Пермская активизация флюидогидротермального процесса в среднем Предуралье Курочкин, Вячеслав Юрьевич

Введение к работе

Актуальность работы. Находки в нижнепермских образованиях Среднего Предуралья проявлений стронция, бария, железа, меди, золота и других ценных в промышленном отношении элементов, наличие здесь грандиозных по своим масштабам месторождений калийно-магниевых и натриевых хлоридных солей определяет необходимость дальнейшего геолого-генетического изучения нижнепермских образований и закономерностей размещения в них полезных ископаемых. Происхождение нижнепермских карбонатных, силикатных, сульфатных, хлоридных образований региона большинство геологов рассматривает с физико-географических позиций, и связывает с терригенно-биогенно-хемогенным осадкообразованием в осо-лоняющихся в условиях аридного климата морских бассейнах. Между тем, имеется целый ряд фактов, находящихся в противоречии с традиционными взглядами и указывающих на существенную роль эндогенных флюидов в их формировании и на развитие в раннепермскую эпоху флюидогидротермального процесса. Под флюидогидротермальным нами понимается процесс эволюционного поступления и последующего фракционирования мантийных флюидов, ведущий к образованию в земной коре и на ее поверхности веществ в любых агрегатных -состояниях. Продуктами флюидогидротермального процесса могут быть горные породы, подземные и поверхностные воды, нефть, газы земной коры и атмосферы. Впервые на роль флюидов в .происхождении рассольных вод, минеральных солей, рудных полезных ископаемых Предуралья указал Н.Д.Буданов (1970, 1972, 1982, 1985). Наличие гидротермальной минерализации в нижнепермских карбонатных образованиях Уфимского вала установлено при геологопоисковых работах В.В.Болотовым, М.И.Денисовым и др. (1975, 1984).

Актуальность работы также связана с необходимостью расширения использования минеральных вод региона в лечебной практике. Их формирование, как показали работы последних лет (Попов, 1985, 1987), также во мнргом определяется процессами раннепермского времени.

Цель работы- выяснение генезиса и механизма формирования нижнепермских карбонатных, силикатных, сульфатных и хлоридных образований Среднего Предуралья в связи с выявлением перспектив поиска месторождений полезных ископаемых.

Задачи исследований: I) оценка геотектонического развития региона в пермский и предшествующие периоды.

Определение возраста и тенденций активизации глубинных разломов в пермский период; 2) изучение изменения в пространстве и во времени вещественного состава, текстурно-структурных особенностей нижнєпермских карбонатных, силикатных, сульфатных и хлоридных образований, приуроченных к зонам глубинных разломов в районах Уфимского вала, Юрюзано-Сылвинской и Соликамской впадин, анализ их тектонической и палеогеографической позиции; 3) поиск геологических и физико-химических критериев, позЕолязздих устанавливать условия Армирования минеральных парагенезисов и изменение их состава во времени и в пространстве; 4) изучение закономерностей в развитии флзэидогидроториального процесса, разработка его геологической и физико-химической модели; 5) разработка принципов поиска полезных ископаемых флюидогЕДротермального генезиса, выявление перспектив их находцения в регионе.

Фактическая основа работы. Основой диссертации послужили результаты 6-летних исследований автора. За это время изучены нижнепермские образования Уфимского вала, Юрюзано-Сылвинской и Соликамской впадин. Особое внимание при полевых работах уделялось ниннепермским образованиям, приуроченным к зонам глубинных разломов. Автором изучено более 60 опорных обложений , отобрано около 320 образцов и проб для различных видов аналиеа, проведено их предварительное мннералого-петрографичес-кое исследование. В Центральной лаборатории ИГО "Уралгеология" выполнено 112 рентгеноструктурных, 56 шшералогических-шлиховых, 20 химических и 147 спектральных анализов, описано 40 шлифов. Особое значение при изучении нижнепермских образований придавалось детальным исследованиям изменения их вещественного состава, текстурно-структурных особенностей по разрезу и в плане. Кроме того, детально проанализировано более 400 полных химических анализов подземных вод региона. їактичєской основой работы также явился обширный литературный и фондовый материал по геологии, геохимии и гидрогеологии Среднего Предуралья.

Работа выполнялась по основному плану НИР Свердловского НИИ курортологии и физиотерапии (тема И 008.02., & государственной регистрации 01.86.0099885) и в соответствии с общесоюзной НТП 0.69.10. "Профилактика заболеваний населения" (шифр задания 05.0І.02Н), с программой АН СССР по важнейшим фундаментальным проблемам на 1976-1990 гг. "Научные основы сохранения и улучшения окружающей природной среда и рационального использования природных ресурсов".

рактер данного процесса и его зависимость от геотектонического режима земной коры.

Основные защищаемые положения.

