CC BY
36
толуола под воздействием воды (на примере диатремы Inspired Mounds, Dead Dog): C7I| ^13C = -20.2) + + 14H20 = 7C02 (д13C = -20.7) + 18H2.
Литература
І. Apeшeв Е. Г. Нефтегазоносные бассейны тихоокеанского подвижного пояса. М.: АВАНТИ, 2004. 287 с. 2. KoHmopo6m A. Э., Bышeмupcкuй B.C. Неравномерность нефтеобразования в истории Земли, как результат цикличного развития земной коры // ДАН. 1997. Т. 35б, М б. C. 794— 797. 3. Mapaкyшeв A. A. Происхождение Земли и природа ее эндогенной активности. М.: Наука, 1999. 253 с. 4. Mapaкyшeв A. A., Mapaкyшeв C. A. FT-фации простых, углеводородных и органических веществ
системы С-Н-О // ДАН. 2006. Т. 406, № 4. С. 521—527. 5. Мипановский Е.Е. Геопульсация в эволюции Земли // Планета Земля: Энциклопедический справочник. Т. «Тектоника и геодинамика». СПб.: Изд-во ВСЕ-ГЕИ, 2004. 652 с. 6. Недра России. В2, Т. 1. Полезные ископаемые. СПб.; М., 2001. 549 с. 7. Пущаровский Ю.М. Строение, энергетика и тектоника мантии Земли // Вестник РАН. 2005. Т. 75, № 12. С. 1115— 1122. 8. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Элементы-примеси в черных сланцах. Екатеринбург: УИФ «Наука», 1994. 304 с. 9. Юдович Я. Э. Карельский изотопный феномен: неразгаданная тайна // Вестник Института геологии Коми НЦ УРО РАН. 2006. № 2. С. 9—12. 10. Юдович Я. Э. Пай-Хой-ский геохимический феномен: дыхание
мантии? // Вестник Института геологии Коми НЦ УРО РАН. 2006. № 4. С. 8—13.
11. Cruse A. M., Seewald J. S. Chemistry of low-molecular weight hydrocarbons in hydrothermal fluids from Middle Valley, northern Juan de Fuca Ridge // Ceochim. Cosmochim. Acta, 2006. V. 70. P. 2073— 2092. 12. McCollom T. M., Seewald J. S. Carbon isotope composition of organic compounds produced by abiotic synthesis under hydrothermal conditions // Earth Planet. Sci, 2006. V. 243. P 74—84. 13. Potter J., Rankin A. H., Treloar P. J. Abiogenic Fisher-Tropsh synthesis of hydrocarbons in alkaline igneous rocks; fluid inclusions, textural and isotopic evidence from Lovozero complex, N. W. Russia // Litos, 2004. V. 75. P. 311— 330.
ГИРВЛИЧЕСКАЯ ИШЬ BbllBMB4HblX ЗЕPЕH И ЕЕ PBAb В ФBPMИPBBАHИИ
AM3BHBm PBCCbllM ичет-ю
И MECTBPBKflEIM 4EPHBKyPKA
K. г.-м. н. K. г.-м. н. K. г.-м. н.
Э. С. Щербаков * Ю. В. Глухов С. В. Лыюров
glukhov@geo. komisc. ru lyurov@geo. komisc. ru
Для терригенных пород весьма характерно разделение минералов по величине зерен, их удельному весу и другим физическим характеристикам. Поэтому в терригенных отложениях могут одновременно накапливаться как легкие, так и тяжелые минералы. Наиболее отчетливо концентрация тяжелых минералов в осадке проявляется в зрелых песчаных толщах, в связи с чем
В. Рубей [12] ввел понятие гидравлического эквивалента минералов. Согласно этим представлениям, зерна минералов с большей плотностью обладают меньшими размерами и, наоборот, меньшая плотность минералов определяет больший размер его зерен [2]. В советской и русскоязычной литературе укрепилось понятие гидравлическая крупность, т. е. скорость свободного падения частиц минерала в воде [6] или в тяжелой жидкости [4]. Гидравлическая крупность обломочного зерна определяется его плотностью, размерами, формой и характером поверхности.
