Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геохимия микроэлементов в осадочных породах чехла сибирской платформы

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Геохимия микроэлементов в осадочных породах чехла сибирской платформы"

э а' Я О1

АКАДЕМИЯ НАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И ГЕОФИЗИКИ

На правах рукописи НИКИТИН Игорь Артемьевич

ГЕОХИМИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ

В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ ЧЕХЛА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

(04.00.02—геохимия)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

НОВОСИБИРСК 1990

Работа выполнена в Институте геологии и геофизики им.60-летия Союза ССР Сибирского отделения АН СССР

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук В.М.Гавшин

Официальные оппоненты: доктор'геолого-минералогических

Ведущая организация: Всесоюзный геологический институт (г.Ленинград)

на заседании специализированного совета Д 002.50.01 при Институте геологии и геофизики СО АН СССР, в конференц-зале. Адрес: 630090, Новосибирск 90, Университетский пр. 3,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГиГ СО АН СССР.

Автореферат разослан **" 1990 г.

Ученый секретарь специализированного

совета к.г.-м.н. Г.Н.Акошин

наук Ю.П.Казанский, кандидат геолого-минералогических наук В.С.Переладов

Защита состоится

1.3. • Щ.п отдел

(ЦСТвтацийАрстуальность теш. Многолетние исследования отложений Сибир-

ВВЩЕНИЕ

ской платформы были направлены, главным образом, на изучение бассейнового литогенеза и крайне мало затрагивают вещественный состав отложений. Только для куонамского горизонта нижнего - среднего кембрия дана подробная геохимическая характеристика (Гурари, Гавшин, 1984; Переладов, 1988). Кроме того, исследователей привлекали, в основном, отложения, содержащие повышенные концентрации рудных элементов. При этом оставался открытым вопрос о фоновых (кларковых) содержаниях элементов. Так же обычно для количественной характеристики концентрации какого-либо элемента использовалась величина коэффициента концентрации, причем нормирование делалось, часто без учета состава изучаемой породы, оценки, как правило давались в целом для свит и формаций. В последние годы появилась возможность изучить химический состав отлонений разного возраста и обширной территории в практически неизмененных выветриванием образцах на основе.точных аналитических методов.'

Работа выполнялась в лаборатории геохимии редких элементов Института геологии и геофизики СО АН СССР под руководством доктора геолого-минералогических наук В.М.Гавшина.

Задачей настоящей работы является изучение характера распределения микроэлементов в основных типах пород осадочного чехла с целью выявления специфики состава отлонений этого крупного осадочного бассейна, установление закономерностей формирования ассоциаций элементов в процессах терригенной и карбонатной седиментации на Сибирской платформе.

Основные защищаемые положения: I. Установленные содержания химических элементов в карбонатных толщах рифея и низшего палеозоя Сибирской платформы значительно нияе кларков по (Тигек1ап, ШеаероЫ, 1961). Они не зависят от количественных соотношений кальцита и доломита, а определяются лишь количеством терригенной примеси.

2. Вариадии микроэлементного состава аргиллитов палеозоя и мезозоя связаны с количеством карбонатного материала. Пересчет на бескарбонатное вещество обнаруживает удивительное однообразие содержаний элементов, что наряду со стандартным распределением лантаноидов свидетельствует о хорошей гомогенизации пелитово-го материала. Более низкие по сравнении с аргиллитами содержания

микроэлементов в песчаниках связаны с разбавляющей ролью обломочного кварца. Аркозовые гравелиты и псаммиты периферии осадочного бассейна и впадин кристаллического фундамента приближаются по составу к гранитоидам основания.

3. С возрастанием количества С0рГ в юрских аргиллитах крайнего северо-запада Сибирской платформы повышаются содержания и, Мо, V, 2п, да, бъ, Си, N1 подобно тому, как-ранее было установлено для кембрийских и силурийских доматткитов. В фосфатоносных карбонатных породах венд-ниянего кембрия выделяется ассоциация легких лантаноидов, и и Р при устойчиво повышенных их содержаниях.

4. "Ториеносные'битумы" в'отлояениях венда Сибирской платформы', связывавшиеся ранее с поступлением торий-углеводородного флюида из глубинных зон земной коры, содержат примесь кварца,монацита, анатаза, рутила, циркона, что позволяет рассматривать эти образования как естественный шлих, сцементированный углеводородным материалом..

