Введение к работе
Актуальность проблемы. Изотопный анализ углерода и кислорода давно стал непременным инструментом изучения карбонатных отложений в США, Канаде, Великобритании и ряде других стран. Успехи в познании литогенеза карбонатов, достигнутые за рубежами СНГ, во многом связаны с использованием данных изотопии.
В странах СНГ анализ стабильных изотопов все еще относится к разряду нетрадиционных, а точнее экзотических методов. His составляет исключение и Беларусь, где до последнего времени геологическая служба не располагала лабораторной базой для такого рода определений.
Актуальность выполненной работы определяется, не только необходимостью развития в республике перспективного научного направления, но и выбором объекта исследований. Девонские отложения Беларуси весьма важные в практическом отношении образования. Кроме того, девонская толща - энциклопедия карбонатного литогенеза. Она характеризуется чрезвычайно разнообразным формационным и фашгаль-ным набором отложений, сочетанием самых разных типов вторичных трансформаций. Диапазон условий карбонатообразования охватывает здесь нормально морские, пресноводные, эвапоритовые, связанные с вулканизмом обстановки, изучение и сравнение изотопной специализации которых представляет не только региональный, но и общетеоретический интерес.
Целью„работы было дать сравнительную характеристику изотопного состава углерода и кислорода карбонатных пород разной формаци-онной и фациальной принадлежности и постседиментационннх карбонатных образований различной природа в девонской толще Беларуси. На этой основе предполагалось дополнить и уточнить существующие представления о литогенезе девонских отложений, изучить возможности применения изотопных данных для нефтешисковых и нефтеразведочных целей в Пршятском прогибе.
Основные задачи исследований.
1ь Сопоставление изотопного состава депрвссиовных и мелководных межсолевых отложений Припятского прогиба.
-
Выявление изотопной специализации карбонатных конкреций межсолевой толщи прогиба.
-
Сравнение распределения стабильных изотопов в породах и вторичных минералах нормально осадочных (мексолевых и годсолевых) разрезов и вулканогенной формации прогиба.
-
Определение . специфики изотопного состава карбонатного вещества эвапоритовых формаций Припятского прогиба.
-
Выявление особенностей изотопии карбонатов надсолевых отложений прогиба.
-
Характеристика геохимии стабильных изотопов карбонатных пород и минералов средне- и верхнедевонской толщ за пределами Припятского прогиба.
-
Выявление особенностей изотопии карбонатов из зон перерывов в осадконакоплании, оценка влияния углеводородов на изотопный состав пород.
Научная новизна. Хотя первая статья, посвященная изучению стабильных изотопов в карбонатах Беларуси, основанная на определениях, выполненных-в ГЕОХИ, появилась в 1969 г., общий перечень публикаций,, затрагиващих данную проблему, часто фрагментарных, базирующихся на малом фактическом материале, едва превышает десяток наименований. Это работы К.М.Обморышева (1969, 1970), Г.А.Ка-зенкиной (1972), И.С.Лазарева и др. (1984), В.Н.Загштко и др. (1989), Н.В.Веретенникова и др. (1989), А.А.Махнвча (1989), Н.Д.Михайлова (1991), И.С.Лазарева, А.П.Пинчука,(1992), И.Л.Колосова (1992), Н.Д.Михайлова, И.Л.Колосова (1992), А.А.Махнача, И.Л.Колосова (1993).
Выполненная работа - первое систематическое исследование геохимии стабильных изотопов отдельного крупного литолого-стратигра-фического комплекса Беларуси. Более детально новые результаты, полученные в диссертации, приведены в перечне основных защищаемых положений.
ррновные защищаемые положения.
-
Изотопный состав углерода депрессионных межсолевых отложений Припятского прогиба облегчен по сравнению с составом мелководных, отложений, что обусловлено меньшей гидродинамической энергией и более активным накоплением органического вещества в депрессионных обстановках, чем в мелководных.
-
Карбонатные конкреции из карбонатно-глидастых межсолевых отложений Припятского прогиба характеризуются значительно меньшим содержанием 1^С, чем вмещающий субстрат, что связано с вовлечением в процесс их образования углекислоты, генерирующейся при окислении органического вещества. По степени облегчения изотопного состава углерода выделяются две группы конкреций, являющиеся аналогами продуктов доманикового и баженовского типов диагенеза.
