Введение к работе
Актуальность проблемы. В современной геологии проблема эволюции геологических процессов является наиболее актуальной. В широком ряду задач, которые она охватывает, немаловажное место занимает речение вопросов, связанных с эволюцией условий накопления морских пород, богатых углеродом.
Изучение этих образовании в едином эволюционном плане ваяно как с научно!., так и с практической точек зрения. научный интерес к ним вызван тем, что именно эти породы являют собой наиболее яркие следы "былых биосфер" по 13.II. Вернадскому, без знания эволюции которых трудно создать близкую к истине обще -геологическую теорию и мировоззренческую систему предстазле -ний о начальных этапах развития низни на Земле, а токае поз -нать специфику отдельных геологических эпох.
Постановка такой работы важна с тех'позиций, что в ходе ее неизбежно будут рассматриваться вопросы генезиса горючих и черных сланцев, слабая степень разрешенное!!! которых признается всеми исследователями. Принципиальное реоение этих вопросов создает возможность для построения моделей образования горючих и "черных" сланцев и послужит основой для установления хронологических и пространственных закономерностей их размещения и более рационального направления поисковых и разведочных работ.
С разных позиций изучением углеродистых пород занимался целый ряд исследователей, среди которых особо следует отметить М.Д. Залесского, Н.М. Страхова, А.В. Сидоренко, 11.11. Тимофеева, В.Н. Холодова, С.Г. Неручева, Я.Э. Юдовича, Э.М. Галимоза, Н.В. Лопатина, Н.А. Созиновэ, Н.П. Ермолаева, В.М. Гавыина, Т.З.Дроздову, А.Б. Ронова, В.А. Успенского, С.Б. Максимову, Св. А.Сидо -ренію, Л.А. Гуляеву, Е.А. Кулиша, Г.С. Порпарову, В.А. Мелекика, В.Е. Закрутнина, В.А. Тенякова, Л.Ф. Ажгиревич, А.А. Аарна, Л.И. Боголюбову, С.С. Баукова, Г.В. Войтневича, А.И. Гинзбург, А.В. Лапо, В.К. Рябенко, A.M. Снежко, И.Ф. Юсупову; Т.П. Ьмец, Г.В. Явхуту, О.В. Барташевич, Э. Дегенса, Крейчи-Гра&а, Г. Брумсака, Э. Петола, У. Твенховелп, Э.Б. Тоуртело и многих многих других. Тем не менее в познании генезиса этих пород остается много неясностей и, в первую очередь, относительно природы содержащегося в них органического вещества (ОВ).
Быстрый прогресс н ооласти изучения микромира морских оис -тем, в ходе которых были достаточно изучены цианобпиториялыше
бентосіша маты, поставил на повестку дня вопрос о пересмотра существующих нине представлений о планктогенноы источнике ОВ высокоуглеродисткх пород. Первые результаты проведенных исследований горючих сланцев в этом плане подтвердили справедливое: выдвинутых представлений (Горлечко, Иогребнова 1987; Жмур, Го] ленко, I&S9, 1930; Ямур', 1990 и др.). Более того, они ноказалі что с этих позиций мояно подойти и к рзілению проблемы источниі ОВ черньх сланцев докембрия, что в конечном счете позволяет р сматривать в едином ряду все ключевые вопросы формирования вые коуглородистых биодитогенных пород в эволюционном плане.
Работа выполнялось в Институте литосферы ЛИ СССР в рамках тем "Обстановки накопления биогенных отлокений в докембрии" и "Главные факторы формирования морских металлоносных осадков" в период с 1975 по I93d гг.
Цель работы. Ставя перед собой такую цель, как установле ние биог-еохлмическлх "особенностей формирования "'морских гбрлчлз с; цев, нами для ее достижения предполагалось:
установить ведущую экологическую систему-продуцент органического вецества, захороненного в данных породах;
реконструировать пздесфациальные и палеогеографические ловия накопления этих образований, выявить физико-химические о бешюсти внедной среды и построить модели их формирования;
определить биогаохшличвскив_особвннооти органического в шества горячих сланпев;
установить аналоги основных выделенных типов горючих ел. цев в докембрии;
синтезировать главные факторы накопления этих специфичн: образований региона и проследить эволюцию условий их накоплена: во времени.
