CC BY
18
УДК 549.08+543.21 DOI: 10.19110/2221-1381-2017-6-32-39
ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА ПОРОД НА РЕЗУЛЬТАТЫ КАРБОНАТНОГО АНАЛИЗА
И. X. Шумилов
Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар shumiloy@geo.komisc.ru
На примере девонских терригенных пород с высоким содержанием шамозита рассмотрена корректность результатов карбонатного анализа. Приведено сравнение результатов исследований минерального и химического состава различными методами, выполнена математическая (статистическая) обработка данных. Установлено, что почти весь магний и существенная часть железа при обработке HCl поступает из растворимых силикатов.
Ключевые слова: Средний Тиман, девонские отложения, карбонатный анализ, шамозит.
INFLUENCE OF MINERAL COMPOSITION OF ROCKS ON CARBONATE ANALYSIS RESULTS
I. Kh. Shumilov
Institute of geology Komi SC UB RAS, Syktyvkar
By the example of Devonian terrigenous sediments with a high content of chamosite the correctness of the carbonate analysis results is considered. Comparison of results of researches of mineral and chemical composition is given by various methods, mathematical (statistical) data processing is executed. It is established that almost all magnesium and an essential part of iron occur from soluble silicates while processing HCl.
Keywords: Middle Timan, Devonian sediments, analyses of carbonates, chamosite.
Введение
Карбонатные образования в терригенной толще среднего-верхнего девона на Цилемской площади Среднего Тимана относительно редки и представлены четырьмя разновидностями: раннедиагенетическими шарообразными или эллипсоидальными конкрециями, развитыми в некоторых пластах песчаников (рис. 1, а); микроконкреционны-
ми слоями перерывов осадконакопления (МКПОН), приуроченными к кровлям элементарных циклитов (рис. 1, b); слаборазвитыми калькретами (карбонатными панцириями), также локализующимися в кровлях ритмов (рис. 1, с); довольно редко встречающимся карбонатным цементом в алевролитах и песчаниках от развитого редкими пятнами до базального пойкилитового (рис. 1, в).
Рис. 1. Карбонатные образования: a — шарообразные раннедиагенетические конкреции в песчанике (обн. 62); b — слой микроконкреций перерыва осадконакопления (обн. 68); c — поверхность карбонатного панциря с инситными корнями (обн. 86); d —
карбонатный базальный цемент в песчанике (обн. 110) Fig. 1. Carbonaceous forms: a — early-diagenetic sphere concre-tions in sandstone (outcrop 62); b — microconcretions layer of sedimentary pouse (outcrop 68); c — surface of calcrete with roots in situ (outcrop 86); d — basal carbonaceous cement in sandstone (outcrop 110)
Состав карбонатов сильно зависит от типа образований. Так, панцири представлены исключительно кальцитом, МКПОН в подавляющем большинстве случаев сложены сидеритом с примесью родохрозита, цемент в породах в основном сидеритовый, реже кальцитовый, диа-генетические конкреции почти в равной степени представлены кальцитом и сидеритом, и только в пределах небольшого участка были обнаружены малочисленные доломитовые образования.
Исследование химического состава карбонатных образований помогает в решении вопросов реконструкции условий осадконакопления, например, по количеству магнезиальной составляющей можно судить о солености бассейна седиментации [1, 3—5]. Однако давно известно, что если СаО и МпО в солянокислой вытяжке практически всегда образуется за счет карбонатов, то часть MgO и БеО может извлекаться и из Mg-хлоритов, монтмориллонита (смектитов) и других силикатов [5].
В сложении вмещающей карбонатные образования терригенной девонской толщи значительную роль играют упомянутые минералы, поэтому содержание магния и железа в результатах карбонатного анализа аномально завышено и имеет весьма отдаленное отношение к реальному их содержанию в исследуемых породах.
Таким образом, целью предлагаемой статьи является оценка влияния минерального состава пород на результаты карбонатного анализа, попытка их пересчета до более реальных значений на примере карбонатных образований из толщи с высоким содержанием растворимых в соляной кислоте силикатов, в состав которых входят магний и железо.
Материалы и методы исследования
В статье использованы результаты литологических, минералогических, химических исследований карбонатных образований (более 170 образцов) и вмещающих пород (более 270 образцов).