Б. М. Осовецкий [4] детально исследовал процессы осаждения тяжелых минералов аллювия и показал, что важ-
* Коми государственный педагогический институт, Сыктывкар
нейшим из них является сортировка минералов по гидравлической крупности зерен. Этот процесс объединяет ряд явлений, среди которых, в интересах понимания данной статьи, мы выделяем следующие:
1. В аллювии многих рек тяжелые минералы метаморфического происхождения (эпидот, цоизит, гранаты, ставролит, кианит, силлиманит, а также лейкоксен) характеризуются повышенными размерами зерен и относительно низкой их плотностью. Напротив, акцессорные минералы магматических пород (циркон, рутил, монацит, ильменит) имеют небольшие размеры и высокую плотность.
2. Сортировка минералов по гидравлической крупности в речных песках не достигает того уровня, который отме-
тили И. Ф. Кошкаров и Ю. А. Полканов [4, с. 41] в прибрежно-морских песках, где гидравлическая эквивалентность возможна между зернами разных минералов.
3. При длительном переносе (или переотложении) механически слабоустойчивых минералов, в том числе и эпи-дота, их минеральные частицы уменьшаются до 0.1 мм, после чего их размеры остаются постоянными, а минералы с высокой физико-механической устойчивостью (циркон, ильменит и др.) практически не испытывают истирания.
В нижнесреднедевонских кварцевых песчаниках западного склона Северного Урала, происхождение которых установлено на основании анализа структурно-текстурных и фаунистических характеристик, минералами, превышающими
Гидравлическая крупность минералов в воде, см I сек
Минерал Гранулометрический класс, мм
0.1—0.16 0.16—0.2 0.2—0.25
Силлиманит 2.04 2.64 3.4
Кианит 2.22 2.60 3.1
Ставролит 2,41 2,63 3.6
Лейкоксен 2.5 ±0.2 3.5 = 0.3 4.2 = 0.4
Ильменит 3.40 4.0 4.8
Циркон 3.40 4.4 5.50
] 00
Ьс
ко
70
Рис. 1. Динамическая диаграмма, отражающая распределение содержаний лейкоксена (Ъе) и суммы содержаний циркона (7г) и ильменита (11т)
I — поле осадков, отлагавшихся под действием направленного потока: 1а — русловые осадки, 16 — осадки слабых временныгх потоков; II — поле осадков, образовавшихся в относительно спокойных гидродинамических условиях: На — лагунныге осадки, И6 — осадки морских течений и относительно глубоководных отложений, Ш — поле осадков интенсивным движений морской воды: Ша — осадки волнений морского мелководья, Ш6 — баровыге и дельтовыге осадки
50 -
1а
<Ъ о о л
о о о о 00 8 и ° о Шбэ 1 1 Оо о III
о о ^ о о о ] о о° о -в-. о Ша
и * 1 кЭЙ у у о/Ь о о о о
10
20
<&
оо
Zт+l\l
70
90
гравелиты и песчаники россыпи Ичст-Ю
пятипроцентное содержание тяжелой фракции, являются лейкоксен и циркон. Распределение этих и других минералов по гидравлической крупности зерен происходило в зависимости от динамики водной среды, т. е. соответствовало условиям седиментации [8]. При этом оказалось, что лейкоксен преобладает в средне- и крупнозернистых песчаниках отложений русловых потоков, а циркон — в хорошо сортированных мелкозернистых песчаниках прибрежного мелководья. На основе этих наблюдений была построена динамическая диаграмма, по оси абсцисс которой откладывались процентные содержания циркона, а по оси ординат — лейкоксена. Диаграмма была проверена на алмазоносных отложениях Южного и Среднего Тимана [9, 10]. При этом для получения объективной информации оказалось необходимым объединить в одну группу циркон и ильменит, гидравлическая крупность которых различается несущественно (см. таблицу).