5. В публикациях о .распределении Си, zh.ii ръ в породах осадочного чехла Сибирской'платформы для аргиллитов дается в среднем, вчетверо более высокое содержание Си, 2п и вдвое - ръ; для известняков и доломитов опубликованные значения, в среднем, в десятки раз выше по Си и 2п и вдвое - по РЪ. Поскольку наши данные основаны на физических методах анализа, апробированных на стандартных образцах горных пород,-.опубликованные ранее значения следует связывать либо с недостаточной достоверностью аналитических данных, либо с отбором проб в ореолах рудных месторождений.

6. Полученные оценки элементарного химического состава отложений Сибирской платформы являются представительными фоновыми оценками и могут служить основой для выделения геохимических аномалий, в частности связанных с рудными ореолами.

Научная новизна. Работа является оригинальным исследованием по геохимии микроэлементов в осадочном чехле Сибирской платформы. На основе современных физических методов анализа вещества установлены закономерности распределения микроэлементов в процессах терригенной, карбонатной и эвапоритовой седиментации и впервые даны статистические оценки микроэлементного состава основных типов пород, слагающих осадочные формации чехла Сибирской платформы.

Практическая ценность работы. Полученные оценки распределе-

ния микроэлементов в основных типах пород могут рекоиендоваться как характеристики геохимического фона.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на объединенных заседаниях лаборатории в Институте геологии и геофизики СО АН СССР.

По теме диссертации опубликовано 3 работы.

Объем работы. Работа состоит из 5 глав, введения и заключения. Содержание изложено на 60 страницах машинописного текста, которые сопровождаются 33 таблицами, 38 рисунками и списком литературы из 95 наименований. Автор выракает глубокую благодарность научному руководителю доктору геол.-мин. наук В.М.Гавшину, доктору геол.-мин. наук Ю.И.Тесакову, кандидатам геол.-мин. наук О.М.Туркиной, В.С.Переладову, С.С.Сухову, Н.Н.Предтеченскому, О.В.Сычеву, А.П.Губанову за советы и ценные замечания при обсуждении работы. Выражаю искреннюю признательность аналитикам лаборатории А.С.Степину, Л.Н.Смертиной, В.С.Пархоменко, С.Т.Шестелю, Ю.Г.Шишщыну, Р.Д.Мельниковой, Н.И.Чернаковой и всем сотрудникам, способствовавшим выполнению этой работы.

Глава I. КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕГИОНА

Одной из первых работ по геохимии отлояений Сибирской платформы была коллективная монография "Кембрий Сибирской платформы" (1972). В ней впервые дана геохимическая характеристика куонамс-ко-иниканского комплекса отлояений. Приводятся распределения средних значений содержаний Сорг, Т1, V, Ст, Ип, со, N1, Ва и йг форм Ре и 3 для большинства типов пород, слагающих куонамскую и иниканскую свиты. Отмечается особенность отложений этого комплекса - обогащенность С0рГ, ¡5, V, М1. Делается важный вывод о ранне-диагенетическом накоплении V и N1, которое контролировалось распределением Соог. Работа Бгатова (1973) посвященна литолого-гео-химическим закономерностям осадкообразования в ордовике и силуре платформы. На большом фактическом материале даны оценки содержаний Т1, Мп, Ст, V, т, Зг, Ва для ярусов ордовика и силура. Последующие касались, в основном, геохимии отдельных свит, разрезов - это работы Соколова (1977), Поповой (1982), Певзнера, Ковалевской (1985); работы Акульшиной посвящены геохимии глинистого вещества. В 1978 г. публикуются первые результаты радиогеохимических исследований (Демина, Дорогиницкая и др.). С 1982 года появляются публикации Воробьевой, Готтих и др., в которых приво-

дятся сведения о распространенности радиоактивных элементоз. В работе Певзнера (1982) показаны закономерности распределения и сочетания редких и рассеянных элементов (около 20) в структурно-формзционньсс комплексах: чехла платформы. Новый подход к изучению распределений редких и рассеянных элементов, основанный на высокоточных и чувствительных методах анализа вещества - нейтрон-но-активационном, атомно-абсорбщгонном, рентгено-флюоресцентном, был начат серией публикаций по исследованию домашшгтов Сибирской платформы, проведенных Гурари, Гавшиным, Матвиенко, Переладовым и др. (1984, 1988).