Минералогические и литологические исследования петрографических шлифов проводились с помощью оптических тринокулярных микроскопов ПОЛАМ-Р312, ЛабоПол-3, Olympus BX51 в поляризованном проходящем свете; электронных микроскопов JSM-6400 с энергодисперсионным спектрометром ISIS Link и волновым спектрометром Microspec (ЦКП «Геонаука» ИГ КНЦ УрО РАН1, аналитик В. Н. Филиппов), TESCAN VEGA3 с энергодисперсионной приставкой Oxford instruments X-Max (аналитик С. С. Шевчук).
Диагностика минералов выполнялась с помощью высокоразрешающего рамановского спектрометра HR800 (Horiba Jobin Yvon) с использованием встроенного Ar-ла-зера (аналитик С. С. Исаенко), рентгенодифрактометри-ческий анализ ориентированных образцов глинистых фракций (аналитик Ю. С. Симакова) и структурный контроль минеральной принадлежности (аналитик Б. А. Макеев) производились на дифрактометре Shimadzu XRD-6000 (излучение CuK ).
Химический состав карбонатов и пород определялся с помощью рентгено-флуоресцентного силикатного анализа (РФСА) на спектрометре MESA-500W (аналитик С. Т. Неверов) и карбонатного анализа.
Литологические, минералогические и литохимические характеристики отложений
Терригенная осадочная толща среднего и верхнего девона представлена ритмичными отложениями пестроц-ветной формации. Породы окрашены в основном в серые, серо-зеленые, зеленые и голубые цвета, в кровлях свит развиты красноцветные разности. В целом осадки сложены произвольными смесями песчаной, алевритовой и глинистой фракций. Песчаники и алевролиты содержат, как правило, глинистый цемент (иногда замещаемый карбонатами), а в глинистых породах всегда присутствует то или иное количество кластогенных фракций.
В минералогическом отношении породы однотипны и сложены обломками кварца — до 80 %, основного вулканического стекла — до 90 % в туфах, в песчаниках и алевролитах в среднем 20—30 % (рис. 2), метаморфических микрокварцитов и слюдистых сланцев — до 15 %. В рамках заданной темы статьи особо следует отметить, что обломки основного вулканического стекла почти всегда нацело хлоритизированы. В подчиненном количестве присутствуют лейсты хлорита, мусковита, биотита, обломки плагиоклазов. Набор акцессорных минералов также одинаков для всех выделенных типов пород: магнетит, циркон, гранаты, турмалин, апатит, рутил, брукит, анатаз, монацит, лейкоксен. Соответственно, все перечисленные минералы являются минеральным наполнителем во всех типах карбонатных образований, в некоторой степени замещению подвержены обломки вулканического стекла и плагиоклаза.
Глинистая составляющая пород представлена в основном иллитом и хлоритами, которые сопровождаются смешанослойными глинистыми минералами иллит-смек-титового состава, реже отмечается присутствие хорошо окристаллизованного каолинита. Во многих случаях глинистые минералы развивались по вулканическому пеплу основного состава. В шлифах хлоритовая масса цемента в песчаниках и алевролитах часто имеет колломорфный облик (рис. 3).
Кроме того, некоторые типы пород (особенно алевролиты) ввиду высокой степени их трещиноватости (рас-сланцованности) часто интенсивно окислены с образованием различных форм гидроксидов железа, которые в той или иной степени растворяются при кипячении в соляной кислоте.
С помощью СЭМ (+микрозонд) было установлено, что хлориты цемента, как и хлориты, замещающие основное вулканическое стекло в обломках, имеют химический состав, соответствующий тюрингиту2 [2]. При этом полученные нами данные весьма близки к результатам, приводимым, например, в работе H. L. James [6] (указаны в
1 Здесь и далее.
2 В 1975 г. комиссией по новым минералам и названиям минералов Международной минералогической ассоциации была принята упрощённая классификация хлоритов, в т. ч. упразднён термин «тюрингит»; все железистые хлориты объединены в один минеральный вид — шамозит. В тексте термин оставлен, т. к. в публикации, с данными которой следует дальнейшее сравнение результатов, говорится о тюрингите. Кроме того, именно ранее выделявшийся тюрингит, а не шамозит обладает некоторыми специфическими свойствами, например перламутровым блеском.
