Содержание к диссертации
Введение
ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БОЛЬШОГО КАВКАЗА ЛИТОЛОГО^АЦИАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ААЛШСКИІ ОТЛОЖЕНИЙ
1. Литологическое описание разрезов
2. Петрографическая характеристика пород
МЕТОДИКА ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ААЛЕНСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ И ВЫДЕЛЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЗОН ДЛЯ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОИСКОВ
1. Макроэлементы
2. Микроэлементы
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ-ИНДИКАТОРОВ В ААЛЕНСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ ВОСТОЧНОГО КАВКАЗА
1. Глинозем.
2. Титан
3. Галлий
4. ІБор
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ДАННЫХ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ААЛЕНСКОГО ПОРОДО-И РУД00ЕРА30ВАНЙЯ
1. Миграция химических элементов в ааленскомосадконакопленш и индикаторы палеогеографических реконструкции
2, Миграция химических элементов при литификации осадочных пород и процессах метаморфизма
ПОИСКОВОЕ ЗНАЧЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ВЫЯВЛЕНИИ ПЛОЩАДЕЙ ДЛЯ ПОСТАНОВКИ ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
- Литологическое описание разрезов
- Макроэлементы
- Глинозем.
- Миграция химических элементов в ааленскомосадконакопленш и индикаторы палеогеографических реконструкции
Введение к работе
Актуальность работы
Б настоящее время пятилетний план развития народного хозяйства Советского Союза на I98I-I085 гг поставленный ХХУІ съездом КПСС ставит перед геологией новые большие задачи в области методов поиска месторождений полезных ископаемых.
Одним из путей повышения эффективности поисково-разведочных работ является разработка новых геохимических критериев и поисковых признаков в перспективных районах страны. В этом аспекте ааленекие отложения Восточного Кавказа давно привлекают внимание геологов в связи с наличием перспективных зон на яолиметаллы.
Выяснение характера миграции элементов в различных стадиях литогенеза в зависимости от первичных геохимических свойств элементов, минералого-химичеокого состава материнских пород, палео-гектояического и палеоклиматического факторов может быть решено при разработки и установлении геохимических индикаторов лородо-и рудообразования. Изучение закономерностей распределения химических элементов в ааленских отложениях способствует востанов-лению первичного распределения их в осадках аалена Восточного Кавказа и характера миграции их в постседимеятационяых процессах.
Установление основных закономерностей распределения химических элементов при ааленском породо- и рудообразовании дает хорошие возможности при оценке перспектив на рудоносности различных участков осадочных толщ исследованного района и сможет сыграть большую роль при постановке геохимических поисков на глубокозалегающие рудные месторождения.
Таким образом, на современном этапе развития науки, изучение геохимических особенностей отдельных стадий литогенеза, вы явление условий образования геохимических аномалии и разработка методов геохимического поиска полезных ископаемых в сланцевой толще является очень актуальной задачей.
Цель и задачи работы - Целью работы явилось изучение закономерностей распределения химических элементов гумидных аалеяских отложений Восточного Кавказа в зависимости от физико-географических, геотектонических и климатических факторов литогенеза, разработка геохимических критериев для восстановления физико-химической среды осадкояакопления и выяснение последующих геохимических переобразований осадочных пород; выяснение вопросов осадочного рудообразования в осадочных толщах аалеяа и наконец разработка геохимических критериев для повышения эффективности поисковых работ на поиски рудное сырье и оценка перспективных зон для постановки разведочных работ.
В задачи исследований, входило: изучение закономерностей распределения химических элементов в диалогических типах пород и в их гранулометрических фракциях аалеяских отложений. влияние различных геологических факторов литогенеза яа распределение и концентрацию химических элементов в аалеяских отложениях. установление индикаторных свойств химических элементов для палеогеографических реконструкций ааленского палеобассейна осадконакоплеяия. выяснение роли метаморфизма и дислокационных переобразований на перераспределение химических элементов. выделение наиболее перспективных площадей для постановки геолого-разведочных работ, разработка геохимических критериев для оценки рудоноснос-ти региона.
