Введение Актуальность темы. Традиционно геохимические данные активно используются при

Введение
Введение
Актуальность темы. Традиционно геохимические данные активно используются при
выявлении 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, глубину палеобассейна, 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.Ф.Геккером,
Д.В.Обручевым, 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 минерЕгенагаеской течки 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
4
данный район эталонным при характеристике песчаных пород девонского возраста на
северо-западе Восточно-Европейской платформы.
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; 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.. В
полевых условиях были описаны опорные разрезы трех структурно-фациальных зон
(Псковско-Демянской (ПД), Маловишерской (MB) и Западно-Вологодской (ЗВ)) по рекам
Оредеж, Луга, Мета, Плюсса, Ловать, Паша, Оять, Сясь и Свирь, на Андомской горе и в
карьерах у посПечоры и Новинка. Была собрана представительная коллекция образцов
песчаных пород (более 1000 шт.); 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 образцов; 2) определение карбопатности пород
методом растворения - 40 образцов; 3) отмучивание глинистой составляющей песчаников
- 55 образца; 4) петрографическое изучение более 300 шлифов; 5) исследование
минералогических типов кварца (20 образцов) и глауконита (5 проб); 6)
полуколичественный спектральный анализ — 600 образцов; 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 проб проводилось вьщеление карбонатного (45 проб) и кремнистого (5 проб)
цемента; 10) рентгенофазовый анализ цемента песчаников - 27 образцов и глин -17
образцов; 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) фотодокументация
шлифов - 160 шт. Полученные данные обрабатывались с помощью методов
математической статистики с использованием программ Excel 9.O. и Statistica 5.O.
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 определении качества подземных вод.
Результаты исследований используются в курсах лекций «Геохимия осадочного чехла
Русской платформы», «Геохимические индикаторы природных процессов», «Поисковая
геохимия» в СПбГУ и РГПУ им. А.И.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 работах (6 статей и б тезисов).
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав,
заключения и списка литературы (169 наименований), содержит 251 страницу текста, 71
рисунок и 20 таблиц, а также приложение (11 таблиц и 41 рисунок).
В первой главе приведены данные об истории исследований отложений ГДП и участках
проведения полевых работ. Описаны методы полевых и лабораторных исследований
песчаных пород. Во второй главе рассмотрены основные структурно-геологические
особенности района, стратиграфия девонских отложений и связанный с ними комплекс
полезных ископаемых. Приводятся данные о тектоническом строении региона, основных
структурно-формационных комплексах и проявлениях магматизма. В третьей главе
описаны текстурно-структурные особенности пород, минеральный состав обломков и
цемента, их взаимоотношения и последовательность минералообразованяя. На основе
базовых источников литолого-фациального анализа делаются выводы о генезисе пород.
Четвертая глава посвящена изложению основных материалов по геохимии пород.
Приводятся результаты анализа, распределения химических элементов в песчаниках и их
цементе в зависимости от минерального состава, возраста, территориального положения и
чфациальной принадлежности отложений. В пятой главе на основе геохимических данных
проводится анализ условий осадконакопления в девонском палеобассейне, оценивается
глубина, соленость вод, скорость осадконакопления и степень проявления осадочной
дифференциации. Описывается состав пород, климат и условия выветривания в области
палеосуши.
Благодарности. Профессор В.Н.Шванов инициировал начало вещественного изучения
девонских отложений ГДП. Выполнение этой работы было бы невозможно без
всесторонней поддержки со стороны научного руководителя проф. Е.Г.Пановой. Следует
поблагодарить проф. В.В.Гавриленко и проф. О.И.Супруненко за ценные советы и
содействие в выполнении лабораторных исследований.
Автор сердечно благодарит доцента С.М.Снигиревского (СПбГУ) и М.Ю.Никитина
(РГПУ им. А.И.Герцина) совместно с которыми, удалось посетить удаленные и
труднодоступные разрезы на востоке Главного девонского поля, а также студентов,
которые в разные годы участвовали в полевых работах А.А.Лапшина, В.В.Абросимова,
О.М.Богданову, А.В.Кирсанова, И.А.Дмитриева, М.Н.Хорошкееву (СПбГУ);
СМХильдина, В.Е.Маркова и СВ.Ермохина (РГПУ им.А.И.Герцена).