С помощью упомянутой диаграммы (рис. 1) удалось показать, что тело по-лиминеральной алмазоносной палеороссыпи Ичет-Ю на Среднем Тимане состоит из нескольких конусов выноса, оконтуренных изоконцентратой лейкоксена 20 %. На участке Золотой Камень восточный край конуса выноса размыт и вдоль него протянулась полоса баров, в которых концентрации ильменита и циркона в тяжелой фракции достигают 48 и 80 % соответственно (рис. 2). На нем видно, что лейкоксен доминирует в отложениях конуса
Рис. 2. Карта распространения минералов в пробах первого уровня (приплотиковых) уч. Золотой Камень
1 — 13 градации минералов тяжелой фракции, %: 1—5 — лейкоксена: 1 — более 40 — 84,
2 — от 30 до 40, 3 — от 20 до 30, 4 — от 10 до 20, 5 — от 0 до 10; 6 — 10 — циркона: 6— от 40 до 84, 7 — от 30 до 40, 8 — от 20 до 30, 9 — от 10 до 20, 10 — от 0 до 10; 11—12 — ильменита: 11 — от 25 до 48, 12 — от 10 до 48; 13 — нижняя граница малоручейской свиты; 14 — надвиги; 15 — разломы; 16—18 — границы распространения минералов: 16 — циркона, 17 — ильменита, 18 — лейкоксена; 19 — изоконцентрата 20 % лейкоксена; 20 — скважины; 21 — места находок алмазов; 22 —
разведочная линия
выноса, а в зоне баров ближе к берегу преобладает ильменит, тогда как циркон концентрируется несколько мористее. В южной части зоны баров полоса циркона в виде струи прорывает полосу ильменита и проникает в срединную часть россыпного поля. Находки алмазов приурочены к зоне пе-ремыва конуса выноса между самим конусом и полосой баров. С перемы-вом конуса выноса связаны наиболее крупные алмазы на участке Ичет-Ю— юго-западный [11].
С целью проверки возможности применения диаграммы в дальнейших исследованиях мы обратились к материалам минералогических анализов проб из терригенных отложений сы-сольской свиты средней юры юго-западного Притиманья и Печерского се-диментационного бассейна, а также из аллювиальных отложений рек Сысолы и Лузы. Минералогическая особенность этих отложений состоит в том, что в них доля лейкоксена составляет первые проценты, а значительная часть
Рис. 4. Карта-6 ---------------
Рис. 3. Динамическая диаграмма псефитовых и псаммитовых отложений сысольс-кой свиты и четвертичных осадков. Обозначение фигуративных полей такое же, как на рис. 1. Ье + + Ку — суммарное содержание лейкоксена, ставролита и кианита;
7г + 11т — суммарное содержание циркона и ильменита
тяжелой фракции приходится на ставролит и кианит. Во всех пробах кроме самого основания свиты присутствует эпидот, который составляет около 20 мас. %. Эпидот исключается из обсуждения как минерал с низкой физико-механической устойчивостью.
