ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2014, № 5, с. 432-442
УДК 552.5+550.42(470.41)
ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ (513С И 518О) ДОЛОМИТОВ ИЗ ПЕРМСКИХ ЭВАПОРИТОВЫХ ТОЛЩ ВОСТОКА РУССКОЙ ПЛИТЫ (НА ПРИМЕРЕ СЮКЕЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГИПСА) © 2014 г. Р. Х. Сунгатуллин, В. Н. Кулешов*, Р. И. Кадыров
Казанский (Приволжский) федеральный университет 420008 Казань, ул. Кремлевская, 18; E-mail: Rafael.Sungatullin@kpfu.ru *Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; E-mail: kuleshov@ginras.ru Поступила в редакцию 05.12.2012 г.
Изучен изотопный состав углерода и кислорода в доломитах Сюкеевского месторождения гипса, расположенного на востоке Русской плиты. Значения 813С в доломитах варьируют от 0.3 до 6.6 %е, а 518О — от 28.0 до 36.6 %. Показано, что образование доломитов происходило в эпиконтиненталь-ном эвапоритовом бассейне в разных палеоэкологических обстановках. Это привело к формированию разных литологических типов доломитов с характерными изотопно-геохимическими особенностями.
DOI: 10.7868/S0024497X14050073
Наиболее распространенными эвапоритовы-ми (солеродными, галогенными) бассейнами первичного соленакопления являются прибреж-но-морские и континентальные. В первом случае водно-солевое питание осуществляется за счет притока морской воды, во втором — за счет метеорных (пресных) вод, солевой состав которых определяется продуктами выветривания пород на прилегающих водосборах. В климатическом отношении подавляющее большинство эвапорито-вых бассейнов седиментации относится к аридному типу литогенеза [Страхов, 1962].
Хорошо известно [Жарков, 1978], что пермский этап галогенеза является одним из наиболее продуктивных в геологической истории Земли и характеризуется огромной площадью развития солеродных бассейнов и мощностью соленосных отложений. Так, например, на Русской плите площадь эпиконтинентальных солеродных, преимущественно, хлоридно-сульфатных водоемов приуральской (ранней) и биармийской (средней) эпох пермского периода достигала 2 млн км2, а мощность отложений — 1.5—2 тыс. м [Жарков, 1978].
Геологическое строение, литологические особенности, палеогеография, минералогия, геохимия и минерагения отложений пермской эвапо-ритовой формации востока Русской плиты изучены достаточно полно [Головкинский, 1868; Ноинский, 1924; Игнатьев, 1976; Сементовский, 1973; Холодов, 2006; Тихвинский и др., 1977; Ко-
ролев и др., 2008; Сунгатуллин и др., 2011 и др.]. Установлена уникальность всех осадочных бассейнов по гидрологическим, геохимическим, биологическим, гидродинамическим, морфологическим и другим особенностям [Алиев и др., 2002]. В то же время, изотопные исследования в эвапоритах рассматриваемого района до сих пор не проводились.
Не вызывает сомнения, что изотопные исследования, наряду с другими методами изучения, способствуют более полному познанию палеогеографии морских водоемов и процессов седиментации. Данные по изотопному составу карбонатных пород из разрезов эвапоритовых толщ служат дополнительной информацией при выяснении их генезиса и эволюции процессов карбонатообра-зования в солеродных бассейнах.
В настоящей работе приводятся результаты изотопных исследований доломитов Сюкеевского месторождения гипса. Мы полагаем, что изученный объект представляет собой характерный пример совместного образования карбонатов и сульфатов в морском полузамкнутом средне-пермском бассейне на востоке Русской плиты (рис. 1).
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ
На востоке Русской плиты основные месторождения гипса приурочены к отложениям приуральской и биармийской эпох пермского перио-
Рис. 1. Палеогеографическая реконструкция пермского периода [http://jan.ucc.nau.edu.com]. Квадрат — район расположения Сюкеевского месторождения гипса.
да [Игнатьев, 1976; Даровских, Кудряшов, 2001]. Они формировались во внутриконтинентальных солеродных морских водоемах с меняющейся соленостью вследствие периодического водообмена ("прорыва" морских вод) с юга (Паратетис) и с севера (Арктика) [Игнатьев, 1976].
Расположение галогенных формаций двух эпох пермского периода по площади в целом совпадает. Отмечается лишь небольшое смещение хлоридных и хлоридно-сульфатных бассейнов приуральской эпохи от Пермского края (долина р. Камы) к западу, где на территории Республики Татарстан (долина р. Волги) развиты карбонатно-сульфатные бассейны биармийской эпохи. Примером последних являются Сюкеевское, Камско-Устьинское и Антоновское месторождения гипса (рис. 2), залегающие в верхнеказанских отложениях. Первые два месторождения в настоящее время разрабатываются.
Сюкеевское месторождение гипса в тектоническом отношении приурочено к одноименной брахиантиклинали, входящей в состав Улемин-ского вала Казанско-Кировского прогиба. Это положение обуславливает, по-видимому, преиму-
щественную концентрацию залежей гипса в положительных тектонических структурах [ Голов -кинский, 1868; Даровских, Кудряшов, 2001].
Отложения рассматриваемого месторождения относятся к казанскому ярусу биармийского (среднего) отдела пермской системы, который подразделяется на нижний и верхний подъярусы (рис. 3). Первый слагается, преимущественно, доломитами серыми, крепкими с прожилками и гнездами гипса и глин, а второй в пределах месторождения включает приказанскую, печищенскую и верхнеуслонскую толщи, а отложения представлены, в основном, гипсами и доломитами с редкими прослоями мергелей и глин [Сунгатуллин и др., 2011]. Стратиграфическое расчленение верхнеказанского подъяруса приведено в табл. 1.