Глубокую благодарность автор выражает сотрудникам минералогической лаборатории
ИГГД Г.В.Платоновой и Л. А.Ивановой за техническую поддержку оказанную в
выделении цемента пород, а также начальнику лаборатории пробоподготовки ВСЕГЕИ
Н.П.Баландиной за помощь в реализации методики выделении цемента пород. Большое
содействие автор получил от АЛЛСазака (ВСЕГЕИ), Л-АЛимохиной, И.И.Храмцовой,
В.А.Кузнецова (СПбГУ).
В разное время автор пользовался консультациями Э.Ю.Саммета (ПКГЭ), А.М.Ахмедова,
В.Р.Вербицкого, В.А.Крупеника (ВСЕГЕИ), Г.Н.Гончарова (СПбГУ), которым он
выражает глубокую благодарность.
Работа выполнена при поддержке ФЦП «Интеграция», проект МО 241 (1998-2001).
Особую признательность автор выражает Ю.СЕнгалычеву за понимание и всестороннюю
поддержку полевых и лабораторных исследований.
Защищаемые положения. 1. Песчаные породы восточной части Главного девонского поля
сформировались за счет переотложения материала кор выветривания южного склона
Балтийского щита и отличаются от среднего состава песчаных пород Русской плиты. Их
геохимическая специализация выражается в повышенном содержании БЮг, Zr, Си, что
определяется составом пород области палеосуши и особенностями их выветривания. 2.
Песчаные породы сформировались в мелководной зоне палеобассейна, тяготеющей к
области сноса, где господствовали разнообразные прибрежно-морские, шельфовые и
дельтовые фациальные обстановки, геохимическими показателями которых являются
Fe/Mn, Sr/Ba и Ce/Y отношения. 3. В песчаных породах на востоке Главного девонского
поля распространены глинистый, железистый, карбонатный и кремнистый цемент,
каждый из которых имеет несколько структурно-текстурных и минеральных
разновидностей и свою геохимическую специализацию. Минералого-геохимические
особенности состава глинистого и железистого (пленочного) цемента позволяют
диагностировать скорости седиментации, климатические условия в области палеосуши и
изменение относительной палеосолености вод.
Глава 1. История изучения и методы исследования
1.1. Изученность района
Исследование девонских отложений было начато в первой половине 19-го столетия.
Девонский возраст пород был установлен Л.Бухом, Э.Эйхвальдом и Г.Гельмерсеном в
1840-1841 годах. Первое стратиграфическое расчленение системы было произведено
Х.Пандером, выделившим по литологическим признакам три яруса: нижний и верхний
песчаниковые и средний - известняковый. Начало детального палеонтологического
изучения девона Русской платформы положили работы П.Н.Венюкова, Ф.Н.Чернышева,
Н.М.Васильевского в 80-90-х годах 19-го и начале 20 века.
Основы современного расчленения отложений Главного девонского поля (ГДП)
разработаны Р.Ф.Геккером и Д.В.Обручевым и в более позднее время Э.Ю.Самметом и
В.С.Сорокиным. Впервые детальное изучение разрезов в пределах всего региона, было
произведено литологической партией Ленинградского геологического треста под
руководством Р.Ф.Геккера в течение трех лет (1929-1931). В результате исследований был
составлен сводный профиль через верхнедевонские отложения восточной половины
Главного поля, в котором отражено замещение в направлении на северо-восток
карбонатных отложений песчано-глинистыми. Большинство материала обобщено в
коллективной монографии «Отложения Главного девонского поля» (Геккер и др., 1932,
1935).
Первая унифицированная схема стратиграфии девонских отложений северо-запада
Русской платформы была принята в 1951 году. В её основу, которой была положена схема
Р.Ф.Геккера и Д.В.Обручева, дополненная Н.М.Музыченко. В конце 40-50-х годов
В.А.Селиванова при геологическом картировании девонских отложений в пределах
Главного поля расчленила весь разрез, опираясь преимущественно на литологические
данные. Л.СПетровым были обобщены имеющиеся к тому времени материалы,
позволившие ему провести сопоставление отложений восточной части ГДП с
одновозрастными образованиями развитыми на территории Центрального девонского
поля и Прибалтики (Петров, 1953,1956). Были составлены литолого-палеогеографические
карты восточной половины Главного девонского поля, ставшие составной частью атласа
литолого-палеогеографических карт для территории СССР и сопредельных стран
(Атлас..., 1953).