Регионом, на объектах которого реализовались поставленные задачи, была выбрана Восточно-Европейская платформа и ее складчатое обрамление. Основных причин такого выбора две. Первая -это общность и взаимосвязанность геологической истории данного региона, а вторая то, что в его пределах сосредоточено подзвлні щев болызинство всех известных на территории СССР проявлений гс рючих сланцев морского генезиса, отрзкающих практически всіі ос новные глобальные эпохи сланценакопления. Нихнепалеозойсная апс Х8 представлена здесь широко известными диктионимовыми сланцамі и Іукорситами ордовика Прибалтийской синеклизи, среднепалоозойс
сланцами домапикового горизонта верхнего девона Прнуралья и верхнодевонскимп сланцами Ирипятского прогиба, .'.'.езозойекоо на-нопленио морских биогенных углеродистых пород наиболее полно проявилось в волжский век поздной юры, когда образовалась,протягивающаяся здоль веого восточного края платформа;, Бол^ско-Печорская сланценосная провинция. Кайнозойский этап сланценакоп-ления максимально представлен в Карпато-Навказской обласні. Для характеристики этого этапа нами выбраны горючие сланцы юго-восточного погружения Главного Кавказского хребта, где в пределах Шемахино-Кобыстанского прогиба расположена одна из уникальнейших провинции горючих сланцев палеоген-неогенового возраста.
И, наконец, в пределах Восточноевропейской платформы имеется целый ряд углеродистых пород докембрия, входящих з состаз карбонатио-терригенных формаций, морской генезис которых уста -навливается достаточно надежно. Реконструкция условий накопло -ння углеродистых пород этого типа формациі: прозедена на примаро протерозойских 'отложений Курской магнитной аномалии (КЫА) и Балтийского щита.
Методика исследовании. Для решения поставленных задач был привлечен комплекс взаимосвязанных исследовании:
палоомикробиологический метод, проводимый с помощью электронной и сватовой микроскопии для выявления микроорганизмов -продуцентов ОВ;
вещественный и лнтолого-фациальный анализ сланценосных толщ;
оиогёохимичаскиа методы - стабильные изотопы карбонатов, органического углерода, лиричной и сульфатной серы, битумнноло -гия;
использование биомаркорон органического и неорганического происхождения.
В диссертации помимо данных, почерпнутых из публикаций,приводится большой оригинальный аналитический материал, включающий около 150 силикатных анализов пород, КО определений изотопного состава углеро/v и кислорода карбонатов, серы и 30 анализов изотопного состава органического углерода, 50 ронтгено-структурних анализои, болое 20 химико-бнтуминологических анализов, 'tO анализов па пиролиз органического мецества, 15 анализов на деструкцию углеродистого материала в инертной ербда и около 300 количественных определений сод'.-рйяшш 'малых элементов. Остатки
микроорганизма в породах изучались в сканирующем элвктр ком микроскопо с приставной для изменил элементного состава.
Научная новизна. Заключается в установлении фанта, что главнь.;,: источником органического вещества морских высокоугле-роднстых биолитогенных пород практически на всей обозримой геологической истории Восхочно-Ьвропейской платформы и ее об-рамлоняа являлось цианоб-актериальное бонтосное сообщество; определения фациалышх обстановок накопления данных пород и генетической принадлежности последних; установления гоохимиче екг.х, изотопно-геохимических и физико-химических особенностей органического вещества .выделяемых генетических типов пород к изменения их в процессе его преобразования; установления осне них черт эволюции биотических и абиотических факторов при нан плонии этих пород во времени, а также эволюции их химического состава.
Практическая ценность, У станов ленные фациалъные обстанов '.".одели) накопления морских высокоуглародистых пород имеют не только теоретическое, но и практическое значение, поскольку п зволякт предзидеть расположение этих образований в бассейнах седиментации, а также прогнозировать качество горючих сланцев что важно для постановки работ на предмет их поисков и развод Установлены корреляционные зависимости между различными покаг телами качества волжских сланцев и кукерситов, что позволяет определенных этапах геолого-разведочных работ, применяя мете парной корреляции, сокраїить объем лабораторных исследований, за счет расчетного определения одних параметров через другие.