Рис. 2. Обломки хлоритизированного основного вулканического стекла в шлифах: a, b — в песчанике (около 30 %);
c, d — в туфе (около 90 %) с апопепловым глинисто-хлоритовым цементом (а, b — без анализатора; c, d — с анализатором) Fig. 2. Grains of chloritizated basic volcanic glass: а, b — in sandstone (close to 30 %); c, d — in tuff (about 90 %) with apoashed clay-chlorite
cement (а, b — with analyzer; c, d — without analyzer)
Рис. 3. Хлорит цемента в песчаниках с колломорфным обликом (без анализатора) Fig. 3. Colloform habit of chlorite cement in sandstone; without analyzer
скобках, мас. %): SiO2 — 17.60—26.59, среднее — 20.82 (20.92); А12О3 — 11.53—20.74, среднее — 17.64 (15.60); Бе2О3 — 382,37—46.78, среднее — 42.14 (42.42); MgO — 1.26—6.42, среднее — 4.15 (4.16); СаО до 1.19 (-); MnO до 0.5 (-); Р2О5 до 1.16 (-).
Рамановская спектрометрия подтвердила, что хлориты представлены в основном минералами группы шамозита, иногда отмечается примесь Mg-хлоритов.
Рентгеновскими методами установлено, что лейсты кластогенного хлорита являются клинохлором; хлориты, замещающие основное вулканическое стекло, представлены минералами группы шамозита; в цементе песчаников и алевролитов помимо железистого хлорита присутствуют смешанослойные фазы.
При исследовании карбонатов с помощью электронных микроскопов не удалось установить собственные фазы MgCO3 (рис. 4). Локальные определения химического состава различных карбонатов показало постоянное
присутствие в них магнезиальной молекулы в количестве долей процента.
Анализ валового химического состава пород, ассоциирующих с карбонатными образованиями, показал, что содержание MgO в песчаниках и алевролитах в основном довольно выдержано и находится в узких пределах со средним значением 2—3 % (табл. 1, демонстрационная выборка). При этом не видно зависимости ни от типа породы, ни от содержания других компонентов, в т. ч. «карбонатных». Математическая обработка результатов РФСА (табл. 2, выборка 270 образцов) показывает, что коэффициенты корреляции MgO с другими компонентами малозначимы и варьируются от —0.47 до 0.45. Особо следует заметить, что с углекислотой магний находится в отрицательной корреляции (—0.08). Также отрицательные коэффициенты корреляции отмечаются у СО2 и железа окисной и закисной форм (—0.28 и —0.09), а у MgO, наоборот, с двухвалентным железом максимальная положи-
i S Ä: ï
ттшшЁШйш^
■ Ч. Ч ' ' i ■ .-V
тмАшшШтжт
■ ■
: . ; -
ШШШШШЁ
Рис. 4. Распределение химических элементов по площади (СЭМ, изображение в упруго-отраженных электронах)
Fig. 4. Square distribution of elements; SEM, scattered electrons image
Результаты РФСА Results of RFSA
Таблица 1 Table 1
№ Компоненты, % / Components, %
образца Sample Si02 Ti02 AI2O3 Fe203 FeO MnO MgO CaO Na20 K20 p2o5 п.п.п. poi Сумма* Total Fe203 общ H20 co2