Необходимо отметить большой вклад, внесенный работами "Девонской партии" (СЗГТУ)
под руководством Э.Ю.Саммета (Саммет, Юдина и др., 1963-67). Региональные
исследования касались многочисленных вопросов: стратиграфии, палеонтологии,
минералогии, геохимии и геологического строения территории. Проводились детальные
описания разрезов, фаунистических комплексов, минерального состава отложений; для
песчаных пород изучалось минеральное разнообразие легкой и тяжелой фракции.
Геохимическая характеристика отложений проводилась на основе силикатных и
полуколичественных спектральных анализов, выполненных для всех пород разреза, в
связи, с чем доля охарактеризованных песчаных отложений была не столь значительна. К
сожалению, результаты исследований не опубликованы в широкой печати и находятся
преимущественно в фондах.
В геолого-съемочных отчетах, посвященных изучению территории, как правило,
присутствует ограниченное количество данных о вещественном составе песчаных
отложений, в единичных случаях приводятся результаты полного силикатного
химического анализа. Большинство фондовых работ ограничивается
полуколичественньгм спектральным анализом. Однако их сопоставление затруднено из-за
выполнения анализов в разное время в различных лабораториях.
Часть материалов по геологии девонских отложений региона посвящена выявлению и
оценке фосфатоносности отложений (Куршс, 1968, 1975; Саммет, 1980). На территории
ГДП и соседних областей проводились поисковые тематические работы на уран, марганец
и молибден-свинцовую минерализацию (Ловатская и Печорская площадь) (Куршс,
Саммет, 1981; Федоренко, Менакер, 1970,1971,1977).
Литолого-фациальное и литолого-палеогеографические исследования Русской платформы
и ее северо-западной части было проведено рядом геологов в 60-70* годах прошлого века
(Ратеев, Тихомиров 1961; Ронов, Михайловская, Солодкова, 1963; Ронов, Мигдисова 1970;
Обручев, 1972; и др.).
Данные по текстурно-структурным особенностям песчаных пород можно встретить в ряде
отчетов и в немногочисленных опубликованных работах Л.Б.Рухина (1964, 1948, 1949), и
ЮЛ. Жемчужникова (1940), Д.В. Обручева (1940), М.Ф. Хашовой (1949),
М.М.Толстихиной (1949) и М.Ф. Филлиповой (1934).
В конце 40-х годов были заложены основы литологического изучения девонских
терригенных толщ. Тогда Л.Б.Рухиным впервые было обращено внимание на цикличное
строение девонских отложений и отмечены некоторые общие черты красноцветной
седиментации. Л.Б.Рухин в своих работах 1946-49х годов дал дробное литологическое
описание разреза среднего девона, в основу расчленения которого им была положена
цикличность отложений. Хорошо изучены отложения верхов среднего девона, с которыми
связаны месторождения стекольных и формовочных песков на исследуемой территории,
так и Латвии (Цехомский, Карстенс, 1982).
Данные по стратиграфии, литологии и палеогеографии девона в пределах западной части
Главного девонского поля можно найти в работах В.С.Сорокина и его коллег (Сарокин,
1972, 1978; Сорокин, Лярская, и др., 1981). Детально исследованы фаунистические
комплексы, представленные преимущественно ихтиофауной (Марк, Тамме, 1964;
Обручев, Марк-Курик, 1965; Лярская, 1974, 1981). Широко известны работы, касающиеся
нижней терригенной толщи (средний девон - нижний фран) (Вийдинг, 1964; Вийдинг и
др., 1983; и др.). Они посвящены изучению минерального состава отложений и
терригенно-минералогической зональности.
Крупным обобщением являются две монографии В.М.Куршса (1975; 1992). посвященные
геологии, минералогии и генезису девонских терригенных отложений нижней
терригенной толщи западной части ГДП и ограничиваются на востоке разрезами в
низовьях р.Луги.
В соседней Республике Беларусь девонские отложения изучены лучше (Бордон, 1976,
1977; Махнач, 1980). Многочисленные исследования литологии и геохимии осадочных
образований девона проводились на основании изучения материала скважин.
Широко известна серия публикаций по геохимии осадочных пород чехла Русской плиты
(Ронов, Мигдисов, Хане, 1990, 1995, Ронов, Мигдисов, 1996, 1970; и др.), которые
базируются на анализе состава усредненных сложно смешанных проб. Это позволило
авторам выполнить сопоставление осадочных пород Русской платформы с составом
аналогичных пород других платформ мира и представить разрез этого региона не только
как «литотип», но и как «хемотип» древних платформ Лавразии. Однако
систематического изучения геохимических особенностей песчаных пород ГДП не
проводилось.
