Введение к работе
Актуальность темы. Традиционно геохимические данные активно используются при выявления разнообразных особенностей минерало-, породо-и рудогенеза магматических и метаморфических пород, однако при изучении осадочных образований подобные материалы привлекаются не часто. Применение геохимических методов при исследовании осадочных пород позволяет выявить неизвестные ранее черты их генезиса и перейти на количественный уровень оценки процессов литогенеза. На основе геохимических данных можно проводить корреляцию отложений, реконструировать некоторые особенности обстановок осадконакопления (палеосоленость, скорость осадконакопления и др.), особенности палеоклимата и палеотектонического режима, характеризовать процессы осадочной дифференциации в бассейне седиментации, оценить состав пород источников сноса и условия формирования различных полезных ископаемых.
На северо-западе Русской платформы среди отложений палеозоя широким распространением пользуются терригенные комплексы девона, слагающие, так называемое, Главное девонское поле (ГДП). Район является одним из классических областей развития девонских отложений, стоящий на одном уровне с такими хорошо изученными регионами как Шотландия, Уэльс, Аппалачи, Норвегия и О.Шпицберген. С девонскими песчаными отложениями связаны значительные запасы стекольных, формовочных и строительных песков. Кроме того, к данному комплексу отложений приурочены находки алмаза, месторождения и рудопроявления урана, молибдена, редких земель, фосфора, марганца и полиметаллов. Ряд структурно-вещественных особенностей песчаных пород ГДП были охарактеризованы в 40-70-е годы XX Р.ФХеккером, ДЗЇ.Обручевьш, Л.Б.Рухиным, Э.Ю.Самметом и др., а в 80-90-е - в публикациях А.Б.Ронова и А.А.Мигдисова с соавторами.
Однако, несмотря на длительную историю исследований осадочных отложений Русской платформы, с геохимической и минерагенической точки зрения песчаные породы девона к настоящему времени изучены слабо. В связи, с чем в настоящее время можно считать актуальным выявление особенностей минерального и химического состава песчаников и установление геохимических индикаторов литогенеза.
Цель и задачи исследования. В качестве объекта исследования была выбрана восточная часть Главного девонского поля, где песчаные породы наиболее широко развиты. Их литофациальное разнообразие, широкое площадное и стратиграфическое распространение, а также слабая степень эпигенетических изменений позволяет считать данный район эталонным при характеристике песчаных пород девонского возраста на северо-западе Восточно-Европейской платформы.
РОС. НАЦИОНАЛЬНА
3 БИБЛИОТЕКА >
Рис. 1. Геологическая карта-схема восточной части Главного девонского поля. 1 - магматические и метаморфические породы докембрия Балтийского щита; 2 - додевонские осадочные образования (верхний протерозой-ордовик); 3 - отложения среднего девона (эйфель, живет); 4 - верхний девон (фран); 5 - верхний девон (фамен); 6 - каменноугольные отложения; 7 - границы и обозначение литолого-фаци-альных зон (Легенда..., 1999), Псковско-Демяновская (ПД), Маловишерская (MB), 3 - Западно-Вологодская (ЗВ).
Цель работы заключается в установлении особенностей вещественного состава, условий формирования песчаных пород на востоке Главного девонского поля и проведении геохимической индикации их генезиса.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: 1. Детально описать и скоррелировать разрезы; 2. Определить структурно-текстурные особенности псаммитолитов; 3. Установить особенности минерального и химического состава пород; 4. Выявить последовательность образования минералов, слагающих цемент песчаников; 5. Выделить различные структурно-вещественные типы цемента и установить их геохимическую специализацию; 6. Проследить пространственно-временную изменчивость структурных и вещественных особенностей песчаных пород, определить основные факторы их контроля; 7. Провести реконструкцию условий литогенеза в девонском палеобассейне, с привлечением геохимических данных;
Фактический материал и методы исследования. В основу диссертации легли результаты тематических исследований на территории востока Главного девонского поля (Псковская, Ленинградская, Новгородская и Вологодская области) проведенных автором в составе "Палеозойской экспедиции" СПбГУ в течение полевых сезонов 1999-2005 гг.. Были описаны опорные разрезы трех структурно-фациальных зон (Псковско-Демянской, Маловишерской и Западно-Вологодской) по рекам Оредеж, Луга, Мета, Плюсса, Ловать, Паша, Оять, Сясь и Свирь, на Андомской горе и в карьерах у пос.Печоры и Новинка. Собрана представительная коллекция образцов песчаных пород (более 1000 обр.), отмыто более 50 шлиховых проб; выполнено более 1500 замеров азимутов падения косой слойчатости.