1. Активизация геотектонических процессов в раннепермскую эпоху в Среднем Предуралье создала условия для развития флхщдо-гидротермального процесса, образования карбонатитов и парагене-тически связанных с ними силикатных, гипс-ангидритовых и хлорид-ных натриевых и калийно-магниевых пород.

2. Вещественный состав флюидогидротермальных образований обусловлен стадией в эволюционном развитии процесса, геотектоническим режимом рифтовых зон, ориентацией глубинных разломов в пространство, палеогеографическими условиями территории и удаленностью участков кристаллизации от питапцей зоны.

3. Установление закономерностей в развитии флшдогидротер-мального процесса позволяет выработать основные методические принципы оценки перспективы поиска полезных ископаемых в Среднем Предуралье.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Выявленные закономерности развития флюидогидротермального процесса в Среднем Предуралье, разработанный термодинамический подход к оценке последовательности кристаллизации минералов в парагенезисах, позволили выработать основные методические принципы поиска полезных ископаемых флюидогидротермального генезиса и выделить в изученном регионе районы и объекты перспективные на поиски стронция, бария, фтора, железа, меди, золота, серебра, редкоземельных и других элементов. Результаты работы переданы в ИГО "Уралгеоло-гия" и рекомендуются к использованию в Пермской геологоразведочной экспедиции при постановке поисковых работ в регионе.

Изучение подземных вод позволило разработать рекомендации по развитию курортно-санаторной сети региона. Данные рекомендации являются составной частью методических рекомендаций: "Рациональное использование природных лечебных ресурсов регионов Урала, Западной Сибири, Кавказских минеральных вод, Б.Сочи" и согласно плана Министерства здравоохранения РСЇСР будут изданы в 1990 г. По результатам изучения митральных вод также даны заключения -рекомендации для ряда лечебно-профилактических учреждений региона.

Методы исследований. І) Анализ и обобщение материалов по тектонике, петрографии, минералогии, геохимии, стратиграфии и гидрогеологии. 2) Структурно-кинематический метод определения возраста разрывных нарушении (Плюснин, 1932, 1985) и другие тектонические методы. 3) Геологические экспедиционные работы по выяснения закономерностей размещения и формирования ше-непермских образовании. 4) Анализ геологических наблюдений по последовательностям кристаллизации минералов и их сопоставление с распределением термодинамических свойств минералов, с данными экспериментальных исследований и термодинамических расчетов. 5) Пространственно-временный анализ закономерностей распределения ниинепермских образований. 6) Геологическое и физико-химическое моделирование флшдогкдротермального процесса.

Научная новизна.

1. Установлена принадлежность карбонатных образований дивышской свиты саргинско-саранинского горизонта артинского яруса рифтовой зоны Уфимского вала к карбонатитам качала хлорит-серпцит-анкеритовой фации карбокатитообразоЕания, а карбонатных образований филипповского и иренского горизонтов куіігурского яруса рифтовых зон Уфимского вала и Солш-лмской впадины к карбонатитам середины и конца указанной фации. Установлена тесная парагенатическая связь с карбонатитамп образования силикатных, гилсангидритовых и хлорпдных пород.

2. Установлена возможность применения стандартных величин свободной знергии образования, энтальпии, энтропии для объяснения последовательностей кристаллизации минералов в парагенези-сах, анализа условий их формирования и прогноза нахождения минеральных образований, пмещих практическую ценность. Показана возлюдность применения данных величин для анализа условий и последовательностей поступления по глубинным разломам газов флюида.

3. На основе анализа физнко-хшических соотношений флюида и внесшей среда, выявлены последовательности кристаллизации мп-норалов по флюидному потоку в подводных условиях. На примере солей Борхпокамского месторождения установлен механизм флюпдо-гидротермального минералообразования, позволящий объяснить различные типы соляного разреза и закономерности распространения солей.

4. Разработана геологическая и физико-химическая модель флшдогидротермального процесса, установлен эволюционный х.і-

Апробация работы и публикации.

Основные положения работы докладывались на Всесоюзном минералогическом съезде (Ленинград, 1987); на региональном инженерно-геологическом семинаре (Пермь, 1986); на научно-практической конференции по минеральным водам Урала (Свердловск, 1987); на Всероссийской конференции по использованию в лечебных целях природных факторов (Махачкала, 1988); на ежегодных отчетных конференциях Пермского государственного университета и Свердловского НИИ курортологии и физиотерапии (1986-1989).

Личные материалы и результаты по теме диссертации изложены в 8 опубликованных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения и списка литературы. В соответствии с рассматриваемыми вопросами два основных раздела работы подразделены на четыре главы. Общий объем работы составляет 252 страницы, в том числе 147 страниц машинописного текста, 29 рисунков, 22 таблицы. Список литературы включает 249 наименований, в том числе 14 на иностранных языках.