ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН, том 2, № 1, 2006, стр. 49-55
= НАУКИ О ЗЕМЛЕ ==================
УДК 552.578(470.4)
УСЛОВИЯ НАКОПЛЕНИЯ СЕРЫ В ГОРЮЧИХ СЛАНЦАХ ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА
© 2006 г. НЛ. Погребнов1, Н.Б. Погребвова1
В статье рассмотрены палеогеохимические и палеогеографические условия образования месторождений горючих сланцев Волжского бассейна, способствовавшие повышенной сернистости органического вещества сланцев. Повышенное содержание серы связывается с солевым составом вод бассейна сланценакопления, где избыток серы обеспечивался размывом гипсоносндо пород пермского возраста в областях сноса, а дефицит иона железа препятствовал образованию сульфидов.
Сланцы Волжского бассейна по концентрации серы в органическом веществе (ОВ) являются уникальными [1], причем эта их особенность не находит удовлетворительного объяснения в рамках существующих представлений о фациальных условиях среды накопления сланцеобразующего органического вещества.
Действительно, по Н.М. Страхову [2], формирование верхнеюрской горючесланцевой толщи происходило в морском бассейне с нормальными солевым и газовым режимами,, т.е. в условиях, в принципе аналогичных тем, в которых образовались, например, диктионемовые сланцы ордовика Прибалтики, палеогеновые менилитовые сланцы Карпат, верхнеюрские сланцы Хатанг-ской впадины и сланцы нижнего кембрия Алданского массива. Сланцы всех перечисленных бассейнов характеризуются повышенной сернисто-стью (в среднем 2-3%), однако нигде она не достигает столь больших величин, как у волжских.
Данные о возможности концентрации серы в организмах-сапропелеобразователях, накоплении их в виде цианобактериальных матов, распределении серы в зависимости от состава и зольности сланцев, представленные ранее Л.Я. Кизильштейном и Н.Б. Погребновой [3], заставляют усомниться в выводах Н.М. Страхова о нормальных условиях солевого режима вод Волжского бассейна и предположить их аномальный химический состав. Проверка принципиально важного для рассматриваемой гипотезы предположения о высокой концентрации сульфатов в водах Волжского бассейна была проведена путем использования установленной ВЛ. Мехти-
1 Южный научный центр Российской академии наук, Ро-сгов-на-Дону.
евой [4] прямой зависимости между содержанием сульфатной серы в раковинах ископаемых моллюсков и палеосоленостью водоема. Были исследованы раковины Virgatites virgatus Buch, из сланцев Перелюбского месторождения. Содержание сульфатной серы в них составило 0,67%, что приблизительно на порядок превышает соответствующие значения для современных раковин из бассейнов с нормальной соленостью (табл. 1),
Содержание сульфатной серы в том же виде раковин из сланцев Чим-Лоптюгской площади Волжского бассейна, общая сернистость которых заметно ниже сланцев Перелюбского месторождения, составило 0,16%. Содержание сульфатной серы в Chasmatopora fur cata Eichw. кукерситов Эстонского месторождения составило 0,018%, из чего следует, что содержание сульфат-иона в Волжском бассейне было значительно выше, чем в Прибалтийском и современных морских бассейнах.
Об аномальном химическом составе вод Волжского бассейна свидетельствует также соотношение бора и хлора в сланцах. На Чаганской площади установлена прямая зависимость содержания бора от количества OB, а для хлора - обратная (табл. 2). Повышенное содержание хлора в глинистых (более зольных) сланцах указывает на увеличение солености бассейна, что может быть вызвано активизацией процесса поступления этого элемента в бассейн вместе с увеличением твердого стока, т. е. в периоды увеличения контрастности тектонических движений в области сноса. Для подтверждения этого положения требуется изучение состава размываемых в этот период осадков в области сноса. Анализ литоло-го-палеогеографических карт этой территории от раннепермской до позднеюрской эпохи пока-
Таблица 1. Содержание сульфатной серы в раковинах ископаемых и современных моллюсков из водоемов с различным содержанием сульфат-иона
Организм Место нахождения Содержание сульфатной серы, % Источник
Virgatites virgatus Buch. Перед юбское месторождение, пласт Ш 0,67 Настоящая работа
Вычегодский бассейн, Чим-Лоптюгская 0,16
площадь
То же 0,27
Chasmatopora furcata Eichw. Прибалтийский бассейн, Эстонское ме- 0,018 И)
Среднее по пяти орга- сторождение, слой В
Каспийское море, Новокаспийский гори- 0,079 [4]
низмам зонт
Японское море, залив Петра Великого 0,083
Азовское море, Таганрогский залив 0,025
Таблица 2. Содержание хлора в сланцах различных типов
Содержание OB, % Тип сланца Содержание С1, %
35-50 1,П 0,40
20-35 III, IV 0,46
<20 Глины 0,56
зал, что в период сапропеленакопления волжского времени в области предуральской суши обнажались на поверхности и размывались отложения ассельских и кунгурских отложений нижней перми (рис. 1). По составу они были сульфатно-карбонатными и соленосными отложениями.