Глава 2.' ОЧЕРК СТРОЕНИЯ И ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ОСАДОЧНОГО ЧЕХЛА СИБИРСКОЙ ГШАИОРШ

Вендско-нижнепалеозойские отложения платформы, представленные главным образом карбонатными, терригенно-карбонатными и эва-поритовыми формациями объединяются в'крупное структурно-вещественное подразделение - каледонский мегакомплекс (Берзин, 1981).

Современные представления 'об условиях образования и стратиграфии осадочных толщ венда - силура отражены в решениях МЗК, монографиях '-'Вёнд'', "Кембрий Сибирской платформы", "Силур Сибирской платформы". В ряде работ Савицкого, Асташкина, Сухова, Пере-ладова, Сундукова, Варламова, Пегель, .Шабанова, Федорова, Шишкина, Сычева, Ддренкиной, Абаимовой, Предтеченского, Тесакова даются фациально-генетические модели развития седиментационных бассейнов (кембрий, ордовик, оилур). Ваяно отметить, что на протяжении значительного отрезка.времени (ранний кембрий - ранний девон) происходит унаследованное развитие карбонатного комплекса отложений: существование карбонатной платформы в центральной и южной частях Сибирской платформы и отложений открытого морского бассейна на северо-северо-западе и востоке-юго-востоке. Материал по отложениям карбона и перми крайне ограничен - опробованы две скважины в районе Собинского нефтяного месторождения (Катан-гская седловина). Разрез карбона-перми, вскрытый в этом районе (мощностью до 650 м), представлен мощной континентально-утлено-сной толщей, сложенной песчаниками, .алевролитами и аргиллитами. Опробованный разрез юры и мела (суммарная мощность опробованных отложений 950 м; скважины находятся на территории Енисей-Хатанг-ского и Лено-Анабарского прогибов) представлен терригенными морсами осадками - песчаниками, алевролитами и аргиллитами.

Глава 3. МЕТОДЫ ЛИТ0190ХИШЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Материал. Основу работы составили всего около 2500 образцов: керн скваотн нефтепоискового бурения, переданных СНИИПМСом, сборы автора 1980, 83, 84 годов, любезно предоставленные сотрудниками отдела палеонтологии и стратиграфии СНШГГиМС коллекции образцов из стратотипов нижнего-среднего кембрия Сибирской платформы и образцы из коллекций палеонтологов ИГиГ СО АН СССР. Представительность материала: В общем объеме чехла Лено-Тунгусс-кой нефтегазоносной провинции (4/5 территории Сибирской платформы) - 90$ приходится на отложения верхнего протерозоя и нижнего палеозоя и 6С$ на карбонатные и эвапоритовые отложения. С этими данными сопоставляется распределение фактического материала: из 2500 проб около 200 проб приходится на отложения перми-карбона, горн-мела, а остальные - на отлояения рифея, венда-силура. Если принять в качестве элементарного геологического тела литотип (Предтеченский, 1980) и рассматривать свиту или осадочную формацию как совокупность пересекающихся геологических тел, то в принципе возможно получить адекватную геохимическую модель осадочного бассейна. Проблема устойчивости химического состава ли-тотипа рассмотрэна на большом фактическом материале в работах Гавшина (1979,1983,1985), Тейлора и Мак-Леннана (1988). В них процесс осадконакопления рассматривается как процесс опробования большого участка земной коры. В результате гомогенизации терригенного материала в ходе осадочного процесса создается средняя проба (тонкозернистых осадков) значительного участка коры, химический состав которой будет являться устойчивым длительное время; гранулометрическая дифференциация ведет к химической дифференциации вещества, но в каздом гранулометрическом массе пород (аргиллиты, алевролиты, песчаники), опять не в результате процесса гомогенизации, химический состав является устойчивы:,I. Построенные таким образом модели химических составов хорошо согласуются с данными, полученными другими cnoco6ai.ni, в разное время и по разному количеству проб. При вцделешга лито-типов следует подчеркнуть, что главным является выделение, "чистой" разности - "чистого" доломита или известняка, "чистого" (без псаммитовой примеси) аргиллита и т.п. Все образцы, содержащие включения, состоящие из нескольких разностей или имеющие аномальные концентрации элементов, исключались из выборки.

Рис. I. Схема расположения опробованных скважин и разрезов. I - Норильский р-н; П - Камовский свод; Ш - Катангекая седловина; 1У - Непско-Ботуобинская антиклиза.'