1.2. Методы полевых и лабораторных исследований
За период с 1999-2005 г. были организованы сплавы по рекам Оредеж, Луга, Плюсса,
Мета, Паша, Оять, Ловать для изучения обнажений вскрытых в береговых обрывах. Кроме
того, наблюдения проводились в ряде карьеров Ленинградской и Псковской области, а
также на опорных обнажениях на реке Сясь, Свирь и на Андомской горе. Весь каменный
материал отбирался одной исследовательской группой по единой схеме и в относительно
\г.
короткий период времени. Данные по характеристике скважин приводятся по фондовым и
опубликованным данным.
Объектом моих исследований явились песчаные породы; глины и карбонатолиты
изучались другими авторами. Выбор участков полевых исследований был продиктован
количеством естественных обнажений и степенью их представительности. Ряд полигонов
был намеренно выбран в областях развития одновозрастных образований с целью
прослеживания их пространственной изменчивости (рис.1).
Для выявления геохимических особенностей пород необходимо провести их детальное
литологическое изучение, выявить текстуры и структуры песчаников, определить их
минеральный и химических состав, провести сопоставление и корреляцию разрезов.
В среднем и верхнем течении р.Оредеж в Ленинградской области пересекает отложения
среднего девона (арукюлаская и оредежская свиты). В нижнем течении наблюдались
выходы ям-тесовской свиты верхнего девона. Наиболее крупные обнажения встречены в
верхнем течении, где они представлены красноцветными песчаными отложениями
арукюлаской свиты. Местами река протекает в глубокой каньонообразной долине, борта
которой сложены девонскими красноцветами. Береговые обнажения исследованы от
пос.Сиверская до пос.Усадище. В карьере по добычи кварцевого формовочного песка у
посНовинка (Ленинградская область) был изучен разреза одновозрастных отложений
арукюлаской свиты.
В обнажениях на р.Луге наблюдаются выходы отложений среднего девона, которые
являются возрастными налогами пород рассмотренных на реке Оредеж. Обнажения
наблюдались нами от пос.Толмачево до пос.Бол. Сабек. В низовьях Луги и ее притоков
вскрываются нижележащие отложения наровского горизонта и ордовикские известняки.
На р.Плюссе, протекающей в Псковской области, среднедевонские отложения
представлены красноцветными песчаниками с прослоями глин и мергелей. В береговых
обрывах река вскрывает среднедевонские отложения (арукюлаская свита), наблюдаемые
по р.Оредеж и Луга - это третье пересечение полосы развития среднедевонских
отложений. Естественные обнажения изучались от посЛяды до пос.Чернево.
Обнажения по р.Мсте в Новгородской области были исследованы от города Боровичи до
посНовосельцы. На данном отрезке река вскрывает разрез фаменского и франского ярусов
верхнего девона.
По берегам р.Сясь на востоке Ленинградской области исследованы обнажения у
посЯхново, Юхора и Прокшиницы и по берегам р.Кусеги. Большая часть разреза в
Санкт-Петербург 12
Рис. 1. Схема расположения участков полевых исследований. 1 - р.Оредеж, 2 - рЛуга, 3 р.Плюсса, 4 - р.Мста (верхнее течение). 5 - рЛовать. 6 - р.Сясь, 7 - Андомская гора, 8 р.Оять, 9 - р.Паша, 10 - р.Свирь, 11 - р.Мста (нижнее течение), 12 - карьер у пос.Новинка,
13 - карьер у пос.Печоры. Пунктиром показана граница распространения девонских
отложений, штрих пунктиром обозначена Гранина развития перекрывающих
каменноугольных отложений.
верхнем и среднем течении реки Сясь представлена карбонатными отложениями среднего
франа. Песчаные и песчано-глинистые отложения имеют резко подчиненное значение.
В северо-восточной части Главного девонского поля в пределах Вологодской области на
Аидомской горе изучен наиболее полный разрез среднефранских отложений. Разрез
представлен песчано-глинистыми разностями, находящимися в дислоцированном
состоянии. На протяжении пяти километров по берегу Онежского озера тянутся высокие
обрывистые склоны, сложенные коренными породами.
На р.Свирь у г.Подпорожье наблюдаются небольшие коренные выходы отложений
франского яруса, представленные пестороцветными песчаниками и глинами.
Коренные выходы отложений верхнего девона по р.Ловать, протекающей по
t
территории Новгородской области были исследованы от г.Великие Луки до посЛяховичи.