-
Вариации б13С и <5180, установленные для внутрисолевых прослоев и акцессорных минералов солей галогенных формаций Припятс-
кого прогиба, обусловлены процессами карбонатообразования в пределах сабкхи, субаэрально экспонированных островных поднятий, на омываемых морской и пресной водой склонах и в стагнированных с сильно нагретыми рассолами зонах солеродных депрессий.
-
Сходство характеристик распределения и порядка величин (513с и <5180 надсолевых стрешшских пород и карбонатных прослоев соленосних формаций Припятского прогиба подтверждает, что стре-шинская часть надсолевого разреза представляет собой скопление насолевого материала, оставшегося от выщелачивания легко растворимых солей в кровле верхнвфаменской галогенной толщи.
-
С применением изотопно-кислородного геотермометра установлено, что образование вторичных карбонатных минералов и перекристаллизация морских карбонатных пород вулканогенной формации Припятского прогиба протекали при более высоких температурах, чем в нормально осадочных разрезах. Наиболее сильное термальное влияние на катагенез осадочных пород оказывало внедрение в них субвулка-нических масс: карбонаты из даек и силлов характеризуются самым легким изотопным составом кислорода.
-
В эйфельской толще Северной и Средней Беларуси постседи-мантационныв кальциты резко преобладающей генерации характеризуются значительной флуктуацией б13С и малой — 5180, а также существенной изотопной облегченностыо по сравнению с вмещающими породами, что свидетельствует о формировании основной массы кальцитов в зоне пресных вод.
-
Значимая корреляционная связь мевду <513С и 5180 для семи-лукских доломитов Оршанской впадины и саргаевских - Городокс-ко-Хатецкой ступени свидетельствует о протекании доломитизации франских отложений этих районов в зоне смешения морских и пресных вод.
Теоретическая и практическая значимость. Результаты выполненных исследований создают базу для дальнейшего применения данных изотопии к изучению процессов литогенеза девонской толщи Беларуси, уточняют и дополняют существующие представления об условиях формирования девонских отложений. Заложена основа для последующих исследований, направленных на разработку изотопных критериев поисков и разведки углеводородов в Припятском прогибе.
фактическим_матерйалом, полоненным в основу работы, послужили результаты изотопного анализа углерода и кислорода, выполненные диссертантом по методике, изложенной в специальной главе. Всего осуществлено более 1000 изотопных определений углерода и кислорода (576 образцов), которые представлены в приложении к диссерта-
щи. Коллекция каменного материала, подвергшаяся изотопным определениям, накоплена в лаборатории литогидрогеохимии ИГГиГ АНБ и состояла из образцов карбонатных пород и минералов, отобранных из керна более 100 скважин и карьера Тралово".
Дополнительный, необходимый для работы, фактический материал составили результаты микроскопического, рентгеноспектрального и рентгендифрактометрического анализов, выполненных в лабораториях литогидрогеохимии и физико-химического анализа ШТиГ АНБ.
AnESSiUSLEiSSTS. Основные положения и материалы диссертации, докладывались и обсуждались на II Всесоюзной школе молодых ученых и специалистов по прикладной минералогии (Сочи, 1990), 10-ом изотопно-геохимическом совещании Балтийских стран (Вильнюс, 1993), звседаЕии Белорусского минералогического общества (Минск, 1993). Результаты исследований изложены в 5 опубликованных и 4 сданных в печать научных статьях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, изложенных на 98 страницах машинописного текста, проиллюстрирована 24 рисунками, содергжт 15 таблиц, список литературы из 103 наименований и снабжена приложением, состоящим из 8 таблиц изотопных определений, использованных в работе.
Диссертация выполнена под руководством доктора геолого-мкне-ралогических наук А.А.Махнача (ИГГиГ АНБ), которому актор выражает свое глубокую признательность. Автор благодарен доктору гео-лого-минвралогических наук, профессору В.А.Гриненко (ГЕОХИ РАН), кандидатам геолого-минералогических наук Н.Д.Михайлову и В.М.Ша-мановичу за советы и консультации при обсуждении результатов исследований, члену-корреспонденту АНБ, доктору геолого-минералоги-ческих наук В.А.Кузнецову, доктору геолого-минералогических наук В.Н.Загнитко (ШУЯІ АН Украины), кандидату геолого-минералогических наук В.П.Самодурову, ведущему инженеру В.М.Колковскому за внимание и поддержку при становлении изотопного метода, кандидату геолого-минералогических наук Л.Ф.Гулису за содействие в статистической обработке данных на ЭВМ, а также В.В.Гулис за помощь в оформлении работы.