Нефтегазоносные площади: I - Сухаринская, 2 - Курейская, 3 - Сухо-Тунгусская, 4 - Полигусская, 5 '- Куюмбинская, 6 - Вэцрэшевс-кая, 7 - Юрубченская, 8 - Верхне-Тахомская, 9 - Южно-Солнечная, 10 - Собинская, Деликтуконская, II - Ванаварская, 12 - Елохтин-ская, 13 - Дулисьминская, 14 - Даниловская, 15 - Преображенская, 16 - Верхнечонская, 17 - Бюкская, 18 - Хотого-Мурбайская. Разрезы доманикитов: 19 - р.Юдома, 20 - рр.Белая, Керби, 21 -р.Кюяенке, 22 - р.Оленёк, 23 - р.Мал.Куонамка, 24 - р.Бол.Куо-намка, 25 - руч.Чемордах (горючие сланцы). Разрезы: 26- р.Когуй, 27 - р.Кулюмбэ, 28 - скв.Баппагайская, 29 - р.Алцан, 30 - -р.Амга, 31 - рр.Лена, Ботома, 32 - р.Джавда, р.Гонам, 33 - Айхальский р-н, скв.27, 34 - р.Вахта, скв.УД-5,. 35 - Пеляткинские. скважины, 36 - Дерябинсюге скважины, 37 - Восточные скважины, 38 - р.Оленек, 39 - р.Мая. Границы: а) Сибирской платформы; б) фациалышх регионов нияне-среднекембрийских отложений: А - Т^РУХано-Иркутско-Олекминский (отложения лагунного типа), Б - Юцомо-Оленекский (доманикоидные отложения открытого моря).

Методы анализа химического состава. В работе,-в основном, использовались физические.методы анализа вещества - гамма-спектрометрический, нейтронно-активационный, атомно-абсорбционный, разработанные в лабораторшг ядерно-геохимических методов анали-. за ИГиГ СО АН СССР. Методика и метрологические характеристики анализов, полученные при исследовании стандартных образцов горных пород опубликованы (Бобров, Гофман, 1971; Гавпшн, Боброг, Малясова, 1976; Гавшин и др., 1978; Пархоменко, 1989; Шишщын, 1983). Так как исследовались, в основном, карбонатные, терри-генно-карбонатные осадочные породы и траппы, то для контроля воспроизводимости аналитических данных были выбраны соответствующие стандартные образцы: известняк доломитизированный (СИ—I), алевролит (СА-1) и трапп (СТ-1А). Результаты анализа этих стандартов в разные годы (в сопоставлении с аттестатом) показывают хорошую устойчивость методики во времени, полностью согласуясь с аттестатом.

Математическая обработка аналитических данных. Множество осадочных пород (точнее основных типов пород) разбивается на ли-тологически однородные совокупности - литотипы. Т.о., при условии случайности отбора проб из литотипа, переходим к решению задачи математической статистики: оценке параметров генеральной совокупности по параметрам выборочной совокупности (результатам, полученным для литотипа). Василенко, Хлестовым и Блинчик (1978) предложена методика расчета статистик по выборкам ограниченного объема - метод частных средних. Статистики, расчитанные по этой методике, имеют хорошее приближение (даже для многомодельных распределений) к статистикам, рассчитанным по выборкам, отвечающим' нормальному закону. Отсюда следует возможность корректной оценки доверительного интервала к среднему значению независимо от формы распределения аналитических данных.

Глава 4. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ОТЛОЖЕНИЙ ОСАДОЧНОГО ЧЕХЛА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

Карбонатные породы и эвапориты. В карбонатных и эвапоритовых породах радиоактивные элементы концентрируются главным образом в алевритовой и пелитовой фракциях терригенной примеси. Существует достаточно-хорошая корреляция ТЬ, К с количеством терригенной примеси в карбонатно-глинистых породах венда-силура Сибирской платформы. По всему разрезу осадочного чехла Сибирской плат-

Формы от рифея до девона отмечаются очень низкие содержания радиоактивных элементов, причем верхний предел содержаний ОСЬ и К находится на пороге обнаружения. Содержания радиоактивных элементов в эвапоритах еще ниже, чем в карбонатных породах.