Материал и методика исследований. Материалом для исследова- .-- 5 - яия служит 5600 образцов осадочных пород, глиниотых сланцев, алевролитов песчаников, карбонатных конкреций из 16 разрезов Восточного Кавказа. Изучены около 400 фракций алевропесчаников и глинистых пород. Составлены около 380 средних проб и изготовлены около 200 прозрачных шлифов.
Полевые исследования проводились в период I976-1981 гг. в основных разрезах средней юры Восточного Кавказа - по рр.Катех-чай, Курмухчай, Кишчай, Вандамчай,. Военно-грузинская дорога, Андийское Койсу, Аварское Койсу, Кара Койсу, Уллучай, Чмрахчай, Мулебки, Самурчай, Ахтычай, Кизил-Дере, Усухчай. Лабораторные исследования проводились в лаборатории "Металлогения" ИГ АН Азерб. ССР и ПВНБ АН Азерб.ССР и ГЕОХИ АН СССР в период 1977-1983 гг.
Химический состав осадочных пород определено количественно-спектральным методом (бор, галлий, титан, медь, свинец, цинк, кобальт, никель, ванадий, хром, барий, стронций), рентгеноспектральним ( кремний, алюминий, кальций, калий, натрий, титан, железа, марганец, магний, фосфор) и химическим (10 солянокислые вытяжки, 1% уксуснокислые вытяжки) методами. Гранулометрический анализ проведен в 5 литровых стаканах с дистилированяой водой. Минералогический состав изучен в прозрачных шлифах под микроскопом.
Научная новизна. В процессе работы над диссертацией разработан новый метод гранулометрического анализа обеспечивающий разделение более сильно цементированных пород, особенно песчаников древних возрастов.
В ааленских отложениях применено изучение закономерностей распределения химических элементов в литологических типах пород и в их гранулометрических Фракциях, что дало возможность впервые установить зависимости содержаний элементов от фациальной среды осадконакоплеяия, первичного химического состава источников - б - сноса, постседиментационных процессов ааленских отложений Восточной части Большого Кавказа, что использовано для выявления наиболее перспективных зон осадочного рудообразования»
Выявлены индикаторные свойства химических элементов постсе-диментационных процессов в дислокационно-разломных зонах, что дало возможность разработать новый геохимический метод поиска рудных месторождений и перспективных зон рудообразования.
Впервые предложено провести палеогеографические реконструкции по изменению модулей алюминия /гитан, алюминий /галий и титан/ / галий, что дало возможность восстановить первичный состав материнских пород источников сноса по отдельным терригеяно-шне-ралогическим провинциям.
Впервые в ааленских отложениях Восточного Кавказа установлены индикаторные свойства химических элементов при процессах породо- и рудообразования.
Впервые в ааленских отложениях Восточного Кавказа сделана попытка установить относительную степень лигификации по изучению закономерностей распределения химических элементов в лигологи-ческих типах пород и в их гранулометрических фракциях.
Разработан новый геохимический метод поисков колчедаяно-полимегаллических рудных месторождений по химическому составу рудогеяяых элементов в карбонатных конкрециях.
Опробация работы и публикации. Основные положения работы были доложены и обсуждены на Всесоюзных совещаниях "Геохимия платформенных и геосинклияальных осадочных пород и руд фанеро-зойского и верхнелротерозойского возраста" (Москва-1980), "Региональный метаморфизм и метаморФогеное рудообразоваяие" (Винница - 1982, "Осадочные Формации и условия их образования" (Ташкеят-1983), ІУ региональное петрографическое совещание по Кавказу, Крыму и Карпатам ( Нахичевань - 1983), "Исследование и использование глин" (Баку-1983). Отдельные вопросы диссертации обсуадались на семинарах и заседаниях лабораторий "Литология" (1980), "Металлогения" (1982), на общеинститутоком семинаре ИГ АН Азерб.ССР (1982) и СРИ АН Азерб.ССР (1983) и на конференции аспирантов Азербайджана (1982).
Получено одно авторское свидетельство В 977024, по способу разделения сильяоцементированяых алевродесчаников и положительное решение на изобретение по способу геохимического поиска полиметаллических месторождений, опубликованы девять научных статей.
Объем работы. Диссертационная работа общим ооъемом^страяиц, машинописного текста состоит из введения, семи глав и заключения, иллюстрируется 15 графическими приложениями, 17 таблицами и сопровождается 321 библиографическими наименованиями.
