2. Карбонатные конкреции.

В глинисто–карбонатных и карбонатно–глинистых отложениях межсолевой девонской толщи Припятского прогиба довольно широко распространены карбонатные конкреции. Форма конкреций разнообразна: линзовидная, эллипсоидная, бобовидная, лепёшковидная, неправильная, но обычно удлинённая — параллельно слоистости вмещающих пород. Минимальный размер конкреций, определяемый в шлифах, составляет доли миллиметра. Максимальный размер конкреций по керну определить затруднительно, однако конкреции в 15–20 см наблюдались. Конкреции имеют чёткий контакт с вмещающими породами. Часто прослеживается огибание конкреций слоями пород сверху и снизу (рисунок). Это свидетельствует о том, что в то время, когда формировались конкреции, осадок был ещё пластичным, т.е. это происходило скорее всего на стадии диагенеза. Огибание конкреций слоями вмещающих отложений обусловлено либо уплотнением осадка после образования конкреции, либо расталкиванием осадка растущей конкрецией. Иногда верхние слои вмещающей породы огибают конкрецию, а нижние — лежат горизонтально (рисунок). Это свидетельствует о том, что нижняя часть осадка к моменту конкрециеобразования была уже в какой–то мере литифицирована. Возможно, здесь мы имеем дело с паузой в осадконакоплении, приводившей к формированию литифицированной корки на морском дне, о чём мы говорили при рассмотрении диагенеза карбонатных осадков.

Породы, вмещающие конкреции, представлены мергелями, глинистыми мергелями, карбонатными глинами и аргиллитами; характер карбонатности пород различный, встречаются известковые, доломитовые и переходные разности пород. Конкреции же сложены известняками, глинистыми известняками, реже мергелями в разной степени доломитовыми и доломитистыми. Уже из этого литологического описания видно, что конкреции богаче карбонатным материалом, чем вмещающие отложения. Химические исследования конкреций и вмещающих пород показывают, что приращение карбонатности в конкрециях обеспечивается во всех случаях добавкой известкового вещества, т.е. кальцита. Таким образом, можно сказать, что конкреции формировались в результате обогащения определенных участков карбонатно–глинистого или глинисто–карбонатного осадка кальцитом. Говорят, что в данном случае кальцит был конкрециеобразователем. Откуда же он брался? Ответить на этот вопрос нам поможет изотопный анализ углерода в конкрециях и вмещающих породах.

Оказывается, что изотопный состав углерода карбоната конкреций существенно более лёгкий, чем карбоната вмещающих отложений. Среднее ¹³С для изученных конкреций –5,90,4 ‰, а для вмещающих отложений — –1,70,2 ‰. Пределы колебаний ¹³С для конкреций –12,4...–1,2 ‰, а для вмещающих отложений — –4,3...+0,5 ‰. Эти данные свидетельствуют о том, что в конкрециеобразовании принимала участие углекислота (СО₂) органического происхождения. Изотопный состав её углерода (–26 ‰) значительно более лёгкий, чем углекислоты, содержащейся в морской воде, которая обеспечивает образование обычных морских седиментационных карбонатов, имеющих ¹³C около нуля. Таким образом, устанавливается, что в процесс диагенетического конкрециеобразования была вовлечена изотопно лёгкая углекислота, выделяющаяся при разложении органического вещества, находящегося в осадке. Главным процессом такого разложения была бактериальная сульфат–редукция, которая состоит в окислении (разложении) органического вещества с выделением углекислоты и восстановлении сульфатной серы иловых растворов в сульфидную. Выделяющаяся при этом углекислота шла на постройку конкреционного карбоната.

Процесс карбонатного конкрециеобразования протекал следующим образом. Окисление рассеянного в осадке органического вещества кислородом сульфат–ионов с участием бактерий (иначе — бактериальная сульфат–редукция) обеспечивало генерацию органогенной углекислоты. На зародышах конкрециеобразования, которыми были большей частью карбонатные раковины, в силу разных причин начинали выпадать первые порции диагенетического карбоната (“спусковой крючок конкрециеобразования был нажат”). При этом в пределах этих участков падала концентрация углекислоты (она использовалась при кристаллизации карбоната). Возникал градиент в концентрациях СО₂ между этими участками и окружающим осадком. Это способствовало диффузионному потоку СО₂ к этим участкам, где и происходило выпадение новообразованного карбоната в виде цемента между частицами седиментационного карбоната. Так росли конкреции.

Чем больше было такой органогенной углекислоты, а значит и новообразованного с её участием карбоната по сравнению с имеющимся уже в осадке седиментационным карбонатом, тем более лёгкий изотопный состав углерода будут иметь конкреции. На этом основании некоторые исследователи (Я.Э. Юдович) выделяют типы диагенеза.

Например, так называемые доманиковые отложения (девон) Урало–Поволжья содержат большое количество изотопно тяжёлого седиментационного карбоната; поэтому карбонатные конкреции, которые образовались в этих отложениях, незначительно облегчены по углероду относительно вмещающих пород. Это — доманиковый тип диагенеза. В юрских отложениях баженовской свиты Западной Сибири очень мало седиментационного карбоната; поэтому здесь почти весь конкреционный углерод произошёл от разложения органического вещества. Здесь конкреции имеют весьма лёгкий изотопный состав углерода. Это — баженовский тип диагенеза. Конкреции с промежуточным изотопным составом углерода свойственны диагенезу оксфордского типа.

В межсолевых же отложениях Припятского прогиба, с чего мы начали рассмотрение карбонатных конкреций, встречаются конкреции разных типов и с разным изотопным составом углерода в зависимости от карбонатности вмещающих отложений и количества органического вещества в осадке.