Существенные количества и в карбонатных породах с малым количеством терригенной примеси ассоциируют с органическим веществом или фосфатом. Доломиты и известняки сунагинского горизонта (пограничные слои венда-кембрия)-также при низких средних содержаниях ть и к содержат в среднем 10,1 г/т урана в ассоциации с фосфатом. По выборке из 178 проб выводятся обобщенные статистические оценки .распределения радиоактивных элементов в карбонатных породах верхнего протерозоя - нижнего палеозоя Сибирской платформы. Статистические оценки содержаний радиоактивных элементов в карбонатных породах Сибирской платформы ниже, чем почти все ранее опубликованные данные, за исключением вначений Ый-' (1988), полученных по данным нейтронно-активационного анализа. Наши оценки ТЬ и К. по существу дают лишь верхний предел содержаний, так.как они практически совпадают с пределом обнаружения гамма-спектрометрическим методом; по данным нейтронно-активаци-онного анализа для наиболее чистые карбонатных-пород (98-100$ карбонатного материала) содержание ТЬ- 0,08£0,02 г/т, К

0.03±0,01$. Более высокие значения радиоактивных элементов в опубликованных данных, по—видимому, объясняются двумя причинами:

1. Карбонаты содержат значительную примесь терригенного материала. 2. Имеет место метрологическое завышение вблизи порога обнаружения аналитического метода (Юйа, 1988). Количество терригенного материала в карбонатных породах определяет уровень концентрации практически всех микроэлементов, при кларковых содержаниях С0рГ и Р. Выборка иэ 5 проб карбонатных пород является ■ эталонной для "чистых" карбонатов. Сопоставляя эту выборку с генерализованными оценками для известняков и доломитов получении-' ми по данным гамма-спектрометрического (и, 1Ь, К) и атомно-аб-сорбционного (остальные элементы) анализов заметим, что для Си,

Ы1, рь, Ве значения практически совпадают, несмотря'на разный объем выборок. Содержания Ы в генерализованных выборках несколько больше, что объясняется наличием терригенной примеси, не определяемой визуально. Для элементов, определенных высокочувствительным нейтронно-активационным анализом, в выборке из 5 проб значения существенно ниже; это говорит о том, что для

К,Со,яь,Са,ТЪ отчасти Сг - т.е. элементов-кластофилов оценки в генерализованных выборках являются, по существу верхними пределами содержаний. Здесь проявляется эффект метрологического завышения около порогов обнаружения аналитического метода. Сопоставление распределений'редкоземельных элементов (рис. 2) с нижнепалеозойскими терригенными глинистыми сланцами (без карбонатных компонентов) Сибирской платформы показывает влияние терригенной примеси на-уровень накопления та при практически одинаковых отношениях Ьау/УЪу - эффект разбавления карбонатным материалом. Таким образом, более высокие оценки в ранее опубликованных данных, по-видимому, можно объяснить тем, что эти оценки были получены по выборкам карбонатных пород, которые содержат ощутимые количества терригенной примеси. Особо следует останосться на данных, опубликованных Акульшиной (1989), в которых приводятся значения Си, гп, рь на порядок превышающие наши данные и данные других авторов. По-видимому, это связано либо с отбором проб в ореолах рудных месторождений, либо- с недостаточной достоверностью аналитических данных.

Терригенные породы. В отложениях венда и нижнего палеозоя редко встречаются бескарбонатные аргиллиты и глинистые сланцы. Можно,- вычтя карбонатный компонент, рассматривать глинисто-карбонатные породы в одном ряду с бескарбонатными аргиллитами и глинистыми сланцами. В табл. представлены генерализованные оценки химического состава вычисленные по 28 пробам (силикатный и исйтронно-активационный анализы выполнены по несколько меньшему числу проб) глинистых и глинисто-карбонатных пород нижнего палеозоя. Сопоставляя представленные результаты с кларками для глин и сланцев (по Тигек1ал, «еаероЛ1,1961), следует отметить, что при хорошей сходимости породообразующих компонентов и распределений Тй (по Балашову, .1976; Тейлору, Мак-Леннану, Г988) в них наблюдается повышенные почти в 2 раза содержания К и Ы, в 1,5 раза Сг и пониженные содержания Тй.

