Введение к работе
Актуальность работы. Изучение геохимических особенностей черных сланцев представляет значительный научный интерес в связи с тем, что они характеризуются повышенными концентрациями многих редких элементов. К чер-носланцевым толщам приурочены крупные месторождения шунгитов и графитов, фосфора, марганца, серноколчеданных руд, меди, полиметаллов, золота и платиноидов, ванадия и урана. Часть этих руд связана с черными сланцами генетически, часть - парагенетически. Эти связи определяют важное практическое значение геохимического изучения черных сланцев. Среди химических элементов-примесей черных сланцев заметно слабее изучено распределение тех, определение которых требовало применения дорогостоя-щих прецизионных методов. К таким элементам и относятся редкоземельные (РЗЭ) и некоторые другие.
Объект исследований. Изученные черносланцевые отложения входят в состав метаморфических комплексов докембрия и осадочных формаций палеозоя. Палеозойские черные сланцы на Севере Урала и Пай-Хое характерны для выделенных А.И.Елисеевым толеровой и фтанитовой осадочных формаций. Эти формации образовались в краевой зоне геосинклинали на зрелой стадии ее развития и сложены преимущественно углеродистыми кремнистыми и глинистыми сланцами с подчиненным количеством карбонатных пород,, обычно также
угЛерОДИСТЫХ. ПОМИМО Собственно Черных Сланцев (ПОРОД, С Содержанием С0рг
больше 1%) нами изучались также ассоциирующие с ними "неуглеродистые" отложения, в которых содержание органического углерода находится на кларковом уровне.
Основными задачами работы являлись:
надежное определение содержаний редких, в частности редкоземельных элементов в разновозрастных черных сланцах и ассоциирующих с ними породах Севера Урала и Пай-Хоя с целью оценки их регионального геохимического фона (местного кларка);
выяснение роли аллотигенной и аутигенной компоненты пород в балансе элементов-примесей в черных сланцах, а в составе аутигенной фракции - роли органического вещества;
выявление особенностей спектра редкоземельных элементов в черных сланцах, что может иметь индикаторное значение.
Основные защищаемые положения.
-
Содержания лантаноидов в черносланцевых формациях -находятся в основном на кларковом уровне. Повышенные их содержания наблюдаются в тех горизонтах, где заметно влияние продуктов кор выветривания.
-
Главным носителем РЗЭ в черных сланцах является глинистое вещество. Существенную роль в накоплении некоторых РЗЭ играет присутствие фосфатов. Роль органического вещества, как концентратора лантаноидов, весьма незначительна.
-
Европий и церий могут накапливаться в карбонатной фазе черных сланцев и служить индикаторами аноксических фаций накопления углеродистых осадков.
-
Выявленные различия в содержаниях и спектрах РЗЭ в черных сланцах контролируются литологическим составом пород и не обнаруживают ясной связи с возрастом и геоструктурной принадлежностью толщ.
Научная новизна. Впервые оценены средние содержания в черносланцевых формациях Севера Урала и Пай-Хоя восьми редкоземельных элементов (La, Се, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb и Lu) и шести малых и редких элементов - Rb, Cs, Hf, Zr, Sc и Та. Кроме того, получены новые данные о содержаниях Аи, Ад, As, Г.Ь, U, Th, Br, Сг, Со, Ni, Ва и Sr.
Выявлены эмпирические закономерности распределения указанных элементов в черносланцевых отложениях Севера Урала и Пай-Хоя, на основе корреляционного анализа сделаны предположения об их вероятных формах нахождения в черных сланцах.
Практическое значение работы. Результаты исследований значительно дополняют и уточняют характеристики геохимического поля основных стратонов палеозойского разреза Лемвинской зоны Севера Урала и Карской зоны Пай-Хоя. Для РЗЭ геохимический фон в древних и палеозойских черных сланцах установлен впервые.
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы были представлены на научных конференциях: "Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента", Сыктывкар, 1992 г.; "Проблемы геологии Тимано-Североуральского сегмента ли-тосферы", Сыктывкар, 1993 г. Результаты работы вошли составной частью в научный отчет по теме:
"Геохимические особенности черносланцевых формаций Севера Урала и Тима-на", Сыктывкар, 1993 г.
По теме диссертации опубликовано 9 работ.
Фактический материал. Основой для анализа послужила коллекция Я.Э.Юдовича за 1977-1987 г.г.. Она была дополнена автором в процессе полевых исследований черносланцевых толщ Пай-Хоя в 1991 году. В целом было исследовано 58 сборных (составленных из 514 частных) и 29 частных проб. Автором выполнено 87 анализов проб,что составляет около 2350 элементоопределе-ний. При этом анализ сборной пробы позволяет получить сразу среднюю харак-' теристику определенной литостратиграфической единицы разреза.
Аналитические работы выполнены на кафедре ядерной геофизики Санкт-Петербургского университета (инструментальный нейтронно-активационный анализ) и в химико-аналитической лаборатории Института геологии КНЦ УрО РАН (силикатный и карбонатный анализы).
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и содержит 262 страниц текста, включая 35 рисунков и 18 таблиц. Список литературы имеет 160 наименований. В приложение вынесены 10 таблиц.
Работа выполнена под руководством члена-корреспондента АЕН РФ доктора геол.-мин. наук Я.Э.Юдовича и профессора Санкт-Петербургского университета доктора геол.-мин. наук П.А.Ваганова, которым автор выражает свою искреннюю признательность за неоценимую помощь в работе. Кроме того, дружескими советами и консультациями автору постоянно помогали сотрудники лаборатории литологии и геохимии осадочных формаций Института геологии КНЦ УрО РАН: М.П.Кет-рис, доктор геол.-мин. наук А.И.Елисеев, кандидаты геол.-мин. наук И.В.Швецова, А.И.Антошкина, А.А.Беляев и м.н.с. А.В.Мерц. Автор признателен м.н.с. О.С.Мерц за содействие в проведении полевых работ на Пай-Хое. Особую благодарность автор выражает доктору геол.-мин. наук, профессору А.А.Ярошевскому (МГУ), который дал ценные советы по улучшению текста диссертации.
Автор весьма обязан сотрудникам кафедры ядерной геофизики Санкт-Петербургского университета Т.Г.Пшеничновой и И.В.Штангеевой за действенное сотрудничество в проведении аналитических работ, а также персоналу химико-аналитической лаборатории Института геологии КНЦ УрО РАН - Л.М.Бер,
О.В.Кокшаровой, Т.Д.Косаревой, Р.Г.Малыхинои. Автору приятно поблагодарить А.А.Блищик и Г.С.Семенову, оказавших содействие в оформлении работы.