КРАТКАЯ ЛИТОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Отложения сакмарского яруса в районе месторождения распространены повсеместно и представлены доломитами, ангидритами, гипсами и глинами. Гипсы беловато-серые, от мелко- до
Ш
ЭЕ
■ у*—-д'
9
10
^Zj"
13
12
I
3
Рис. 2. Литолого-палеогеографическая схема Волго-Уральской области для позднеказанского времени, по [Игнатьев, 1976].
1 — горная суша складчатого Урала; 2 — низменная суша Предуралья; 3 — равнинная суша центральных областей Восточно-Европейской платформы; 4 — фации всхолмленной аккумулятивной равнины: красноцветные пролювиаль-ные и аллювиальные песчаники и конгломераты с кремневой галькой; 5 — фации приморской аллювиально-озерной равнины: красноцветные глины, алевролиты и полиминеральные песчаники; 6 — аллювиально-дельтовые и озерные красноцветные песчаники, алевролиты, глины, водорослевые известняки; 7 — чередование мелководно-морских и континентальных темно-серых меденосных глин, алевролитов, песчаников, известняков; 8 — морские мелководные фации подводных дельт и субмеридиональных (с севера на юг) морских течений; 9 — лагунно-баровые фации, чередование баровых зеленовато-серых, коричневато-серых мелкозернистых песчаников на гипс-доломитовом цементе, темно-серых гипсоносных глин и алевролитов; 10 — фации моря с несколько повышенной соленостью: известняки, доломиты, мергели; 11 — лагунно-морские фации: доломиты, доломитистые мергели, гипсы, ангидриты; 12 — лагунные фации: каменная соль, в краевых частях — переслаивание галита, гипса, ангидрита, доломита; 13 — месторождения гипса: I — Сюкеевское, II — Камско-Устьинское, III — Антоновское.
Абс. отметки, м
150
100
50
Р,^
Р2^2
V V .. V „ V, V . V „ V „ V „ V., V . V
0 100 200 км
1_I_I
1 —12 3
Рис. 3. Геологический разрез Сюкеевского месторождения гипса.
1—5 — породы: 1 — гипс, 2 — доломит, 3 — глина, 4 — песчаник, 5 — известняк; 6 — границы стратиграфических подразделений.
Р^ — сакмарский ярус, Р2^ — нижнеказанский подъярус, Р2^2 — верхнеказанский подъярус, Р2иг — уржумский ярус.
крупнозернистых. Ангидриты голубовато-серые мелкокристаллические. Доломиты светло-серые, плотные, пелитоморфные, сильно загипсованные. Глины темно-серые, доломитовые. Мощность отложений яруса колеблется от 20 до 79 м.
Породы нижнеказанского подъяруса залегают на сильно эродированной поверхности сакмар-ских отложений и представлены доломитом серым, светло-серым, крепким, с прожилками и гнездами гипса и глины. Средняя мощность отложений подъяруса составляет 13 м.
Приказанская толща (Р2рк) присутствует на всей площади Сюкеевского месторождения и сложена доломитами с прожилками, гнездами и отдельными прослоями гипса мощностью до 4.5 м. Доломиты серые, плотные, часто сильно пропитаны битумом. Встречаются включения кристаллической серы. Полная мощность отложений толщи составляет 35 м, и они подстилают нижний продуктивный пласт гипса Сюкеевского месторождения.
Печищенская толща (Р2рС) сложена выдержанными по мощности пластами гипса и доломита. На всей площади месторождения в основании разреза толщи находится нижний продуктивный пласт гипса мощностью 7.9—11.7 м (см. рис. 3). Гипс белый, массивный с тонкими прослойками доломитов и глин толщиной 0.1—0.7 м. Выше пласта гипса расположен слой доломитов буровато-серых плотных, участками трещиноватых, с включениями кристаллической серы, гнездами, линзами и желваками гипса и прожилками волокнистого гипса — селенита. Мощность доломитов печищенской толщи достигает 7—11 м, и они сильно битуминизированы. Общая мощность отложений печищенской толщи в пределах месторождения достигает 22 м.
В верхнеуслонской толще (Р2уи) выделяются снизу вверх три пачки пород: доломитово-гипсо-во-глинистая, гипсовая и глинистая. Первая пачка присутствует не на всей площади месторождения и представлена переслаиванием доломита светло-серого, гипса белого и глин зеленовато-серых, содержащих прожилки и линзы гипса.
Таблица 1. Сопоставление стратиграфических схем верхнеказанских отложений Предволжья
с £ р я £ Схема М.Э. Ноинского [Ноинский, 1924] Легенда к крупномасштабной геологической карте
р д о П свита пачка толща
С Н(переходная) Морквашинская
G (подлужник) Верхнеуслонская
й и =к В F(опоки)
к с н а з и н х р е Е (шиханы) Печищенская
D (серый камень)
а а В А С(подбой)
В (слоистый камень) Приказанская
А (ядреный камень)
Мощность отложений пачки составляет 1.2— 5.7 м. Гипсовая пачка (верхний продуктивный пласт) распространена повсеместно и сложена гипсом белым, содержащим небольшие прожилки и включения доломитов и глин. Мощность пласта гипса — 9.3—11.0 м. Глинистая пачка
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.