередование различных по составу пород: мергелей, глинистых известняков и доломитов, ангидритоводоломитовых пород, алевролитов. На востоке Припятской впа­ дины к ним присоединяются вулканогенно-осадочные породы: туффиты, туфогенные породы, реже — туфы.

Часть евлановского горизонта, относимая к нижней соле­ носной толще, так называемая «переходная пачка» (Геоло­ гия СССР, т. III), достигает значительной мощности—до 80—97 м — в разрезах Восточно-Ельской, Стреличевской, Во-

на Давыдовской, Вишанской и других площадях. В ее поведе­ нии по площади нет такой четкой закономерности, как у воро-

20

нежских отложений или евлановской части подсолевой тол­ щи. В большинстве разрезов эта пачка представлена чередо­ ванием ангидритов, доломитов, сульфатно-карбонатных пород, алевролитов, песчаников. Среди пород пачки присутствуют вулканические туфы, туффиты (Вышемир, Ветхин, Стреличево, Речица и др.). От нижележащих подсолевых отложений переходная пачка отличается более высоким содержанием сульфатного материала, наличием прослоев соли; часто поро­ ды различного состава интенсивно просолены. В западной ча­ сти Припятской впадины на ряде площадей (Старобин, Ляховичи, Петриков, Шестовичи, Сколодин и др.) эта пачка отсутствует.

Ливенские отложения развиты только в Припятской впа­ дине. Условный характер их нижней границы был рассмотрен выше. На большей части территории столь же условно прово­ дится их верхняя граница. Лишь по северо-западу впадины имеются палеонтологические материалы (Фурсенко, Ковхуто, 1955), позволяющие в отдельных разрезах установить стра­ тиграфическую границу франского и фаменского ярусов. В других частях Припятской впадины граница литологических толщ принимается условно за стратиграфическую. Фациаль­ ные переходы, характерные для ливенских отложений, за­ трудняют и делают подчас неоднозначными сопоставления разрезов разных участков. В Припятской впадине ливенский горизонт представлен тремя типами разреза: соленосным, сульфатно-глинистым и вулканогенным.

Соленосный тип разреза сложен каменной солью с про­ слоями карбонатных глин, мергелей, доломитов, известняков, ангидрита, сульфатно-карбонатных пород, алевролитов и пе­

пород. Соленасыщенность этого типа разреза обычно лежит в пределах 65—75%. Негалитовые прослои имеют, как прави­ ло, небольшую мощность (редко свыше 3—5 м). Мощность ливенской соленосной толщи от 140 до 1115 м, на большей части площади распространения — порядка 400—700 м. Этот тип разреза развит на большей части площади распростране­ ния ливенских отложений, кроме крайнего северо-востока и запада Припятской впадины.

На западе Припятской впадины представлен сульфатноглинистый тип разреза ливенского горизонта. Здесь отсутст­ вует каменная соль, мощность разреза сокращается до 30— ПО м. Ливенские отложения сложены мергелями, глинами, содержат прослои гипса, ангидрита, глинистых доломитов, песчано-алевритовые пропластки.

Вулканогенный тип аналогов ливенской соленосной тол­ щи распространен на крайнем востоке Припятской впадины

21

(Борщевка, Вышемир, Ветхин), где он выделяется как нижняя часть мощной эффузивно-пирокластической толщи, имеющей франско-фаменский возраст и образующей щелочно-ультра­ основную— щелочно-базальтоидную формацию (табл. 1-1). В составе пород, слагающих разрез,— эффузивы, вулканиче­ ские туфы, туффиты с прослоями нормально-осадочных пород, содержащих примесь туфогенного материала. Мощность вул­ каногенных аналогов ливенских нормально-осадочных отло­ жений достигает 500 м.

2. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ ОСАДОЧНОГО ЧЕХЛА

На территории Белоруссии геохимические методы впервые стали применяться при изучении четвертичных отложений.