В центральной части Сибирской платформы, в пределах крупнейших ее структур - Непско-Ботуобинской антиклизы и Катангской седловины - на поверхности эродированного фундамента с частично сохранившейся корой выветривания залегают терригенные отложения венда. В базальных горизонтах венда (непская свита) отмечаются повышенные значения естественной радиоактивности. В олигомикто-

вых песчаниках базального горизонта содержится в среднем и - 6,1 г/т, ть - 83,7 г/т. С увеличением количества К они приобретают аркозовый состав, приближающийся к составу гранитов фундамента; содержания ть в них достигает 0,02-0,033, что существенно выше значений, характерных для гранитоидов фундамента. Аномальные содержания Тй в ассоциации с ТЬ, г*, Н* связаны с обогащением тяжелыми акцессориями (монацитом, цирконом). Более высокие (до 3%) концентрации ТЬ в ассоциации с ТН обнаружены Готтих, Шсоцким и др. (1983) в твердых битумах из нефтегазоносных отложений того же возраста и рассматриваемых ими как указание на привнос № и ти углеводородным флюидом из подкоровых глубин; но в выделенных битумах из базальных горизонтов Верхне-Чонской площади нами обнаружено присутствие микрозерен кварца и монацита в ассоциации с цирконом, анатазом, рутилом. Таким образом, выводы о миграции таких малоподвижных элементов, как ТЬ, Тй представляются малоубедительными. Существенно кварцевые песчаники венда при низких содержаниях РЭ и редких элементов, являясь конечным продуктом сортировки материала кор выветривания по гранитоидам, подтверж-, дают разбавляющую роль кварца и объясняют вариации содержания и, ти, к и редких элементов в песчаниках вецда. Те же явления, только менее отчетливо, проявляются и при формировании аргиллитов,- выделяющихся несколько повышенными содержаниями ть, к, ТЯ, 2г, нг, та, Бс, ЫЬ, Сг, Т1, А1 - связаны с обогащением микроак-цзссориями и гпдрослюдами - продуктами размыва кор выветривания. Спектры тя существенно кварцевых песчаников ванаварской и неп-ской свит, аргиллита, и гравелита непской свиты различаются только уровнем концентрации и имеют сопоставимые значения отношения 1аы/*ъы. Для кварцевых песчаников и аргиллитов устанавливается хорошее совпадение значений 1аЛЪ, Еи*/Еи, ъл/а\с аналогичными данными для постархейских аргиллитов Австралии (Тейлор, Мак-Лен-нан, 1988).

Изученные песчаники перли-карбона и юры-мела, состоящие из хорошо гомогенизированного псаммитового материала по своему химическому составу сближаются с довольно однородными песчаниками Западно-Сибирской плиты (Гавшин и др., 1983). Сходная картина и для алевропелитов, Таким образом, гомогенизация и гранулометрическая сортировка вещества, собранного с обширных площадей и транспортированного в конечный бассейн приводит к устойчивому

результату - химический состав аргиллитов приближается к кларкам для глин и сланцев, а песчаников - для граувакк. Вследствие этого же процесса значения- ть/и, а такяе ьа^/Уйу, Еии/Еи приближаются к уровням, характерным для континентальной коры, причем содержания этих элементов возрастают вблизи источников сноса и понижаются в породах, обогащенных карбонатным материалом и кварцем.

Доманикиты. горючие сланцы. фоссватоносные породы. Терриген-ние и глинисто-карбонатные отложения с повышенными содержаниями рассеянного органического вещества на территории Сибирской платформы встречаются с раннего_ кембрия. К отложениям этого типа относят иниканскую и куонамскую свиты (куонамский горизонт нижнего-среднего кембрия), черные битуминозные гралтолитовые сланцы нижнего силура/ черные битуминозные сланцы верхней юры (аналог бадейовской свиты Западно-Сибирской плиты). Химический состав и условия накопления осадков куонамского комплекса детально исследованы рядом авторов' (Гавшин, 1984; Гавшин, Гурари, Матвиенко, 1984;' Переладов, 1988). Сопоставление этих данных и данных Гав-шина (1983) по аргиллитам и алевропелитам Западной Сибири показывает, что юрские- черные аргиллиты по содержаниям породообразующих компонентов практически не отличаются от западно-сибирских аргиллитов, как впрочем и.от оленекских горючих сланцев. Силурийские' отложения - граптолитовые сланцы и горючий сланец - содержат пониженные концентрации . Для первых такое понижение происходит за счет разбавления карбонатным материалом, а для вторых - разбавителем является органическое вещества. Обособляется группа элементов: Мо, V, и, £Ь, Аа, Си, N1, содержания которых повышены в той или иной мере по отношению к соответствующим содержаниям в аргиллитах Западной Сибири - органофильная ассоциация элементов, сопутствующая органическому веществу. Органическое вещество является также разбавителем и для редкоземельных элементов.