Работа выполнена в Институте геологии АН Азерб.ССР и Шекин-ской Зональной научной базе Сектора РИ АН Азерб.ССР.
Поставленные задачи выполнялись под руководством д.г.-м.н. Г.В.МустаФаева и к.г.-м.н. Али-заде. Автор также пользовался консультациями чл.-корр. АН СССР А.Б.Ронова, проф. В.Н.Холодова, акад. АН Азерб.ССР А.Д.Султанова, и Э.Ш.Шихалибейли, проф. С.А.Бек-таши, Н.В.Пашалы, Д.Д.Мазаяовал т.д.
При выполнении диссертационной работы автор пользовался большой поддержкой директора Института геологии АН Азерб.ССР -чл.-корр. АН Азерб.ССР Ак.А.Али-Заде и руководителя СРИ АН Азерб. ССР - д.ф.-м.н. М.Я.Бакирова.
При обработки каменного материала и проведении полевик экспедиционных работ участвовали сотрудники ШЗНБ АН Азерб.ССР. Всем им автор выражает искреяную благодарность.
Автор особо признателен своему учителю проф. Ч.М.Халифа-заде,который в течении последних 10 лет всегда помогал ценными советами.
Литологическое описание разрезов
При изучении разрезов аалепа Восточной части большого Кавказа нами были использованы крупномасштабные геологические карты, а детальное описание пород исследованных разрезов приведены в мяогочиолеяных литолого-стратиграфических работах. Особенно важное место среди них занимают монографии Э.Ш.Шихалибейли /108/, В.Т.Фролова / 97/, Ч.М.Халифа-заде и др. /101/ Д.Д.Мазанова /58/, Г.A.xpaдзe /107/ и др.
В изученных нами разрезах породы нижнего аалеяа наиболее полно представлены в бассейнах реки Мазымчай, Белокаячай, Кур-мухчай, Тфаяской зоны, в среднем течении рек Ахтычаи, Усухчай, Андийское Койсу, Кара Койсу, Уллучай-Дагестана, (рис. 1-4).
Породы верхнего аалеяа были исследованы во всех опробованных (кроме р.Ахтычай) разрезах Восточной части Большого Кавказа.
Ниже приводятся основные характерные черты литолого-минера-логического состава главных разрезов аалеяа, изученных под руководством или с участием автора.
Военно-Грузинская дорога. Сев, Осетинская АССР. Разрез составлен вдоль шоссейной дороги Казбеги-Ордженикид-зе по восточному побережью реки Терек. Опробованы породы только верхнего аалеяа, которые в основном состоят из чередований темных, темно-серых, тонкослоистых глинистых сланцев (0,1-1,5м), темяосерых мелкозернистых, расслаяцованных алевролитов (0,05-0,15 м) и редких прослоек серого, темно-серого, разяозернистого песчаника (0,05-0,30 м). Б составе разреза глинистые разности составляют почти 90-95 общего объема, а алевролиты и песчаники 5-10%.
По данным Г.А.Чихрадзе /107/, глинистые сланцы относятся к гидроолюдйстым разностям с низким содержанием монтмориллонита и каолинита. В составе их иногда отмечаются конкреции размером 5-15 см в диаметре глшшсго-карбояагового состава и часто с пиритовым ядром.
Песчаники и алевролиты характеризуются относительно хорошей отсортированноегью. Последнее сказывается в олигомиктовом минеральном составе, более равномерно-зернистой, псаммитовой текстуре. Породы представлены в основном зернами кварца» полевых шпатов, обломками глинистых пород и второстепенными минералами, такими как пирит, гидроокислы, железа, сидерит, биотит, мусковит, хлорит, роговая обманка, циркон, турмалин, углистое вещество и т.д. Мощность изученного разреза составляет около - 400 м.
Разрез снят вдоль шоссейной дороги Пасанаури-Казбеги по западному берегу реки Арагви и охватывает ритмичное чередоваяже глинистых сланцев с маломощными алевролитами и редкими прослойкам песчаников. Глинистые сланцы темные, почти черные, более мета-морфизованные, чем в северном разрезе из Сев, Осетинской АССР. Тонкослоистые глинистые сланцы отличаются относительно большой плотностью, легко колются на пластинки.