В основании свиты (район Бездубо-во) залегают золотоносные пески с линзовидными слоями гравийников и галечников, рассматриваемые по совокупности признаков как отложения временных потоков. Их перекрывают пески с хорошо выраженной Б-образной или диагональной косой слоистостью. Такие отложения прослежены регионально. В тяжелой фракции юрских отложений наряду с лейкоксеном, ильменитом и цирконом присутствуют и нередко преобладают кианит и ставролит. Разделив минералы на две группы по их плотности больше или меньше 4 г/см3 и поместив данные диаграмму (рис. 3), мы получили следующую картину: фигуративные точки образовали совокупность в пределах поля направленных водных потоков на суше, кроме одного образца из разреза Иб, пески которого имеют явно мелководное морское происхождение. Псефиты и пески золотоносного россыпного проявления Бездубово занимают верхнюю часть поля направленных потоков, тогда как мелкозернистые стекольные пески месторождения Чернокурка, распре-
схема содержаний (мас. %) лейкоксена в тяжелой фракции келловейских отложений Печорского СБ (осредненные данные)
Рис. 5. Карта-схема содержаний (мас. %) ильменита в тяжелой фракции келловейских отложений Печорского СБ (осредненные данные)
делились в поле слабых временных потоков. Практически совместное расположение точек стекольных песков месторождения Чернокурка, а также разрезов Ель-База, Чухлэм и Морово, вырисовывает перспективы поисков песков в Сысольской впадине. Аллювиальные отложение рек Сысолы и Лузы охарактеризованы пробами из отложений поймы, первой и второй надпойменных террас [1]. Гранулометрически они представлены мелкозернистыми песками и алевритами. Практически все точки этих проб на диаграмме расположились в полях временных и русловых водных потоков. Здесь в полной мере проявился эффект унаследования состава размываемых юрских отложений и осаждения материала в условиях потоков.
В северной части Тимано-Печорс-кого седиментационного бассейна кел-ловейский ярус представлен морскими глинами и только по периферии бассейна распространены песчаники и более грубообломочные образования олиго-
миктового состава [5]. В тяжелой фракции этих отложений часто преобладает эпидот, в связи с чем малые содержания рассмотренных выше минералов (см. таблицу) не позволяют воспользоваться динамической диаграммой. Распределение минералов по гидравлической крупности можно проследить на картах-схемах келловейских отложений Печорского седиментационного бассейна (рис. 4—6), на которых видно, что на территорию западнее Колвинс-кого мегавала материал поступал с запада, т. е. с Тимана. Изоконцентраты минералов в общем протягиваются вдоль восточного склона Тимана, демонстрируя постепенное уменьшение содержаний минералов в направлении с запада на восток. Однако лейкоксен, ильменит и циркон образуют индивидуальные обширные языки. Например, язык высоких концентраций лейкоксе-на наблюдается западнее скв. 50-Про-сундуй. Повышенные содержания ильменита прослеживаются в направлении скв. 1-Усть-Цильма — 1-Кипиево, а
максимальные (5 мас. %) и высокие (4 мас. %) содержания циркона трассируются по линии скв. 74-Шапкина, 50-Просундуй и 128-Ванейвис. На рис. 6 видно, что максимальные содержания лейкоксена, ильменита и циркона сменяют друг друга с запада на восток по мере удаления от берега (скв. 40-Седуяха и скв. 140-Колгуев). Южнее скв. 50-Просундуй полоса циркона пересекает изоконцентраты ильменита. Параллельно цирконовой полосе трассируются максимальные содержания граната (скв. 70-Ш и 79-Ш). По-видимому, в этом направлении проходило донное течение, вызывавшее перемыв осадков, сопровождавшийся природным шлихованием минералов.
Переплетение изоконцентрат лейкоксена, ильменита, циркона и гранатов, распространенных по контуру скв. 260-Харьяга, 243- и 244-Мишвань, 111 -Лаявож, связано с уменьшением размеров зерен и их гидравлической крупности при накоплении глинистых осадков на глубинах около 100 м и более.
Таким образом, распределение устойчивых акцессорных минералов в терригенных отложениях контролировалось гидравлической крупностью обломочных зерен. Минералы с плотностью менее 4 г/см3 концентрировались в континентальных осадках или вблизи берегов водоемов. Затем в направлении нарастания глубин накапливались минералы плотностью более 4 г/см3, причем, ближе к берегу аккумулировался ильменит, а мористее него — циркон. Алмазы в россыпи Ичет-Ю концентрировались при перемыве водами бассейна языков конусов выноса на фоне некоторого повышения содержаний циркона и ильменита. Это, по-видимому, было обусловлено свойствами кристаллов алмазов, благодаря которым «... выпадение алмаза из водного потока должно осуществляться со скоростью, близкой минералам с удельным весом 4—4.5» [7, стр. 139]. Кроме того, алмазы, известные из россыпи Ичет-Ю, представлены гранулометрическими классами от -8 + 4 мм до -2 + 1 мм [3]. Т. е. кристаллы алмазов и их обломки крупнее индивидов сопутствующих им минералов, и, следовательно, повышение концентраций алмазов вместе с более тяжелыми минералами выглядит вполне естественно.