В первые послевоенные годы Г. И. Теодорович (Институт геологии и разведки горючих ископаемых, Москва) выделил и описал ряд геохимических фаций покровных отложений ре­ спублики. Работами Института геохимии и аналитической химии АН СССР и Белорусского института мелиорации, вы­ полненными в 1955— 1959 гг., решены некоторые методические вопросы изучения поведения микроэлементов в торфах и поч­ вах, установлено, что распределение меди в торфяном масси­ ве зависит от близости подстилающих пород, обогащенных этим элементом, и от дополнительного привноса меди грун­ товыми водами.

Комплекс исследований проведен Лабораторией геохими­

Лукашев, 1956, 1958, 1960, 1963, 1964, 1971; Лукашев, Петухо­ ва, 1964; Лукашев, Кузнецов, 1962; Лукашев, Астапова, 1971; Лукашев, Ковалев, 1969; К. И. Лукашев, В. К- Лукашев, 1972; В. К- Лукашев, 1970; Шиманович, 1964; Ковалев, Генералова, 1969 и др.). Это работы о миграции, статистических показа­ телях распределения основных химических элементов (меди, никеля, кобальта, железа, марганца, титана и др.) и аккуму­ ляции их в различных генетических типах четвертичных об­ разований, в почвах и растениях, исследования биогеохимических и гидрохимических провинций, генетических типов со­ временных кор выветривания на территории Белорусского Полесья, химического состава лессовидных пород, геохими­ ческих ландшафтов и фаций Белоруссии, вопросов корреля­ ции покровных отложений и т. д. Особенно большой научный и практический интерес представляет монография «Геохими­ ческие поиски элементов в зоне гипергенеза» (К. И. Лукашев, В. К. Лукашев, 1967), в которой авторы характеризуют пове­ дение и ассоциации химических элементов в зоне гипергенеза,

22

геохимические провинции, ореолы рассеяния (первичные и вторичные), излагают теоретические основы применения раз­ личных методов геохимических поисков элементов и практи­ ческие достижения в этой области. В книге дана детальная характеристика отдельных элементов, теоретическая разра­ ботка закономерностей их гипергенной миграции и концент­ рации в ходе осадочного литогенеза. Монография является обобщающей работой по геохимии элементов в зоне гипер­ генеза.

Геохимические исследования, сопровождавшие геологосъе­ мочные и поисковые работы, до 1960 г. сводились в основном к регистрации тех или иных содержаний элементов в породах и воде, причем велись на ограниченных участках. Выводы, основанные на обобщении и систематизации материала, как правило, не делались. Вопросы геохимии дочетвертичных от­ ложений в эти годы затрагивались лишь в единичных работах (Махнач, 1959), которые базировались на сравнительно не­ большом объеме аналитических данных. Так, А. Б. Ронов и А. И. Ермишкина (1959) показали на литолого-геохимиче- ских картах распределение марганца в живетских и франских отложениях Восточно-Европейской платформы. По террито­ рии Белоруссии авторами обработаны результаты всего двух средних проб из 10 образцов каждая (в районе Городка и Орши).

Состоявшееся в 1960 г. в Минске Совещание по изучению геохимических и биогеохимических провинций территории Бе­ лорусской ССР отметило ряд недостатков в постановке гео­ химической службы республики и рекомендовало провести комплексное изучение местных кларков элементов в различ­ ных генетических типах четвертичных пород и более древних стратиграфических горизонтах, исследования гидрохимиче­ ских типов поверхностных и подземных вод, содержания в них микрокомпонентов. Уже в 1960 г. Кировской экспедицией были проведены опытные работы по внедрению биохимиче­ ского метода поисков некоторых элементов на территории Ук­ раины и частично Белоруссии и сделаны выводы об эффектив­ ности применения этого метода. В. П. Курочка и В. Г. Блино­ ва (1960) наметили некоторые закономерности распределения микроэлементов в глинистых минералах верхнего протерозоя юго-запада Восточно-Европейской платформы и выделили три группы элементов, постоянно, часто или редко присутст­ вующих в указанных отложениях. В 1960—1962 гг. В. Н. Щер­ бина и Д. М. Ерошина исследовали закономерности распре­ деления бора в калийных и каменных солях девона Старобинского месторождения. Было установлено, что в солях бор содержится в количествах, близких к весовому кларку в земной коре, и они мало перспективны на этот элемент.