Макроэлементы
Документация обнажений выполнялись следующим образом:
Обнажение точно привязывалось к карте и обозначалось на ней точкой с соответствующим номером.
Указывается размер и тип обнажения.
При помощи горного компаса замерялись элементы залегания пород полученные результаты наносились на карту и записывались в полевую книжку.
Образцы пород были отобраны штуфним способом, т.е. отбирались отдельные куски породы массой 0,5-2 кг.
Средние пробы проводились по методике А.Б.Ронова и В.М.Ра-тынского / 75 / пропорционально массам начальных образцов.
Образцы пород измельчались щековыми дробилками до размера -5 мм и далее нотрателями до - 0,15 - 0,07 мм. При дроблении также использовались ручные чугунные ступки. После измельчения породы полученная масса тщательно перемешивалась до получения однородной массы.
Использованы геологические карты масштаба 1:25000 по всей изученной территории.
Проведены литолого-стратиграфические исследования, в основном полевых условиях: описаны ааленские отложения по долинам рек или по хребтовым частям гор, вкрест простирания толщ. Обращено внимание на изучение литологических типов пород, их чередование и выделению пачек, слоев и толщ. Далее были сопоставлены лито-лого-минералогические элементы описанных разрезов. При этом большое внимание уделено морфологическим формам, на минеральные включения, конкреции, линзы, акцессорные минералы, распределение глинистых минералов и карбонатов. На северном склоне было обращено внимание на угленосность и конкрециояость.
Дяя изучения палеогеографических задач по аалеяским отложениям Восточного Кавказа была использована фациальяая карта по Б.Т.Фролову /97/. Гидродинамические факторы среды осадкояакопле-ния были восстановлены по типам слоистости, взаимоотношениям косых серий, характером распределения обломочного материала. Изучение различных знаков борозд струй течения, следов организмов дала нам возможность охарактеризовать динамические и биологические условия осадкояакоплеяия.
В результате обобщения имеющихся литературных и собственных данных составлены геохимические критерии определения фациальных условий ж палеогеографической обстановки, где особое место занимают определение содержания карбонатов, аутигенных форм железа, содержаний глинистых минералов, макро- и микроэлементов. Самое важное место было уделено к таким элементам как бор, галлий, титан, алюминий.
Минералогическое изучение шлифов (около 200 шт) проведено под микроскопом МИН-8. Разделение тяжелых минералов осуществлялось в бромоформе с удельным весом 2,85 г/см3 в форфоровых чашках (0,10-0,25 мм фракция) и в жидкости Туле с удельным весом (2,88 г/см3) - (на центрифуге).
Рентгеноспектральний анализ средних проб изготовленных из 540 образцов проводился на рентгеяофяуоремцентном анализаторе УРА-2 фирмы "Карл Цейсе Йена" (ГДР) в Институте геологии АН Азерб.ССР. Определялось содержания кремнезема, глинозема, окислов титана, железа, марганца, магния, калия, кальция, натрия, фосфора.
Глинозем
Ниже приводится оодержание глинозема в средних пробах глинистых сланцах, алевролитов, песчаников по результатам рентген-спектрального анализа и по IQ& НС# вытяжкам (таблицы № %)
Полученные средние содержания глинозема в глинистых сланцах ближе к цифрам приводимых А.П.Виноградовым / 26 / ( 19,30 %) и значительно выше приводимых К.Турекяном и К.Ведеполем / 120 / (14,80 %).
На фоне меняющихся фациальных условий осадконакодления ааленского бассейна концентрация глинозема в глинистых сланцах изученного района изменяется несущественно. Отмечается лишь небольшое увеличение глинозема от прибрежных фаций к глубоководной. Как указывают авторы /45, 52, 71/ определенную роль в миграции и концентрировании глинозема играют процессы адсорбции, комплек-оообразования и т.д. Кроме того, одним из главных факторов остается механическая дезинтеграция минеральных зерен при седи-ментогенезе. Исходя из этого можно было ожидать существенного обогащения глиноземом по мере приближения к центральным зонам бассейна / 54 /. В таком случае увеличение содержания глинозема, вероятно, происходило бы только за счет наиболее тонкой части глинистых минералов, освобожденных от частиц кварца и других тяжелых минералов. Но, в отличии от платформенных условий / 63, 77, 78 /, такое резкое накопление глинозема в геосинклинальных отложениях не наблюдается.
