ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2012, № 4, с. 333-344
УДК 551
Rb-Sr И K-Ar ИЗОТОПНЫЕ СИСТЕМЫ ВЕРХНЕ-ДЕВОНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ПРИПЯТСКОГО ПРОГИБА БЕЛАРУСИ
© 2012 г. М. И. Буякайте, В. И. Виноградов^. С. Петрова*, Н. Д. Михайлов*,
Д. О. Герцев, Д. И. Головин, Ю. В. Кущева
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; E-mail: bujakaite@ginras.ru *Республиканское унитарное предприятие "Белорусский научно-исследовательский
геологоразведочный институт" Беларусь, 220141 Минск, ул. Купревича, 7 Поступила в редакцию 29.11.2010 г.
В работе представлены результаты изотопных исследований Rb—Sr и K—Ar систем верхнего солевого и надсолевого комплексов фаменских отложений по керновому материалу разведочных скважин, расположенных в краевой северо-западной части Припятского прогиба Беларуси. По надсолевой и солевой частям разреза зафиксирован возрастная метка около 470 млн лет. Мы интерпретируем это как сохранение "памяти" об источниках сноса, несмотря на многократную переработку материала. Изотопные отношения стронция, полученные по бедным рубидием минералам (целестин, карбонат, галит), меняются по разрезу в пределах 0.7083—0.7095 вне зависимости от концентрации стронция в образце, что свидетельствует о сохранении некоторых первичных особенностей вещества. Самые низкие из полученных значений несколько выше цифры, которая предполагается для верхнего фамена, что подтверждает представление об образовании комплекса в мелководной обстановке. Как показывают данные по сильвинам, современные изотопные характеристики собственно калийных солей сформировались гораздо позже.
Целью изотопных исследований осадочных комплексов, начиная с пород рифея Башкирского антиклинория [Виноградов и др., 2001], венда Русской платформы [Виноградов и др., 2005] до кембрия Иркутского амфитеатра [Виноградов и др., 2006], проведенных в лаборатории геохимии изотопов и геохронологии ГИН РАН, было выяснение роли вторичных, постседиментацион-ных процессов в формировании осадочного вещества в геологической истории методами изотопной геохимии. Изотопные методы как нельзя лучше подходят для фиксации такого рода преобразований, а результаты изучения радиоактивных изотопных систем, по всей вероятности, могут быть использованы как мера геологического времени.
Проведенное ранее изучение комплексов осадочных пород, образованных в различных геодинамических обстановках, позволяло сделать вывод, что, если рубидий-стронциевая система сохраняет "память" об этапах своего развития, то это время изменений пород (постседиментаци-онных — эпигенетических преобразований), а не время их отложения. Очевидно, степень изменен-ности пород возрастает с увеличением их возраста. Следовательно, изучая комплексы пород от более древних к более молодым, можно проследить тенденцию уменьшения измененности их изотопных характеристик.
В этой работе мы продолжаем исследование трансформации осадочного вещества в геологической истории с помощью изотопных методов на материалах верхнедевонских соленосных формаций Припятского прогиба. Галогенные формации являются наименее устойчивыми к эпигенетическим изменениям в силу легкой растворимости соляных пород. Однако мы сталкиваемся с тем, что полученный нами формальный возраст (ордовикский) оказался выше стратиграфического (девонского). Поэтому мы считаем, что в развитии этих пород не было этапов, приведших к запуску "изотопных часов", и они сохранили некоторую память об источнике сноса.
ВЕРХНИЙ СОЛЕВОЙ КОМПЛЕКС ДЕВОНА ПРИПЯТСКОГО ПРОГИБА
В Припятском прогибе выделяются следующие толщи верхнего девона (снизу вверх): подсо-левая терригенная (нижний фран), подсолевая карбонатная (средний-верхний фран), нижняя соленосная (верхний фран), межсолевая (нижний фамен), верхняя соленосная (средний-верхний фа-мен), надсолевая (верхний фамен) [Девонские ..., 1982].
Наши изотопные исследования пород верхнего девона Припятского прогиба были начаты с надсолевой толщи [Петрова и др., 2010]. В данной
работе мы приводим результаты изучения верхней соленосной толщи (местоположение скважин, откуда отбирался материал, указано на карте на рис. 1). Она объединяет фаменские отложения лебедянского, оресского и нижней части стре-шинского горизонтов. Ее общая мощность изменчива и варьирует от 70 до 3000 м, в среднем составляя 1300—1400 м. В состав толщи входят две подтолщи: нижняя — галитовая и верхняя — калиеносная (глинисто-галитовая). Комплекс перекрывается толщей надсолевых отложений фаме-на, нижняя часть которых рассматривается как зона, сформированная в результате процессов подземного выщелачивания верхней солевой толщи.
В стандартной модели девонского хлоридного калиенакопления в Припятском палеорифте значительное место занимают кластогенные образования, являющиеся продуктами размыва и выветривания выходящих на поверхность пород фундамента, отложений прежних циклов седиментации, а также вулканической деятельности.
Калиеносные ассоциации средневерхнефамен-ской формации Припятского прогиба по строению относятся к асимметричному подтипу ритмичного типа, где ритмичность проявляется в сочетании несоляных (внизу) и соляных (вверху) пород [Коп-нин, 1987].