23

Большую роль во внедрении геохимических методов в изучение дочетвертичных отложений сыграли Институт гео­ логических наук (ныне БелНИГРИ) и организации Управле­ ния геологии при СМ БССР. Так, начиная с 1962 г. большое внимание уделяется изучению фациально-геохимических за­ кономерностей, битуминозности девонских отложений Припятской впадины в связи с их нефтегазоносностью (Лапуть, 1964, 1965, 1970; Лапуть, Гармашева, 1965, 1966), а также рас­ пределению в них органического углерода, сульфидной и сульфатной серы. В 1965—1966 гг. разрабатываются опытно­ методические вопросы геохимических поисков нефти, прово­ дятся методические комплексные газобиохимические, гидро­ геохимические и битуминологические исследования на ряде площадей (БелНИГРИ). В монографии «Литология и геохи­

образований. Однако в этой работе не затрагиваются вопро­ сы фоновых и аномальных содержаний химических элемен­ тов, а внимание уделяется главным образом условиям осад­ кообразования, битуминозности и другим характеристикам отложений девона в связи с их нефтегазоносностью.

И. А. Савченко (1965) рассматривает некоторые общие закономерности в распределении 13 химических элементов (галлия, бериллия, марганца, свинца, ванадия, титана и др.)

внижнекаменноугольных образованиях Припятской впадины.

Висследованиях В. Е. Бордона (1966а, 19666, 1968, 1969, 1970а, 19706, 1970в, 1971а, 19716), В. Г. Макарова и В. Е. Бор­

дона (1966, 1968, 1970), В. Е. Бордона, В. Г. Макарова, В. Ф. Николаева (1969), Г. И. Зубовича, В. Е. Бордона (1969), Г. Ф. Заржицкого и В. Е. Бордона (1970), А С. Махнача и В. Е. Бордона (1971), В. Е. Бордона и И. И. Урьева (1972), А. С. Махнача, И. И. Урьева и В. Е. Бордона (1972) показа­ ны фоновые и аномальные содержания ряда химических эле­ ментов в осадочных отложениях Белоруссии различного воз­ раста, начиная от среднего девона до неогена включительно, произведены некоторые палеогеографические реконструкции по геохимическим данным, содержатся прогнозные оценки на различные полезные ископаемые.

В 1962—1964 гг. сотрудниками Южно-Белорусской экспе-

возможностей применения литогеохимических, гидрогеохими­ ческих, биогеохимических методов поисков полезных ископае­ мых в условиях Белоруссии. В результате этих работ было выделено несколько перспективных участков в районе Житковичей и Глушковичей, рекомендовано применение в даль­ нейшем комплекса биогеохимических и гидрогеохимических

24

Глава II

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В .ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ

*

Методика работ определялась основными задачам^ на том или ином этапе исследований.

Опробование керна производилось в полевых условиях, непосредственно на буровых и в кернохранилищах, и сопро­ вождалось просмотром и описанием керна скважин. На спект­ ральные анализы пробы отбирались: для корреляции и рас­ членения девонских отложений точечным методом с интерва­ лом опробования 2,0 10,0 м в зависимости от вещественного состава пород, вес пробы составлял 0,05—0,3 кз; для подсчета фоновых содержаний элементов, выделения аномальных уча­

отбирались: для определения содержаний отдельных элемен­ тов или их окислов с целью проверки данных спектрального анализа тем же методом, что и для последнего, т. е. точеч­ ным, бороздовым или методом пунктирной борозды, и из тех же интервалов; для выполнения силикатного анализа и опре­ делений окисного и закисного железа в породе — методом штуфного опробования. Вес пробы составлял в среднем 0,4— 0,6 кг. На литологические и минералогические исследования пробы весом 2,0—2,5 кг отбирались штуфным способом из ин­ тервалов с аномальными содержаниями элементов, установ­ ленными спектральным или химическим анализом. На терми­ ческий, петрографический, гранулометрический и другие виды анализа также отбирались штуфные пробы из наиболее пред­ ставительных горизонтов и разностей пород. Пробы на все виды анализов отбирались в соответствии с требованиями

26

«Инструкции по геохимическим методам поисков рудных ме­ сторождений» (1965) и рекомендациями ряда исследователей

(Альтгаузен, 1963; Cameron, 1966 и др.).