Песчаники \ Sandstones
34/42 66.40 1.39 8.15 5.77 7.64 0.15 2.87 1.63 0.04 0.26 0.15 5.55 100 14.25 0.61 1.06
36/41 72.90 0.97 7.21 5.24 5.84 0.07 2.62 0.38 0.04 0.26 0.11 4.37 100 11.72 0.68 0.19
47/42 61.62 1.48 9.29 7.62 9.53 0.12 3.37 0.83 0.06 0.30 0.22 6.00 100 18.20 0.84 0.41
51/303 72.32 0.70 9.63 4.06 4.83 0.10 2.38 1.13 0.05 0.24 0.09 4.46 100 9.42 0.61 0.47
66/310 45.22 2.60 18.06 11.47 3.30 0.08 5.46 1.81 0.09 0.37 0.13 11.40 100 15.14 3.75 0.25
81/41 73.00 0.81 8.00 3.65 4.55 0.09 2.57 2.40 0.08 0.43 0.10 4.43 100 8.70 0.86 0.94
93/41 73.09 1.02 5.73 5.46 5.72 0.17 2.18 1.40 0.08 0.17 0.24 4.74 100 11.81 0.74 0.81
103/42 68.33 1.15 5.73 6.76 5.86 0.29 2.41 2.83 0.08 0.11 0.23 6.21 100 13.27 0.80 1.82
106/42 48.80 2.98 17.51 12.59 6.23 0.12 2.60 0.62 0.09 0.33 0.11 8.03 100 19.51 1.97 0.12
109/41 62.22 1.62 8.82 8.49 6.33 0.32 3.79 1.50 0.07 0.21 0.21 6.42 100 15.52 1.46 0.65
167/K 55.08 1.11 7.23 3.31 0.80 1.56 2.46 13.61 0.33 0.35 0.14 14.03 100 4.19 0.73 11.70
301/13 69.48 1.25 11.60 3.32 4.79 0.02 4.06 0.73 0.11 0.32 0.22 4.11 100 8.64 0.48 0.02
303/3 64.70 1.18 12.23 5.54 7.52 0.11 2.88 0.61 0.15 0.28 0.08 4.72 100 13.89 0.46 0.16
356/1 66.15 1.04 5.00 4.56 3.94 0.54 2.21 7.15 0.05 0.17 0.27 8.92 100 8.94 0.69 5.77
335/1 64.41 1.37 9.47 4.21 7.55 0.27 3.11 2.08 0.31 0.36 0.10 6.77 100 12.59 0.89 1.43
P-7/41 58.08 1.78 12.24 9.68 7.87 0.27 2.83 1.10 0.06 0.28 0.14 5.67 100 18.42 0.91 0.34
Алевролиты \ Aleurolites
1/2 45.20 2.86 18.27 12.85 3.35 0.22 3.62 0.54 0.12 1.31 0.13 11.54 100 16.56 1.54 0.17
17/1 53.99 1.30 20.37 4.81 6.61 0.04 2.93 0.09 0.18 2.74 0.18 6.77 100 12.14 2.08 0.05
23/1 45.91 2.53 20.24 11.02 4.64 0.06 2.94 0.39 0.16 2.02 0.19 9.90 100 16.17 2.22 0.13
23/2 45.86 2.30 21.52 6.23 8.09 0.05 4.10 0.27 0.22 2.10 0.17 9.09 100 15.21 1.97 0.15
64/4 50.01 2.76 18.58 9.36 4.05 0.05 2.95 1.15 0.14 0.80 0.05 10.10 100 13.85 1.17 0.35
64/6 51.73 2.72 17.75 9.48 4.33 0.07 2.36 1.20 0.13 0.67 0.06 9.50 100 14.29 1.15 0.40
64/10 47.14 2.44 21.58 8.62 4.89 0.17 3.21 0.44 0.13 1.16 0.10 10.14 100 14.05 2.21 0.21
67/1 51.54 2.34 17.33 9.60 5.32 0.15 3.10 0.92 0.15 1.14 0.03 8.40 100 15.51 1.01 0.19
69/8 52.23 2.99 18.44 6.87 4.27 0.08 2.63 1.49 0.13 0.59 0.05 10.23 100 11.61 0.96 0.52
78/303 54.51 1.33 15.10 7.96 8.75 0.14 4.77 0.39 0.12 1.00 0.09 5.84 100 17.68 0.75 0.46
90/41 56.34 1.59 14.90 6.90 7.44 0.14 1.67 2.66 0.18 1.25 0.16 6.78 100 15.15 0.91 0.81
102/47 58.90 1.57 13.97 7.42 7.24 0.16 2.49 0.95 0.18 0.99 0.17 5.97 100 15.46 0.91 0.22
121/2 48.40 2.72 18.32 12.17 3.68 0.09 3.21 0.85 0.15 0.92 0.13 9.34 100 16.25 2.15 0.17
Примечание: * — нормирование результатов производится автоматически встроенной программой прибора. Note: * — normalizing is automatical by equipment.