В алевролитах содержание глинозема изменяется от 14,811 ( р. Военно-Грузинская дорога) до 17,87 (р.Мазымчай) и эти минимальные и максимальные содержания глинозема отмечены в алевролитах из глубоководной фации. В алевролитах мелководных и прибрежных зон глинозем распределяется почти равномерно.
В песчаниках содержание глинозема колеблется в широком интервале от 5,26$ до 15, 69 » Распределение глинозема в них совершенно не зависит от фациальяого типа, что вероятно, связано с составом привнесенных материалов из источника сноса.
Кроме того, изучение распределение глинозема в различных диалогических типах пород аалена Восточной части Большого Кавказа показало,что содержание глинозема отглинистых сланцев к песчаникам значительно уменьшается. Однако, в литлогических разностях пород Аварское Койсу содержание глинозема изменяется незначительно.
Данные глинозема по 10 НС вытяжкам в основном характеризуют содержание гидрогенной части и частично глинозема из тер-ригенных алюмосликатов / 61 /. Определимая часть глинозема служит для уточнения содержания наиболее подвижной части его в породах и в гранулометрических фракциях, которая в благоприятных физико-химических условиях может перераспределяться в постсе-диментационных стадиях литогенеза.
В глинистых сланцах от прибрежной фациальной зоны р.%рах-чай) к глубоководной (р.Мазымчай) отмечается наибольшее уменьшение содержание глинозема.
В алевролитах (кроме р.Чирахчай) прибрежной зоны содержание глинозема остается почти не изменным и для определения их характерных геохимических особенностей мы пользовались распределением его во фракциях,
Миграция химических элементов в ааленскомосадконакопленш и индикаторы палеогеографических реконструкции
При рассмотрении вопросов поведения химических элементов в зависимости от фациальных условий седимеятогеяеза нам представляется важным рассмотреть основные предпосылки, определяющие специфику условий образования осадочного материала, миграцию и накопление химических элементов.
В таблице № 12 приводятся значения отношений содержания изученных элементов в глинистых сланцах и песчаниках аалена» а также данные отношений по кларковым концентрациям элементов по К.Турекяну и К.Ведеполью /120/.
Полученные результаты дали возможность сделать следующие выводы:
Значение отношений кремнезема в глинистый сланец / песчаник, в отложениях аалена Восточной части Большого Кавказа близкое единице указывает на большую роль терригенных обломков ж слабую дифференциацию кремнезема в геосинклинальных условиях гумидяого ааленокого палеобассейна.
Наиболее близкое значение отношений к среднему характерно отложениям участка реки Чирахчаи, что вероятно указывает на относительно большие расстояния источника питания более равнинной поверхности районов, пролегающих по пути привноса выветренного материала.
Существенное отличие отношений кремнезема глинистых сланцев к кремнезему песчаников установлено по разрезам северной части ааленокого палеобассейна (от р. Кара Койсу - до р.Военно-Груз. дороги в Сев. Осет, АССР) и южной части (р.Вандамчай - до Военно-Груз. дороги Груз.ССР). Если в первых разрезах значение отношений в большинство случаев больше единицы, то в южных разрезах» наоборот, наблюдаются отношения близкие к кларковым значениям.
Отношения глинозема подобно данным по кремнезему не проявили заметной зависимости от фациальных типов ааленокого седимен-тогенеза. Как видно из таблицы № II, модули по глинозему в разрезах северного участка исследованного района, по сравнению о модуля глинозема из разрезов южной части, имеют более высокие значения. Интересно отметить, что эти отношения по данным средних содержаний равно 3,20 /49,120/ тогда как в южных разрезах, оно значительно меньше, чем среднее.
Сходную картину имеют значения отношений ТІ 0г которые еще более увеличиваются в северных разрезах изученного района. Этот факт свидетельствует об усилении механической дифференциации, что более наглядно видно из данных отношений, составляющих ряд : кремнезем - глинозем - титан.