Своеобразными отложениями являются карбонатно-фосфатные породы сунагинского горизонта - пограничные'-" слои венда - кембрия. Э.то доломиты и известняки со значительным количеством терриген-ной примеси (в основном зерна кварца), многочисленными органическими остатками (фосфатизированными), зернами глауконита. С повышенными содержаниями Р коррелируют повышенные содержания тя и- V. Но эта общеизвестная ассоциация обладает.рядом особенностей

Во первых, происходит резкое увеличение Ьапри повышении • содержания Р от 10 в наиболее бедных фосфатом отложениях р.Гонам до 44,5 в фосфоритах куонамского горизонта, во вторых, та же зависимость от содержания Р наблюдается и для отношения Ьа/ТЬ от 10 (р.Гонам) до 90, тогда как отношение ьа/ть для пелитов является стабильным. Таким образом, происходит разделение, с одной стороны, тесно связанных между собой элементов - кластофи-лов аъ и та, ас другой стороны - разделение самих тя - содержание тяжелых остается практически на уровне кларка, тогда как содержания легких могут превышать"кларковые на порядок.

Глава 5. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ АССОЦИАЦИЙ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРОЦЕССАХ КАРБОНАТНОЙ, ЭВАП0РИТ0В0Й И ТЕРРИГЕННОЙ СЕДИМЕНТАЦИИ

В-карбонатных породах Сибирской платформы по всему разрезу осадочного чехла от рифея до девона отмечаются очень низкие содержания практически всех элементов и отсутствуют связи большинства элементов с карбонатной составляющей. Анализ характера распределения Бг и его средние значения для пород рифея и нижнего палеозоя позволяют заключить, что перераспределение Эг происходило во время диагенетических и катагенетических преобразований карбонатных осадков. Таким образом, в процессе карбонатной седиментации происходит обособление ассоциации элементов - кальцифи-лов Се, Ме и бу.

Процессы эвапоритовой седиментации приводят к еще большей дифференциации - обособлению ассоциации сильно подвижных элементов Ыа, К, са и м« (хотя среди нескольких тысяч образцов попалось только два, в которых содержался полигалит с содержанием К ~ 10Я. Содержания практически всех остальных элементов (конечно за исключением породообразующих) находятся за порогами чувствительности аналитических методик. Все* определимые количества связаны с наличием терригенной примеси.

В гранулометрическом ряду терригенных пород - песчаники, алевропелиты, аргиллиты .концентрации практически всех элементов, кроме Бг, увеличиваются от песчаников к аргиллитам, при этом уменьшаются флуктуации химического состава. Влияние источников сноса максимально сказывается на составе песчаников, особенно сильно разубоженных кварцем. При максимальном удалении от источника сноса или хорошем перемешивании происходит выравнивание хи-

СРЕДНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ ЧЕХЛА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

