научная статья по теме О ФОРМИРОВАНИИ ЛОМОНТИТА В ОСАДОЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ (НА ПРИМЕРЕ ОСАДОЧНЫХ ТОЛЩ РОССИИ) Геология

Текст научной статьи на тему «О ФОРМИРОВАНИИ ЛОМОНТИТА В ОСАДОЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ (НА ПРИМЕРЕ ОСАДОЧНЫХ ТОЛЩ РОССИИ)»

ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2013, № 2, с. 128-144

УДК 553.061:549.677.4

О ФОРМИРОВАНИИ ЛОМОНТИТА В ОСАДОЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ (НА ПРИМЕРЕ ОСАДОЧНЫХ ТОЛЩ РОССИИ)

© 2013 г. В. И. Копорулин

Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; E-mail: e_koporulina@mail.ru Поступила в редакцию 24.02.2010 г.

Проведен анализ распространения аутигенного ломонтита в осадочных комплексах Российской Федерации. Показано его присутствие в отложениях разного литологического состава, генезиса, возраста, структурно-тектонического положения, глубины захоронения. Установлено совпадение районов распространения минерала и щелочных подземных вод, главным образом вод содового типа. Сделан вывод, что формирование аутигенного ломонтита в осадочных толщах представляет собой тип гидрогенной катагенетической минерализации, вызванной циркуляцией в них щелочных подземных вод разного генезиса, сходной с гидротермальными процессами областей активного вулканизма и являющейся, по-видимому, разновидностью таких процессов, характерных для осадочных толщ.

DOI: 10.7868/S0024497X13020031

Ломонтит входит в состав обширной группы цеолитовых минералов. Их кристаллическая решетка состоит из АШ-тетраэдров и содержит многочисленные полости и каналы, заполняемые молекулами воды и различными катионами. В решетке ломонтита преобладают катионы Са, нередко присутствует некоторое количество катионов На, реже других элементов.

Во второй половине ХХ-го столетия в отечественной и зарубежной литературе публиковалось большое число работ о присутствии в осадочных отложениях аутигенного ломонтита. За это время представления об условиях его образования претерпели существенную эволюцию. В 1950-х годах исследователи полагали, что он, как и другие цеолиты, формируется в диагенезе в нелити-фицированных осадках под действием щелочных иловых растворов. Но уже в начале 1960-х годов благодаря работам А.С. Запорожцевой [1960], За-порожцевой с соавторами [1963], А.Г. Коссовской и В.Д. Шутова [1955], А.Г. Коссовской [1962] по меловым отложениям Предверхоянского прогиба прочно утвердились представления об образовании минерала на стадии катагенеза. По представлениям А.Г. Коссовской и В.Д. Шутова [1963], он отвечает стадии глубокого эпигенеза (катагенеза) при глубине погружения 4—9 тыс. м.

Однако до настоящего времени остается неясным под действием какого фактора (или факторов) происходит образование минерала. В нашей стране в числе их назывались особенности вещественного состава исходных осадков, повышение температуры и давления при погружении пород в стратисфере, влияние щелочных подземных вод.

По мере накопления данных решающая роль двух первых факторов становилась все более проблематичной благодаря значительным вариациям вещественного состава пород с аутигенным ло-монтитом и его отсутствию или присутствию в породах районов, испытавших воздействие аналогичных температур и давлений.

Влияние щелочных растворов на формирование ломонтита в осадочных толщах обычно не рассматривалось, хотя именно в такой среде возможно формирование структуры со смешанными алюминий-кремниевыми тетраэдрами [Франк-Каменецкий и др., 1973], свойственных минералу. Находки аутигенного ломонтита в осадочных толщах, где развиты щелочные подземные воды [Копорулин, 1961, 1962, 1968, 1992; Дислер, 1981], не принимались во внимание.

В отечественной литературе накоплен значительный материал о подземных водах верхней части стратисферы для большинства районов страны. Он систематизирован в многотомном издании "Гидрогеология СССР". В нем обобщены данные о составе подземных вод, их типах, распространении, миграции, вертикальной зональности и происхождении. Существует ряд других монографических работ, рассматривающих эти вопросы [Овчинников, 1963; Посохов, 1975; Попов, 2004; Крайнов и др., 2004; Шварцев и др., 2007]. Основываясь на материалах этих исследователей, автор попытался реконструировать гидрохимическую обстановку развития ломонтито-вой минерализации в осадочных отложениях при их погружении в стратисфере.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основой настоящей статьи явились материалы изучения аутигенного ломонтита, проводившиеся автором в разные годы в Иркутском, Печорском, Ленском угольных бассейнах, в районе Пе-нжинской губы, на о. Сахалин [Копорулин, 1961, 1962, 1992, 2006; Тимофеев и др., 2002]. Они включали описание осадочных толщ в обнажениях, в керне буровых скважин с использованием метода литолого-фациального анализа, разработанного П.П. Тимофеевым [1969], оптическое изучение ломонтита в шлифах или иммерсионных препаратах, рентгеновские и электронно-микроскопические исследования. Рентгенди-фрактометрический анализ представительных образцов минерала в виде порошка фракции 0.05—0.1 мм, выделенной из пород, осуществлен А.Л. Соколовой в Лаборатории физических методов изучения породообразующих минералов ГИН РАН на приборах Дрон 3, а электронномик-роскопическое — Н.В. Горьковой на приборе Cam Scan MV 2300. Были использованы также опубликованные данные других исследователей о ло-монтите в осадочных отложениях страны, основанные на геологических наблюдениях в поле, изучении шлифов и иммерсионных препаратов, иногда также рентгендифрактометрическом изучении минерала.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ЛИТОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АУТИГЕННОГО ЛОМОНТИТА В ОСАДОЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ

Аутигенный ломонтит установлен в осадочных отложениях ряда районов Российской федерации от европейской ее части на западе до Чукотки и о. Сахалин на востоке (табл. 1, рис. 1). Их возраст варьирует от палеозоя до кайнозоя. Районы имеют различную тектоническую природу: от предгорных прогибов (Предверхоянский, Предкав-казский, Предуральский) или прогибов в зонах сочленения океанической и континентальной коры (о. Сахалин, р-н Пенжинской губы на северо-западе Камчатки) до впадин и прогибов древнего Алданского щита (Южно-Якутский угольный бассейн), древних и молодых платформ (Прииркутская впадина Сибирской платформы, север Западной Сибири) или грабенов в Забайкалье. Перечисленные в табл. 1 проявления ломон-титовой минерализации приурочены в основном к трем генетическим типам отложений: континентальным гумидных областей, морским и континентальным аридных областей. Выделенные типы различаются литолого-фациальным составом осадков, некоторыми особенностями ломон-тита, парагенезом его с другими аутигенными минералами. Известны случаи присутствия ломон-тита в метаморфических породах архея и

грубообломочных продуктах их переотложения, а также в базальтах и туфах.

Континентальные терригенные отложения гу-мидных областей включают крупные угольные бассейны (Ленский, Печорский, Иркутский, Южно-Якутский) или угольные месторождения (Тарбагатайское, Тугнуйское). Они слагаются терригенными гравийно-песчаными, алеврито-глинистыми осадками, заключающими пласты угля, относящимися к фациям аллювия, озер, торфяных болот. Ломонтит в таких толщах приурочен, в основном, к средне- и крупнозернистым песчаникам, мелкозернистым гравелитам или песчано-гравийному цементу конгломератов. Минерально-петрографический состав их в разных районах варьирует от полевошпат-квар-цевых граувакк до вулканомиктовых граувакк с обломками основных и средних эффузивов, по классификации В.Д. Шутова [1972]. Весьма изменчив состав их первичного глинистого цемента, включавший в разных соотношениях иллит, хлорит, смектит, каолинит, смешанослойные ил-лит-смектит и хлорит-смектит.

Ломонтит образует кристаллические выделения в порах пород, замещая первичный глинистый цемент. Размер кристаллов варьирует от долей до нескольких миллиметров; каждый из них выполняет части пор, одну из пор или несколько смежных пор. На границах последних обычно присутствует каемка крустификационного хлорита или корренсита шириной от 5—7 до 25—30 мк. Ее минимальная ширина характерна для кварц-полевошпатовых, а максимальная для вулканомиктовых граувакк, богатых обломками основных и средних эффузивов и хлорита.

Оптическое и электронно-микроскопическое изучение пород показало, что на начальных этапах преобразования глинистые минералы исходного цемента и присутствующие в нем мелкие чешуйки биотита и хлорита преобразуются в тонкоагрегатную массу смектита, затем в ней, обычно в центре пор появляются призматические кристаллы ломонтита; с увеличением их числа они сливаются вместе, образуя монокристаллические выделения. Параллельно по периферии пор развивается крустификационная каемочка хлорита или корренсита, представленная в начале разобщенными чешуйками, а затем становящаяся монолитной [Копорулин, 1968]. Такая последовательность запечатлена в цементе пород разрезов юры Иркутского (рис. 2) [Копорулин, 1962] и мела Ленского [Копорулин, 2010] угольных бассейнов. В базальных горизонтах обоих районов ломонтит замещается каолинитом в ассоциации с кварцем и кальцитом.

Формирование ломонтита происходит при замещении им зерен полевых шпатов (в первую очередь плагиоклазов), эпидота, пироксенов, роговой обманки, биотита. Интенсивность процесса варьирует от слабой коррозии зерен до замеще-

.1111

1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Районы развития ломонтитовой минерализации, ее возраст и типы вмещающих образований

Районы

Возраст и литологогенетические типы пород

3

Р. Силовая, Печорский угольный бассейн [Тимофеев и др., 2002]

Р. Косью, Печорский угольный бассейн [Тимофеев и др., 2002]

Городецко-Ковернинская площадь, Нижегородская обл. [Веселовская, 1963]

Р. Малка, Предкавказье [Ренгартен, 1950]

Южный Урал, Магнитогорская обл. [Мизенс, Трунов, 2003]

Тюменская сверхглубокая скважина СГ-6 [Казанский и др., 1996; Карасева и др., 1996; Угрюмов, 1996]

Восточно-Уренгойское нефтегазовое месторождение, Ямало-Ненецкий округ [Коробов, Коробова 2008]

Заполярное нефтегазовое месторождение, Ямало-Ненецкий округ [Азаматов и др., 1993]

Пякяхинское и Хальмерпаютинское нефтегазовые месторождения, Ямало-Ненецкий округ [Коробов, Коробова 2008]

Рыбинская впадина, юго-запад Красноярского края [Ван, Матухин, 1982]

Республика Тува [Бурьянова,1960]

Прииркутская впадина, Иркутский угольный басс

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.

Показать целиком