Ассельские отложения слагались чередованием доломитов и известняков с большим количеством прослоев и пачек ангидритов. Известняки детритусовые, нередко окремненные, с включениями гипсов [5].
Среди сакмарских осадков преобладали из-вестковистые доломиты, известняки с включениями ангидритов и гипсов, а также толща голубо-вато-серых ангидритов.
Кунгурские отложения были представлены в основном химическими осадками - ангидритами, солями и доломитами. Наиболее богата ими иренская свита, с которой связана основная масса наиболее крупных месторождений гипса и ангидрита.
Таким образом, в составе всех размываемых в волжское время пород присутствовали сульфаты, которые в растворенном виде вместе с твердым стоком могли поступать в бассейны, определять его химический состав. Распределение поступающих растворов и твердой взвеси по площади бассейна, видимо, не было равномерным и зависело как от рельефа области сноса, так и от рельефа дна бассейна седиментации.
Рельеф области сноса определялся структурой изучаемой территории и представлял собой плоскую равнину, постепенно повышающуюся на восток к Палеоуралу. На этой равнине существовали отдельные плоские возвышенности типа увалов, являющиеся водоразделами в системе области сноса. Их местоположение в значительной степени могло перераспределить на площади направление стока и соответственно влиять на состав выносимого с континента материала. Как видно на палеогеографической схеме (см. рис. 1), продукты размыва кунгурских отложений выносились преимущественно в юго-восточную часть бассейна, что определило повышенные концентрации сульфат-иона и хлора в составе осадков южной группы месторождений Волжского и Прикаспийского бассейнов.
Вторая область, где можно было ожидать повышенную концентрацию сульфат-иона - это северо-восточная часть бассейна. Однако сюда поступали в основном продукты размыва ассельских и сакмарских пород, более бедных сульфатами, причем располагались они на значительном удалении от береговой линии, что являлось причиной их длительной транспортировки и способствовало разубоживанию терригенным материалом различных отложений транзитной области смыва. Подобный участок размыва ассельских и сакмарских осадков существовал в области севернее г. Ульяновска.
Остальные участки области сноса не оказывали существенного влияния на химизм бассейна сапропеленакопления. Таким образом, можно уверенно говорить об установлении пространственной связи локализации месторождений сланцев с повышенной сернистостью с областями поступления сульфат-иона в бассейн седиментации. Особенностью палеогеографической обстановки периода накопления сланцеобразующего органи-
Рис. 1. Палеогеографическая схема областей сноса волжского времени (J3VI) (составлено на основе атласа литоло го-пал ео-географических карт СССР, т. III, IV, 1967, 1968 гг., атласа карт угленакопления на территории Европейской части СССР, ч. 2,1983 г.): 1 - граница распространения отложений волжского яруса (береговая линия Волжского моря); 2 - горная суша (Палеоурал); 3 - граница развития различных отложений в области сноса; 4 - область плоскостного смыва (равнинная область сноса); 5 - область размыва пермских (ассельских и сакмарских) сульфатно-карбонатных отложений; 6 - область размыва кунгурских (соленосных, сульфатных) отложений; 7 - относительно повышенные участки в области сноса; 8 - основные направления поступления материала из области сноса; 9 - преимущественное направление поступления сульфат-иона в бассейн; 10 - месторождения горючих сланцев
ческого вещества является то, что практически на всей площади, обрамляющей с востока бассейн седиментации, в составе размываемых континентальных пород находились мощные пермские карбонатно-сульфатные отложения, обусловившие массовое поступление сульфатов в бассейн седиментации и формирование его аномального гидрохимического режима.
Для более полного представления о распределении геохимических условий в бассейне необходимо принимать во внимание, что в его южной части, кроме поступления серы с континента, существовали и другие источники ее накопления. Это соляные купола и разломы. Участки, где происходил размыв гипсоносных и ангидритовых пород, слагали кепроки соляных куполов пермского возраста, прорвавших сланценосную толщу. К таким куполам приурочены Озинковское и Туксайское месторождения, обладающие высокой сланценосностью. Самым большим соляным куполом, достигавшим дневной поверхности во
время сапропеленакопления, является купол Челкар, расположенный в 65 км к югу от г. Уральска.
На фоне общей повышенной сернистости осадочной толщи, широкого развития концентрированных скоплений серы в отложениях подстилающих толщ путь поступления серы по разломам также представляется вполне реальным. Пространственная близость высокосернистых месторождений горючих сланцев, нефти и газа к зонам разломов, окаймляющим Прикаспийскую впадину, не может быть случайной.
Разломы земной коры, видимо, могли влиять и на формирование рельефа дна бассейна седиментации, разграничивая блоки с различным режимом тектонических движений, что в свою очередь влияло на мощности накапливающихся осадков.
Различие мощности накопившихся пластов обусло
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.