Здесь в самом южном участке работ были охарактеризованы стратиграфические уровни,
которые наблюдались в обнажениях по рекам Мета, Сясь, Паша, Оять и на Андомской
горе. Обрывы р.Ловать изобилуют коренными выходами пород. В разрезе широко
представлены песчаники, мергели, глины и смешанные песчано-алевритовые породы, а
также известняки и "рыбные" брекчии. Отложения имеют сложное внутреннее строение,
разнообразную стратификацию, пеструю окраску и частые фациальные переходы.
На р.Оять на участке от пос.Винницы до посАлеховщина, было описано несколько
обнажения верхнедевонских пород значительная часть которых расположена по протокам
реки (р.Шамокша, Шокша и др.). В разрезе преимущественное развитие имеют песчаные
и песчано-глинистые разности. Наиболее представительные выходы пород выявлены
береговых обрывах р.Вилиги у в посАлеховщина. В разрезе широко представлены
песчаники, "рыбные" брекчии и глины.
По р.Паша на участке от пос.Шугозеро до посНиколаевщина наблюдается значительное
количество коренных выходов. В разрезе широко представлены песчаники, глины,
алевролиты, рыбные брекчии, тогда как карбонатные и карбонатно-глинистые породы
имеют подчиненное значение. Данный разрез можно считать наиболее типичным для
верхнедевонских отложений северо-востока Ленинградской области.
Самым западным участком работ является карьер Печорского месторождения глин у
посПечоры в Псковской области. В карьере наблюдаются выходы нижнефранских
отложений: серых глин лютинской свиты и светлоокрашенных песчаников и гравелитов
ям-тесовской свиты.
В ходе полевых работ проводились детальное послойное описание разрезов, зарисовки,
фотодокументация, отбор геохимических проб и образцов. Особое внимание
при характеристике разреза уделялось взаимоотношению песчаных пород с алевритами,
глинами и карбонатолитами.
Большое внимание уделялось анализу текстур песчаных пород, которые несут важную
информацию о динамике среды осадконакопления и характере постседиментационных
преобразований. Путем замеров элементов залегания слойков в косослоистых сериях
определялось положение их в пространстве. По известной методике (Ботвинкина, 1962,
1965; Шванов, 1969; Рухин, 1962; Кутырев, 1968) было выполнено более 1500 замеров.
Корреляция соседних обнажений проводилась на основе комплекса литологических
данных (состав и стратификация отложений, текстурно-структурные особенности пород,
окраска, органические остатки и др.). Геохимическое опробование проводилось таким
образом, чтобы иметь возможность оценить дисперсию состава пород, в связи, с чем
пласты мощностью более 50 см опробовались в трех точках - в основании, в средней и
верхней частях.
Из крупных песчаных пластов, прослеживаемых на значительные расстояния, отбирались
стандартные шлиховые пробы (20 литров), обогащение которых проводилось в полевых
условиях. При описании ряда разрезов (Андомская гора, р.Мста и Ловать) в качестве
дополнительной характеристики пород проводилось определение их радиоактивности.
В ходе лабораторных исследований для выяснения минерального состава пород,
взаимоотношения зерен с цемента и обломков, морфологии обломочных зерен и других
признаков псаммитолитов проводилось рассмотрение и описание пород под
бинокулярном.
По результатам массовых замеров азимутов падения косых слойков была построена общая
карта направления паолеотечений в палеобассейне. Достаточно равномерное
распределение замеров по площади и их количество позволяет не только сравнивать их
между собой, но и определяет главные тенденции переноса обломочного материала.
Структура является одной из важнейших характеристик обломочных пород, поэтому ее
анализу было уделено большое внимание. Исследование структурных особенностей
песчаных пород проводились с использованием гранулометрического анализа на 19 сит.
Всего было проанализировано 180 проб песчаных пород по стандартной схеме (Шванов,
1969; Методы палеогеографических .., 1984). Навеска 50-100 г размачивалась в воде, при
необходимости растиралась резиновым пестиком (для удаления агрегатов); цемент плотно
сцементированных образцов удалялся слабым раствором уксусной кислоты; отмучивались
частицы размером менее 0,01 мм; остаток высушивался, взвешивался и далее рассеивался
на ситах; по полученным данным строились кривые распределения обломочного
материала по размерным фракциям.