По особенностям пространственного положения между подстилающими и перекрывающими осадочными комплексами эта формация близка к кунгурской формации Соликамской впадины, эоцен-олигоценовой Верхнерейнского грабена, каменноугольной Парадокс, каменноугольной Олинда Амазонского бассейна, кунгурской Верхнепечорской впадины. В составе несоляной матрицы наблюдаются отличия: так, если для эоцен-олигоценовой формации Верхнерейнского грабена характерно преобладание отложений карбо-натно-ангидритового состава, то для средневерх-нефаменской Припятского прогиба — глинисто-мергелистого.
Верхнефаменские отложения сложены ритмично чередующимися пачками каменной соли и несоляных пород (карбонатно-глинистых, глинистых, карбонатно-сульфатных и терригенных). К калиеносной субформации приурочены калийные горизонты (к.г.). Литолого-стратиграфиче-ский разрез с положением исследованных проб представлен на рис. 2.
Содержание солей в разрезе составляет около 45—60% и в целом уменьшается к краевым участкам развития субформации. Соляные пачки имеют мощность от 5—10 до 45—50 м и представлены каменной солью, а в калийных горизонтах, наряду с ней, сильвинитом, сильвин-карналлитовыми и карналлитовыми породами.
Мощность пачек несоляных пород (обозначаются четными цифрами в разрезе) варьирует от 5—10 до 36—40 м, причем наиболее мощными являются пачки 8 и 20. Значительную долю общего объема несоляных пачек составляют глинисто-карбонатные образования (глины, глинистые мергели, мергели, глинистые доломиты и известняки). Обычно присутствуют терригенные (песчаники, алевролиты) и сульфатные (глинистые ангидриты, ангидриты) породы. Меняется лишь соотношение типов пород в разрезе. Основное количество сульфатных, сульфатно-карбонатных образований приурочено к нижней части разреза субформации (I—II ритмопачки). Выше III калийного горизонта роль глинисто-ангидритовых прослоев (их мощности) снижается, и некоторое увеличение количества сульфатно-карбонатных пород наблюдается во второй ритмопачке [Девонские ..., 1982].
Проблема определения петрофонда соленосных формаций в пределах крупных категорий хемогенно-осадочных систем, а также источников кластогенно-го материала в осадочном выполнении калиеносной субформации Припятского внутриконтинентально-го рифта по-прежнему остается актуальной.
Интерес к этой проблеме неслучаен, так как в девонских соленосных отложениях Припятского прогиба масса глинисто-карбонатного материала нередко равнозначна массе соляных осадков, а скорости их накопления сопоставимы. В гранулометрическом спектре кластогенного материала преобладают частицы пелитовой и алевритовой размерностей, а основным глинистым минералом является гидрослюда политипной модификации 1 Md с небольшой примесью магнезиального хлорита и смешанослойных минералов. До сих пор окончательно не ясна доля кластического материала в составе калиеносной субформации, поступавшего по воздуху или разносившегося водными потоками за счет деятельности вулканов в период соленакопления.
Количество и мощность терригенных пород возрастают в краевых зонах калиеносной субформации, особенно в депрессиях, на приподнятых участках широко развиты гравеллиты, конгломераты и брекчии.
Как уже отмечалось, наши исследования пород верхнего девона Припятского прогиба изотопными методами начались с изучения изотопных систем пород надсолевой толщи в краевой зоне бассейна седиментации (Старобинское месторождение, скв. 71) [Петрова и др., 2010]. В данной работе приводятся результаты изучения верхней соленосной толщи.
На основании литологических исследований (описание шлифов, минералогический и рентге-нофазовый анализы) был сделан вывод о формировании основной части кластогенного материа-
Рис. 1. Местоположение изученных скважин на территории Припятского прогиба.
1-5 — поля ритмопачек калиеносной субформации: 1 — I—II, 2 — III—IV, 3 — V—VI, 4 — VII-VIII, 5 — IX-X, 6 — граница распространения каменной соли калиеносной субформации; 7 — краевые разломы [Девонские ..., 1982].
к -о-в
Ч к
160
200
240
280
320
540
580
Литоло-гическая колонка
43
42
2 а =41
39 -37 -3 а
35 4 а
1п К.Г?
К к к к к к К
"«* £ к — о— о —
° 2 ю л
5 а
6 а
23 а
6 б = 6 б-1 "7 б ^0 б 11 б
1 ^5 Ш 9
--.|2 6 И 10
3 11
4 8 12
« § № к
440. 27
/////////// — о — о —
26
480_ 25
520 22
21
560 20
580 18
620 13
12
680
Литоло-гическая колонка
й Л ЙЮ
° й .о а
¡Я с
2 &
/- /- /
=2122 24(2)
к к II К.Г.
г«-,»
о—о — О
— о о —о
ООО
— о о—о
ООО
—о—о—о
Ш
- П - Ч -
/-/у
1/7/7."
-о — о
« к к к к
III К.Г.
, и к
— о — о —
/г 7— Г - /- ■
44
109
185
190
ЕЗ13 ЕЗ14
« § № к
640 12
11
680 10
9
720
8
760
7
800
840 4
880 1
Литоло-гическая колонка
., - е - »_
азе
о о о
о о с /- / - /
/{- И п *
- - Л -л
п - П - О-
ш
— 7 — /
/ / - ъ?
о — □ - ок к
IV К.Г.
.— I1!— л —
ЙII н -У-1» -
ЕЗ
о До о °
■,°о0с?0о ±
О о '
ш
О О о о О о о <"
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.