долониты долониты известняки долониты и известняки глинистые сланцы* аргиллиты

Rf PZ1 P21 PZ1 PZ! J-K

Si 0. 28 0. 2610. 02 29. 810. 8 25. 910. 9

Ti < no < no 0. 5610. 03 0. 610.1

Al <±no 0. 09+0. 03 10.0+1 11. 410. 4

Fe 0. 13 0.1210.01 5.6+0.9 5. 4±0. 8

Mg 12.7 11.98±0. 46 1.87+0.7 1.810.2

Ca 21. 4 21.8410.97 36.7913.02 0. 610. 3

Na 0. Ol 0. 0310. Ol 0. 57+0. 22 1. 510. 4

К 0. 06±0. Ol 0. 21 ±0. 06 0. 2510. 9 0. 0310. Ol 4. 4010. 65 2. 6310. 36

P 750+126 7791202

С 0.71 0. 6810. 25 0.45+0.12 0.6610.14 1.1+0.4

Li 14±2 1815 21 +8 912 133179 72+22

Rb 1. 4±0.9 4+1 411 1.0210.13 72112 105114

Cs 0. 4±0. 2 0.910.3 1. 1+0.4 0. 04+0. Ol 3. 811. 2 6. 611. 8

Be < no < no 0. 210.1 < no 1.2+0.5 2. 5+0. 5

Sr 20±3 95+28 2751100 115127 359+94

Ba 87+44 93147 2219 2851176

Sc 0. 06 0.1410.03 26. 2+2. 7 22.9

V < no < no < no < no 102115 160128

Cr i3±e 2017 10+7 7+5 138124 112115

Hn 165144 20415S 228185 65+26 7811153 376160

Co 1.5±1 < no < no 0. 3±0.1 1612 18+4

Ni 4±2 311 3+1 < 2 4717 65+6

Cü 2±1 511 311 3+1 31 +8 53+11

Zn 4±1 611 713 9+3 67+13 141 +35

As 1.03 311.6 310.8 4. 9

Sb <0.7 1. 410. 3 0.3

La 0. 43 0.3710.07 29. 514. 0 34. 3

Ce 0. 83 0. 78+0. 08 54. 016. 3 62.7

Nd 0.47 0. 4310. 09 26. 0+3. 2 28.4

Sm 0.12 0.1010.01 6. 210. 9 6.9

Eu 0. 021 0. 015+0.01 1. 43+0. 26 1. 48

Gd 0.12 0. 0810. 02 5. 710. 7 7.2

Tb 0.02 0. 03+0. Ol 0.90+0.12 1.13

Yb O. 035 0. 0310. Ol 2. 87±0. 34 2. 98

Lu < no < 0.004 0. 4110. 05 0.41

Hf O.OS < 0.07 5. 5±0. 9 4.1

Та 0. 004 < 0.01 0. 8+0. 1 0.98

Pb < no < no < no < 10 2415 2517

Th 0. 2±0.1 0. 410.1 0. 410. 2 O. 0810. 02 7.310.8 11. 811. 6

U O. 7±0. 2 1.210.2 0.910.2 0. 810. 3 3. 410. 6 2.810.6

* содержания даны в пересчете на 'бескарбонатный остаток

мического состава песчаников, подобных граувакковым. Крайними членами всего спектра терригенных пород являются, с однойстороны - наиболее тонкодисперсные породы, находящиеся на максимуме функции смешения (гомогенизации) осадочного процесса; с другой -стороны - породы, находящиеся на максимуме функции дифференциации осадочного процесса - кварцевые песчаники. Что примечательно, и те, и другие имеют наиболее постоянный состав. Таким же продуктом максимальной дшМюренциации вещества в ходе осадочного процесса являются карбонатные породы, где роль разбавителей играют кальций и магний.

Особые условия, возникающие в бассейне седиментации - практически полное прекращение поступления терригенного материала, наличие специфических обстановок в осадке (сероводородное зараяе- ■ ние) и тому подобное, приводят к формированию специфических образований - планктоногенных отложений, сильно обогащенных органическим веществом, с которым ассоциируют "органофильные" элементы Мо, U, V, ЗЪ, Au, Ae, Zu, Си, Ni, Cr. При избытке фосфат-иона (по крайней мере в иловых водах) происходит накопление уосфато-носных осадков, сопутствующих планктоногенным отложениям, и возникает специфическая ассоциация Р, и, легких и средних лантаноидов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге выполненной работы впервые выявлены статистические оценки химического элементарного состава для основных литотипов осадочного чехла Сибирской платформы, показана специфика состава карбонатных толщ и закономерности распределения элементов между терригенныш, карбонатными и органическими составляющими разреза. Полученные статистические оценки для гигантских геологических тел в дальнейшем послужат для сведения глобального геохимического баланса. В более конкретном плане они могут рекомендоваться как характернотики геохимического фона, на котором выделятся аномалии при более детальных исследованиях.

Список работ опубликованных по теме диссертации:

1. Гавшин В.М., Никитин И.А. Радиогеохимическая специфика осадочных толщ Сибирской платформы// Микроэлементный состав осадочных толщ как показатель условий их формирования. Новосибирск, ИГиГ СО АН СССР, 1989. С. 5-32.

2. Никитин И.А., Мельников П.Н. Геохимия отложений венда цен-

Рис. 2. Распределение та в породах осадочного чехла Сибирской платформы.

I - доломиты (кембрий); 2 - известняк (силур); 3 - кварцевый песчаник (ордовик); 4 - аргиллит (пермь-карбон, юра-мел); пунктиром показаны глинистые сланцы низшего палеозоя.

тральной части Сибирской платформы// Г.£гкроэлементный состав осадочных толщ как показатель условий их формирования. Новосибирск, ИГиГ СО АН СССР, 1989. С. 67-82.

3. Гавшин В.М., Никитин И.А., Солотчина Э.П. О "ториеносных битумах" в нефтегазоносных отложениях Сибирской платформы// Геология и геофизики, 1990, .'5 I. С. 138-140.