В камеральных условиях были выполнены следующие виды работ: 1) 19-ти фракционный гранулометрический анализ - 185 обр.; 2) определение карбонатности пород методом растворения - 40 обр.; 3) отмучивание глинистой составляющей песчаников - 55 обр.; 4) петрографическое изучение более ЗО0 шлифов; 5) исследование минералогических типов кварца (20 обр.) и глауконита (5 проб); 6) полуколичественный спектральный анализ - 600 обр.; 7) рентгено-спектральный силикатный анализ - 30 проб; 8) ультразвуковое выделение глинистого (46 проб) и железистого пленочного цемента (37 проб); 9) с помощью специальной методики дробления пород проводилось выделение карбонатного (45 проб) и кремнистого (5 проб) цемента; 10) рештенофазовый анализ цемента песчаников - 27 обр. и глин - 17 обр.; 11) дифференциально-термический анализ цемента песчаных пород (5 обр.) и глин (5 обр.); 12) спектральный анализ методом ICP-MS цемента пород - 40 проб; 13) морфоскопические исследования поверхности зерен кварца и различных типов цемента пород с использованием растрового электронного микроскопа; 14) фото-документация шлифов - 160 шт. Полученные данные обрабатывались с помощью методов математической статистики с использованием программ Excel 9.0. и Statistica 5.0.
В ходе работы были привлечены результаты минералогического исследования 50 шлиховых проб выполненного А.П.Казаком (ВСЕГЕИ). Данные по акцессорным минералам были заимствованы автором из фондовых материалов СЗТГУ (более 800 анализов). В диссертации использованы некоторые материалы группы В.Р.Вербицкого (ВСЕГЕИ) и А.В.Яновского (Петербургская комплексная геологическая экспедиция), выполнявших работы по геологическому доизучению площадей (ГДП-200) и составлению серийных легенд Онежско-Ильменской серии листов.
Научная новизна полученных результатов. Впервые на единой методологической основе собран и обобщен материал по песчаным отложениям среднего и верхнего девона восточной части ГДП. Определены основные обстановки накопления песчаных пород в девонском палеобассейне на территории ГДП, оценена пространственная и временная изменчивость минерального и химического состава песчаников пяти терригенных уровней разреза. На основе разработанной автором методики впервые выделены основные минеральные типы цемента песчаных пород и установлена их геохимическая специализация. На основе геохимических данных выявлены особенности среды седиментации, (палеосоленость вод, глубина), степень дифференциации материала в бассейне седиментации, скорости осадконакопления, оценены источники сноса, палеоклиматические условия и интенсивность выветривания в области палеосуши девонского палеобассейна.
Практическая значимость работы. Полученные результаты могут: а) способствовать уточнению и детализации местных стратиграфических схем фаунистически слабо охарактеризованных терригенных отложений девона ГДП; б) использоваться при составлении карты прогнозной минерагенической оценки северо-запада Русской платформы, на различные виды полезных ископаемых.
Выявленные структурно-вещественные особенности цемента песчаных пород важны при оценке качества стекольных, формовочных и строительных песков; при выборе методики их отработки и обогащения; при оценке качества подземных вод.
Результаты исследований используются в курсах лекций «Геохимия осадочного чехла Русской платформы», «Геохимические индикаторы природных процессов», «Поисковая геохимия» в СПбТУ и РГПУ им. А.Й.Герцена.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались на заседаниях кафедры геохимии и на литологическом семинаре кафедры литологии и морской геологии СПбГУ. Часть материалов была представлена на студенческих научных конференциях геологического факультета СПбГУ (1999-2004 гг.); на международных конференциях «Экологическая геология и рациональное недропользование» (СПб, 2000), «Проблемы литологии, геохимии и рудогенеза осадочного процесса» (Москва, 2000), «Геология в Школе и в ВУЗе» (СПб, 2001), «Терригенные осадочные последовательности Урала и сопредельных территорий» (Екатеринбург, 2002),
«Геология и эволюционная география» (СПб, 2004), «Геология, геохимия и экология Северо-Запада России» (СПб, 2005).
По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ (6 статей, 6 тезисов).
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы (169 наименований), содержит 252 страниц текста, 71 рис. и 20 табл., а также приложение (11 табл. и 41 рис.).