Коэффициенты множественной корреляции между компонентами силикатного анализа пород Correlation coefficients between members of silicate analyses
Таблица 2
Table 2
Si02 ТЮ2 А1А FeA FeO MnO MgO CaO Na20 K90 PA П.п.п. Р^Озобттт H20 co2
SiO? 1
тю7 -0.81 1
А1А -0.87 0.82 1
FeA -0.78 0.77 0.70 1
FeO -0.54 0.21 0.36 0.35 1
МпО -0.13 -0.11 -0.21 -0.04 -0.03 1
MgO -0.47 0.26 0.38 0.21 0.45 -0.01 1
СаО 0.01 -0.23 -0.36 -0.26 -0.09 0.84 -0.08 1
Na?0 -0.08 0.16 0.22 -0.10 -0.19 -0.04 0.14 -0.09 1
K90 -0.55 0.57 0.76 0.38 0.03 -0.25 0.12 -0.35 0.37 1
PA -0.04 0.01 -0.03 -0.13 0.08 0.15 0.18 0.15 0.01 -0.03 l
П.п.п. -0.81 0.62 0.57 0.52 0.25 0.36 0.25 0.27 0.06 0.35 0.06 1
Р^О.З обит -0.81 0.61 0.65 0.84 0.81 -0.04 0.40 -0.22 -0.18 0.26 -0.03 0.47 1
Н20 -0.73 0.75 0.75 0.67 0.13 -0.05 0.31 -0.24 0.13 0.55 0.04 0.61 0.50 1
со2 0.02 -0.23 -0.36 -0.28 -0.09 0.83 -0.08 0.98 -0.11 -0.34 0.17 0.28 -0.23 -0.23 1
тельная связь (0.45). В то же время наблюдаются сильнейшая зависимость содержания МпО (0.83) и СаО (0.98) от карбонатной составляющей.
Особенности результатов карбонатного анализа
Напомним, что подготовка пробы к карбонатному анализу заключается в доведении до кипения в 5 % соляной кислоте предварительно раздробленного и истертого до состояния тонкой пудры образца.
В табл. 3 приведены выборочные (для иллюстрации) результаты карбонатного анализа, показывающие, что состав карбонатов изменяется от почти чисто кальцито-вого (ан. 1—3) до почти моносидеритового (ан. 13—15)
через смешанные разности (4—12). Отдельно выделяется группа доломитовых конкреций3 (ан. 16—18), имеющих весьма локальное распространение.
Содержание М§О вне зависимости от состава карбонатных образований по результатам анализа довольно стабильно и в большинстве случаев колеблется в пределах 2—3 %. Большинство отклонений наблюдается в сторону уменьшения данного значения. При этом отклонение тем сильнее, чем больше степень развития конк-рециеобразователя преимущественно на месте глинисто-хлоритового цемента и хлоритизированного вулканического стекла. Так, в конкрециях с максимально развитым кальцитом, где в роли минерального наполнителя выступают либо устойчивые к выщелачиванию минералы, либо довольно крупные обломки (в виде релик-
Результаты карбонатного анализа
Results of carbonaceous analyses
Таблица 3 Table 3
№ п.п. No. № Образца Sample СаО MgO MnO Fe203 общ P2O5 H.O. C02 Сумма Total FeO
1 316/4 40.13 0.88 2.50 4.92 0.37 10.40 32.68 91.88 2.05
2 11/4 37.24 0.85 1.87 4.68 0.19 16.98 29.70 91.51 1.90
3 414/51 35.57 0.69 2.91 4.76 2.63 17.99 26.98 91.53 1.84
4 301/8 26.67 1.89 3.91 14.42 1.55 10.00 20.38 78.82 5.06
5 122/309 20.07 2.53 4.21 9.72 1.46 32.43 16.20 86.62 7.45
6 307/60 21.58 1.37 2.38 24.27 13.31 13.47 10.21 86.59 16.67
7 100/52 15.35 2.19 2.19 21.30 7.17 22.94 9.59 80.73 14.43
8 66/312 14.28 2.88 2.90 18.81 3.41 28.77 11.43 82.48 12.12
9 71/301 11.23 2.44 2.40 22.50 1.36 31.11 12.41 83.45 14.62
10 102/55 8.20 2.86 5.81 29.85 0.75 21.40 18.60 87.47 22.66
11 301/52 5.78 2.08 1.63 33.05 3.59 23.43 12.79 82.35 25.54
12 39/42 4.72 2.01 2.41 36.98 1.56 26.42 15.32 89.42 28.31
13 104/55 3.01 2.41 2.23 45.09 1.29 13.64 19.79 87.46 34.53
14 39/301 2.90 3.04 1.84 41.17 1.31 17.20 21.23 88.69 33.91
15 45/303 1.81 2.24 1.57 37.84 0.75 25.39 15.65 85.25 30.20
16 415/51 4.49 26.20 3.55 5.31 0.28 11.67 31.53 83.03 0.07
17 415/52 5.72 17.99 2.68 8.39 0.70 24.22 22.23 81.93 3.96
18 417/51 5.10 18.70 2.93 6.77 0.20 26.79 22.98 83.47 2.60
3 Из дальнейшего рассмотрения исключены ввиду безусловного магнезиального состава.