Обработка отобранных проб осуществлялась в Централь­ ной лаборатории Управления геологии при СМ БССР. Схема обработки проб при коэффициенте неравномерности &= 0,8 и начальном весе проб 2,0—2,5 кг приведена на рис. 11-1.

Лабораторные исследования выполнялись в основном в Центральной лаборатории Управления геологии при СМ БССР по общепринятой методике, изложенной в целом ряде работ (Катченков, 1957; Клер, 1959; Сергеев и Марголин, i960; Кустапович, 1967 и др.). Описания шлифов произведе­ ны авторами.

Для определения точности выполненных спектральных анализов и выявления возможной систематической ошибки проводилось повторное сжигание проб и расшифровка спект­ рограмм. Контролю выборочно подвергнуты пробы на вана­ дий, титан, цирконий и медь из различных отложений Бело­ руссии. Точность анализов оценивалась по формулам и прави­ лам, рекомендованным Инструкцией (1965). В связи с логнормальным распределением аналитических ошибок систе­ матическая ошибка была вычислена по формуле

Антилогарифм систематической ошибки дает систематиче­ ское относительное расхождение самих определений: бСИст= = ЮЛсист, а Деист показывает, во сколько раз первые результа­ ты систематически больше вторых. Систематическое расхож­ дение подлежит устранению при 6Сист, выходящем за пределы 0,95—1,05. В качестве примера ниже приведены результаты подсчета систематического расхождения по указанным форму­

стематическое относительное расхождение составляет: 6СИСТ—

= іо~0,0121 = 0,97. Систематическое относительное расхождение для циркония (244 пробы) составляет 1,04, для титана и меди

(250 проб)— 1,00.

27

п п ) истирание В дисковом U Ü / исіайрашвле до 0,0 7 мм

Рис. ІІ-1. Схема обработки лабораторных проб

Таким образом, для выбранных четырех элементов полу­ ченные систематические расхождения колеблются от 0,97 до 1,04, т. е. не превышают допустимых Инструкцией (1965) пре­ делов. Полученные опытным путем данные об отсутствии не­ допустимой систематической ошибки при спектральных анализах на ванадий, титан, цирконий и медь распростране­ ны нами на остальные элементы.

Отдельные геохимические построения, в частности корре­ ляцию отложений по данным полуколичественных и количест­ венных спектральных анализов, некоторые авторы (Вербиц­ кий, 1968) осуществляли и при наличии систематических ошибок в определениях, пренебрегая ими в связи с тем, что оперировали лишь относительными содержаниями элементов. Такой подход, на наш взгляд, не совсем верен, ибо обедняет метод, не позволяет одновременно с корреляцией выделять аномальные концентрации и реконструировать палеогеогра­ фические обстановки. Изучая геохимические особенности тех или иных отложений с целью их корреляции, следует подхо­ дить к проблеме всесторонне и учитывать все факторы и воз­ можности метода. Кроме того, игнорирование постоянной от­ носительной ошибки при анализе может привести к искажению величин многих геохимических коэффициентов, например дисперсии, и дать неверное представление о законе распреде­ ления содержаний, что убедительно показал В. С. Мищенко

(1966).

Сбор и систематизация результатов анализов. Основным видом анализов, использованных для изучения геохимических особенностей девонских отложений, были приближенно-коли­ чественные спектральные. Для их проверки и выяснения мине­ ральных форм изучаемых элементов привлекались также химические, минералогические, литологические и другие исследования. Все результаты анализов выписывались в от­ дельные таблицы с указанием номера скважины и ее привяз­ ки, глубины (интервала) отбора проб, литологической харак­ теристики пород, геологического индекса. Таблицы система­ тизировались в зависимости от возраста опробованных отложений, в них для удобства дальнейшей обработки раз­ личными цветами отмечались литологические разности пород по типам. Описанный этап систематизации анализов явился основой для последующей математической обработки и со­ ставления карт фактического материала.

Анализы 1958—1961 гг. были подвергнуты критическому пересмотру и использованы только те из них, которые отвеча­ ли непременному условию для анализов, подвергающихся

29