Формирование кварцевых песков месторождения Чернокурка происходило в условиях деятельности слабых временных потоков, отложения которых
содержали небольшое количество рассмотренных выше минералов тяжелой фракции.
Процесс дифференциации устойчивых акцессорных минералов при образовании высокозрелых толщ можно отразить на динамической диаграмме. Дифференциацию тех же минералов в олигомиктовых толщах можно показать с помощью схем максимальных содержаний этих минералов. Такие схемы могут быть использованы и при прогнозировании терригенных коллекторов углеводородов.
Литература
1. Глухов Ю. В., Лютоев В. П., Филиппов В. Н. и др. Золото аллювиальных отложений юга Республики Коми // Сыктывкарский минералогический сборник. Сыктывкар, 2002. № 32. С. 104—116. (Тр. Инта геологии Коми науч. центра УрО Российской АН. Вып. 110). 2. Гриффитс Дж. Научные методы исследования осадочных пород. М.: Мир, 1971. 420 с. 3. Дудар В. А. Россыпи Среднего Тимана // Руды и металлы, 1996. № 4. С. 80—90. 4. Осо-вецкий Б. М. Тяжелая фракция аллювия. Иркутск: Изд-во ИГУ, 1986. 259 с. 5. Ти-
Рис. 6. Карта-схема распределения максимальных содержаний (мас. %) аллоти-генных минералов в тяжелой фракции келловейских отложений Печорского СБ (осредненные данные)
1—5 — изоконцентраты минералов: 1 — циркона, 2 — ильменита, 4 — лейкоксена, 5 — граната; 6 — скважина с максимальным содержанием граната, 7 — скважина с максимальным содержанием циркона, 3 — скважина (а) и площади (б) с максимальным содержанием ильменита
мано-Печорский седиментационный бассейн (объяснительная записка к «Атласу геологических карт», 2000 / Отв. ред.
3. В. Ларионова, В. И. Богатский). Ухта: Изд-во ТП НИЦ, 2002. 122 с. 6. Шило Н. А. Основы учения о россыпях. М.: Наука, 1981. 383 с. 7. Разумихин Н. В. Гидравлическая крупность алмаза и его основных спутников // Вестник ЛГУ, 1958. № 6.
С. 132—140. 8. Щербаков Э. С. Терриген-ный девон западного склона севера Урала. Л.: Наука, 1977. 159 с. 9. Щербаков Э. С., Плякин А. М., Битков П. П. Условия образования среднедевонских алмазоносных отложений Тимана // Алмазы и алма-зоносность Тимано-Уральского региона: Материалы Всерос. совещ. Сыктывкар: Геопринт, 2001. С. 39—40. 10. Щербаков Э. С., Плякин А. М., Битков П. П. Река, дельта или море. О природе полиминераль-ной россыпи Ичет-Ю // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар: Геопринт, 2001. № 5. С. 15—17.
11. Щербаков Э. С., Плякин А. М., Ша-метъко В. Г., Битков П. П. Россыпная ал-мазоносность терригенных отложений Тимана // Геология алмазов — настоящее и будущее (геологи к 50-летнему юбилею г. Мирный и алмазодобывающей промышленности России). Воронеж: Изд-во ВГУ, 2005. С. 382—386. 12. Rubey W. W. The size distribution of heavy minerals within a water-laid sandstone // J. Sediment. Petrology, 1933. Vol. 3. P 3—29.
От всей души поздравляем вас, известных геологов-исследователей нашей республики
1а двоих 70 лепи и один внук
с 35 -летие<м ряботи
d ^Нстимуте геологии и с %тшей{
№
с-*»