Коэффициенты корреляции между компонентами карбонатного анализа Correlation coefficients between members of carbonaceous analyses
Таблица 4 Table 4
СаО MgO МпО Fe903 общ РА Н.О. со9 FeO
СаО 1
MgO -0.36 1
МпО 0.10 -0.12 1
Fe?03 общ -0.79 0.28 -0.02 1
РА 0.05 0.06 -0.06 0.15 1
Н.О. -0.25 -0.01 -0.29 -0.33 -0.40 1
со9 0.52 -0.28 0.29 -0.11 -0.33 -0.50 1
FeO -0.78 0.25 -0.06 0.97 0.08 -0.28 -0.04 1
тов) вулканического стекла, содержания магния и закис-ного железа малы.
Статистическая обработка массива из 170 анализов (табл. 4) показала, что содержание магний имеет положительную связь с двухвалентным железом (0.25) и отрицательную — с углекислотой (-0.28), CaO и MnO наиболее сильно коррелятивно связаны с CO2 (0.52 и 0.29), а закисное железо, несмотря на то, что около 2/3 образцов представлено сидеритовыми конкрециями, положительной (и значимой) корреляции с карбонат-ионом не проявляет (-0.04).
При пересчете данных карбонатного анализа на соли4 был обнаружен существенный дефицит углекислоты во многих результатах: нередко достигая 100 и даже более 200 % (-21.02 % при С02 = 10.21 %); при среднем содержании CO2 = 16.30 % средний дефицит составляет — 8.29 %. Следует заметить, что в высококальциевых образованиях (с СаО >15 %) после первого пересчета на соль CaCO3 практически не остается углекислоты (остаток менее 1 %) или сразу имеется небольшой дефицит.
Сравнение результатов силикатного (РФСА) и карбонатного анализов одних и тех же образцов (табл. 5, демонстрационная выборка) показало, что содержание большинства «карбонатных» компонентов в обоих случаях весьма близко и редко выходит за пределы погрешности методов.
Обсуждение результатов
Довольно простой минеральный состав анализируемых пород позволяет легко рассчитать баланс химических элементов по минералам. Кроме того, учитывая растворимость минералов в HCl, можно вполне однозначно выявить минералы-носители элементов, определяемых при карбонатном анализе. Так, минералогический анализ показывает, что марганец может быть только в карбонатной форме, кальций также преимущественно имеет форму карбоната, несущественные количества могут дать при растворении иллит-смектитовые фазы и шамозит, в состав которых Ca входит в виде изоморфной примеси. Источниками закисного железа будут служить сидерит (манганосидерит) и Fe-хлориты.
С источником магния вопрос несколько сложнее. При минералогических исследованиях собственный карбонат магния не был обнаружен. Как показано в резуль-
татах микрозондовых исследований (СЭМ), магний иногда отмечается в карбонатах в виде примеси с незначительным содержанием. Таким образом, единственным источником растворимого в HCl магния является шамозит. Комплекс исследований показал, что хлорит цемента в породах и хлорит, замещающий основное вулканическое стекло в обломках, представлены преимущественно шамозитом (тюрингитом). Нерастворимые хлориты (кли-нохлор) представлены лишь в виде примеси и немногочисленных кластогенных лейст.
Статистическая обработка валовых химических составов пород выявила наиболее сильные коррелятивные связи MnO (0.83) и CaO (0.98) с углекислотой, подтверждая карбонатную форму нахождения этих элементов. Отрицательные коэффициенты корреляции с CO2 отмечаются у магния, окисного и закисного железа. В то же время у MgO с двухвалентным железом максимальная положительная связь (0.45), указывающая на их родство в шамозите.