Разработана на уровне изобретения способ оценки степени метаморфизма графитсодеркацих пород, основывающийся на соотно нении количества продуктов деструкции графитового материала интерзале температур 70О-120ОС к С0 ,и способ оценки струн турной неоднородности графита по относительным величинам факт чоских температурных интервалов, при которых происходит выго нио от 0 до 30, от 30 до 70$ и от 70 до 90% объема этого мат риала, к таковым, полученным расчетным путем.
Апробация работы. Основные положения диссертации доклады вались на У Всесоюзном совещании по литологии и осадочной гео логии докембрия (Алма-Ата, I9dl), на У, УІ и У11І Всесоюзных со вєцанинх угольщиков (Ростов-на-Дону, 1977, 1980, ІУУС), на УИ ЗШ, X, XI Всесоюзных совещаниях по стабильным изотопам (і.іоскв
- о -
1980, 1982, 1986, 1989), на двустороннем симпозиуме СССР - ГдР по истории геологических наук (Баку, 1936), но 9 Мевдународном симпозиуме по биогеохимии окружающей среди (Москва, ІУВ9), на Школа по морскоИ геологии (Одесса, 1936), на I Всесоюзном рабочем совещании по эволюции биосферы (Новороссийск, 1990) на Международном симпозиуме по черносланцевым бассейнам (Новосибирск, 1991).
Публикации. По темо диссертации опубликовано 33 печатные работы и одна монография. Имеется два и юбретания. Основные результаты опубликованы в периодической центрально!! печати - "ДАН СССР", "Литология и полезные ископаемые", "Советская геология" и "Горючие сланцы".
Защищаемые полонення. Полученные результаты, которые от -вечают основным защищаемым положениям, мокло свести к следую -щему:
-
Ведущей" эколтгической системоіі-продуцентом органичес -кого ващества горючих сланшв и лх древних докембринских аналогов на Восточно-ЕвропойскоЛ платформа и ее складчатом обрамлении являются цнанобактериалыша бентоснив сообщества (мяты).
-
В формировании морских горючих сланцев принимали учас -тие два типа матов - нитчатый и коккоидішіі, каждиіі из которых имеет явно выраженную приуроченность к определенным областям седиментации: нитчатые - и зоне сублиторали и центральным частям морей-проливов (заливов); иоккоидные - к зона литорали или оупралиторали (оебхе), каждая из которых имеет только он при -оущую специфику накопления данных пород.
-
Нитчатый и коккоидішй типы высокоуглеродистых о'иолито-генных пород имеют четно выраженные геохимическую и биогоихи -мическую особенности, выражающиеся в щиичшшололних трендах зависимости целого ряда их параметров, которые обусловлены как условиями накопления этих пород, так и изменениями органическом компоненты в процессах ее преобразования. 0& горючих сланцев, образованных коккоидным матом, имеет более высокно технологические параметры, что делает их перспективными о точки зрения промышленного использовании.
-
Главными ііаіпоррми накопления нисокоуглороднстых мор ~ скн> Оирлитогонных пород региона, помимо цінііобнлтерннлиіои ое1,ii.ciiol: зко.чоїчі іоокоіі системы, ими оснонпого источника органи ісскьго потісі в а, нііл/ігісн: лити;икация микроорганизмов мрты,
способствующая захоронению OB, узкие зоны накоплений в области границы суша-мора, ограниченные нижним пределом эвфотиче-скоіі зони; максимально низкие скорости поступления терриген -ного материала в области функционирования мата.
5. Эволюция условий накопления высокоуглеродистых биолито генных пород во времени заключалась в усложнении системы источников органического вещества, шлшзипшоііся в подключении н основной системе-продуценту аллохтонного, а затем и планкто -генного 013, изменении типа литификации от преимущественно кро-мнисто-алюиосиликатнои через крв:.листо-нарбонатную к сульфатно-силикатной, эасолонением вод в области функционирования мата, изменением рН вод от кислых до щелочных и четко направленной тенденцией изменения климата от гумидного к аридному.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения шести глав и заключения. Включает 370 страниц тенсть, 25 таблиц, более 70 рисунков и списка литературы из 375 ноименованиі