Весьма близкие показатели содержания «карбонатных» элементов в результатах РФСА и карбонатного анализа, множественная корреляция данных последнего подтверждает, что кальций и марганец находятся в карбонатной форме, а магний и железо — в форме шамозита.
Простой пересчет результатов карбонатного анализа на соли показывает, что магний и иногда железо не имеют непосредственного отношения к карбонатам. Для железа исключение составляют существенно сидеритовые конкреции, минеральный состав которых подтверждается иными методами исследований.
Заключение
Обычно считается, что в результатах карбонатного анализа силикатную часть от карбонатной точно отделить невозможно. Расчет полученных солей на минералы можно сделать лишь приближенно, поскольку одна соль может входить в разные минералы, а соотношение последних часто неизвестно [5]. Однако в рассматриваемой в статье ситуации: в силу простого минерального состава баланс распределения химических элементов по минералам рассчитывается довольно легко.
Таким образом, установлено, что магний и значительная часть железа при карбонатном анализе данных несколько специфических пород поступают из растворенных
4 Чтобы получить содержание солей, достаточно умножить процентное содержание окисла на коэффициент 1.785 (СаО), 1.916 (MgO), 1.611 (БеО) и 1.619 (МпО). Количество С02, идущее на связывание окисла, определяют как разность содержания соли, полученного при пересчете, и содержания окисла (например, СаСО3 — СаО = СО2, %) [5].
GO
Таблица 5
Сравнение результатов РФСА и карбонатного анализа
Table 5
Comparison of RFSA and carbonaceous analyses results
№ Образца Sample Анализ analysis Si02 тю2 А1203 Fe203 FeO MnO MgO CaO Na20 K20 p2o5 П.п.п. Сумма Р^озобщ h20 со2
23/301 РФСА 54.75 0.61 4.78 2.72 4.85 2.26 1.50 11.81 0.18 0.39 0.40 15.75 100.00 8.11 0.48 13.96
карб - - - - 4.46 2.21 1.20 11.34 - - 0.28 - - 7.66 - 13.55
39/301 РФСА 17.11 0.86 6.76 3.30 34.13 1.82 3.35 4.52 0.21 0.17 1.61 26.15 100.00 41.19 0.82 21.37
карб - - - - 33.91 1.84 3.04 2.90 - - 1.31 - - 41.17 - 21.23
40/301 РФСА 26.67 1.11 13.85 11.89 13.69 1.55 1.92 9.71 0.07 0.23 0.11 19.21 100.00 27.09 0.99 13.37
карб - - - - 12.11 1.94 1.68 10.04 - - 0.08 - - 19.09 - 13.58
42/301 РФСА 20.18 1.32 8.37 10.44 30.40 1.58 2.87 2.71 0.07 0.27 1.30 20.48 100.00 44.18 0.79 13.71
карб - - - - 29.73 1.47 2.38 2.18 - - 1.12 - - 36.18 - 13.94
45/305 РФСА 36.42 1.27 13.40 3.05 22.80 0.80 2.67 1.46 0.14 0.46 1.23 16.29 100.00 28.36 0.97 10.42
карб - - - - 21.34 0.77 1.91 1.51 - - 0.82 - - 27.21 - 9.80
49/301 РФСА 25.86 1.46 9.63 8.93 22.78 1.28 3.70 7.10 0.08 0.27 1.16 17.77 100.00 34.22 0.83 11.49
карб - - - - 21.97 1.19 2.21 6.08 - - 1.05 - - 29.27 - 11.41
49/302 РФСА 22.95 1.08 7.89 6.20 29.87 1.83 2.64 3.57 0.08 0.39 1.29 22.20 100.00 39.36 0.77 17.16
карб - - - - 28.93 1.74 1.99 3.17 - - 1.15 - - 34.85 - 17.26
49/303 РФСА 26.96 1.28 9.21 4.83 25.57 1.52 3.18 4.99 0.08 0.29 1.20 20.87 100.00 33.21 0.91 15.24
карб - - - - 24.66 1.49 2.11 4.36 - - 0.93 - - 30.53 - 15.34
63/301 РФСА 18.14 0.92 7.09 15.96 16.51 1.94 4.70 13.14 0.08 0.10 0.09 21.34 100.00 34.28 1.20 14.94
карб - - - - 14.39 1.72 1.81 10.80 - - 0.02 - - 23.32 - 14.93
66/303 РФСА 18.44 0.85 6.27 6.38 29.64 3.10 3.94 6.09 0.07 0.16 1.16 23.89 100.00 39.28 0.56 19.44
карб - - - - 28.40 2.96 3.25 5.71 - - 0.95 - - 34.74 - 19.75
301/6 РФСА 11.45 1.46 6.18 4.93 3.82 3.96 3.17 31.93 0.09 0.06 0.53 32.42 100.00 9.18 1.16 29.02
карб - - - - 3.28 3.34 1.97 32.38 - - 0.58 - - 8.52 - 29.39
301/8 РФСА 14.68 2.46 9.16 7.98 5.56 3.48 3.01 26.13 0.07 0.05 1.83 26.59 100.00 14.15 1.82 21.35
карб - - - - 5.06 3.91 1.89 26.67 - - 1.55 - - 14.42 - 20.38
301/10 РФСА 11.89 0.49 4.20 8.18 0.30 8.23 1.11 32.57 0.10 0.21 1.42 31.30 100.00 8.51 0.89 30.37
карб - - - - 0.30 8.52 0.53 33.06 - - 1.28 - - 7.94 - 29.54
301/11 РФСА 15.36 1.34 10.59 6.12 10.94 2.87 3.71 21.71 0.08 0.08 1.98 25.22 100.00 18.27 1.44 19.13
карб - - - - 10.47 3.03 2.46 22.37 - - 1.71 - - 18.76 - 19.19
316/3 РФСА 9.90 0.63 4.77 2.88 2.67 2.09 1.40 39.74 0.11 0.36 0.30 35.01 100.00 5.85 0.72 33.15
карб - - - - 2.62 2.18 0.90 40.01 - - 0.25 - - 5.03 - 32.94
Ре-хлоритов и не имеют никакого отношения к карбонатным формам. Исключение составляет незначительная доля этих элементов, присутствующих в карбонатах в виде примеси, унаследованной при замещении карбонатами силикатного (в т. ч. хлоритового) цемента в породах.
В рассмотренной ситуации, как показал практический опыт, предполагать наличие в породе собственного карбоната магния можно при следующих условиях: если после пересчета окислов кальция и марганца на соли остается существенное количество углекислоты и если содержание М^О в пробе превышает 4—5 %.
Поскольку магнезиальность карбонатов имеет довольно важное значение, то для построения более корректных выводов помимо карбонатного анализа следует использовать комплекс диагностических методов.
Литература
1. Атлас конкреций // Под ред. А. В. Македонова и Н. Н. Предтеченского. Л.: Недра, 1988. 323 с.
2. Бетехтин А. Г. Минералогия. М.: Госгеолиздат, 1950. 956 с.
3. Македонов А. В., Зарицкий П. В. Конкреции и конкреционный анализ. М.: Наука, 1977. С. 5—17.
4. Рухин Л. Б. Основы литологии. Л.: Гостоптехиздат, 1961. 781 с.
5. Фролов В. Т. Литология. М.: Изд-во МГУ. Кн. 1, 1992. 336 с. Кн. 2, 1993. 432 с.
6. James H. L. Chapter W. Chemistry of the Iron-rich Sedimentary Rocks // Data of Geochemistry. U. S. Government Printing Office, Washington, 1966. pp. W3—W61.
References
1. Atlas konkrecij (Atlas of concretion) // By ed. A. V. Маkedonov, N. N. Predtechenckiy. Leningrad: Nedra, 1988. 323 p.
2. Betekhtin A. G. Mineralogij (Mineralogy). Moscow: Gosgeolizdat, 1950. 956 p.
3. Makedonov A. V., Zaritskii P. V. Konkrecii i konkrecionnyj analiz (Concretions and concrete analyze). Moscow: Nauka, 1977, pp. 5—17.
4. Rukhin L. B. Osnovy litologii (Principles of lithology). Leningrad: Gostoptechizdat, 1961. 781 p.
5. Frolov V. T. Litologija (Lithology). Moscow: MGU. V. 1, 1992. 336 p., V. 2, 1993. 432 p.
6. James H. L. Chapter W. Chemistry of the Iron-rich Sedimentary Rocks. Data of Geochemistry. U. S. Government Printing Office, Washington, 1966. pp. W3—W61.