Полученные по результатам анализа эмпирические распределения зерен по размеру
содержат полную информацию о гранулометрическом составе образца. Поэтому они были
взяты за основу при интерпретации генезиса отложений. Выявление динамических типов
песков проводилось по методике, разработанной Б.Н.Котельниковым (1989), основанной
на анализе эмпирических полигонов распределения (ЭПР).
Петрографические исследования шлифов проводились под поляризационным
микроскопом. Определялось взаимоотношение обломочных зерен и цемента, их доля в
составе пород, минеральный состав, форма зерен, сферичность, окатанность,
взаимоотношение различных типов цемента и их признаков (микротекстура, агрегация,
последовательность минералообразования и др.). Проводилась фотодокументация шлифов
(в фотолаборатории каф. минералогии СПбГУ, при содействии В.А.Кузнецова).
Минералогические исследования проводились как для легкой, так и для тяжелой фракции
пород. Первоначально проводилось разделение проб в тяжелых жидкостях на легкую и
тяжелую составляющие. В дальнейшем минералы тяжелой фракции разделяли (с
помощью электромагнита) на три фракции (магнитную, не магнитную и
электромагнитную), последнюю из которых делили на три. Анализ выделенных
минералов тяжелой фракции проводился А.П.Казаком (ВСЕГЕИ).
Из легкой фракции под бинокуляром извлекался кварц. Так как он является основным
породообразующим минералом- песчаных пород, особое внимание было уделено его
типоморфизму. Для выявления характерных черт поверхности кварцевых зерен
проводился морфоскопический анализ зерен с помощью растрового электронного
микроскопа (РЭМ). Из образцов, путем ситования, была выделена узкая размерная
фракция 0,25-0,315 мм, из которой отбирались зерна кварца. Для удаления широко
развитых железистых и глинистых пленок с поверхности частиц зерна были обработаны
раствором (0,1 н) соляной кислоты. В итоге были изготовлены препараты, содержащие по
10-15 зерен кварца на каждый образец песчаника, которые были изучены с помощью
сканирующего электронного микроскопа.
Для исследования минералогических типов кварца нами была использована методика,
предложенная ГТЛеммлейном и В.С.Князевым (1951). Она успешно применялась ими при
изучении продуктивной толщи Апшеронского полуострова, а также была использована
другими авторами при исследовании кембро-ордовика Ленинградской
области (Кулямин, Хазанович, 1971). Из пробы песчаника путем ситования выделялась
фракция 0,25-0,5 мм. Выбор именно этой фракции оправдан не только ее высокой
информативностью (Леммелейн, Князев, 1951), но и удобством ее исследования под
бинокуляром. Для удаления с поверхности пленок окислов железа проба обрабатывалась
горячей соляной кислотой. Далее обломочные зерна помещались в специально
изготовленную кювету, заполненную иммерсионной жидкостью, с показателем
преломления, близким к кварцу. Просмотр зерен под бинокуляром проводился
попеременно то на черном, то на белом фоне. При таком способе освещения особенно
отчетливо выступают все внутренние неоднородности просматриваемых зерен, иногда
почти не обнаруживаемые в проходящем свете и абсолютно невидимые в тонких шлифах.
Процентное содержание различных типов кварца получали после подсчета 300-500 зерен.
В составе фракции установлены следующие морфологические разновидности кварца:
молочно-белый, прозрачный и полупрозрачный, с крупными и мелкими игольчатыми
минеральными включениями, трещиноватый регенерационными каемками. Всего было
проанализировано 11 проб, три - из отложений среднего и - восемь верхнего девона.
Цемент псаммитолитов исследовался достаточно подробно ввиду его важной
генетической информативности, касающейся условий формирования и преобразования
последних. При рассмотрении под растровым электронным микроскопом (РЭМ) основных
разновидностей цемента псаммитолитов (глинистый, железистый, карбонатный и
кремнистый) удалось установить последовательность их минералообразования,
первоначально выявленную в шлифах и под бинокуляром.
Для выделения различных минеральных типов цемента была разработана собственная
методика (рис. 2, 3). Разделялись глинисто-железистый, карбонатный и кремнистый
цемент. Выделение глинистого и железистого (пленочного) цемента проводилось для
слабо уплотненных пород. На отдельных этапах работы велась обработка проб
ультразвуком (прибор УДЗН-2, лаборатория ИГГД РАН). Породы, обогащенные
глинистым цементом, первоначально подвергались воздействию ультразвука, что
приводило к дезинтеграции глинистых частиц. Далее проводилось отделение глинистого
вещества путем отмучавания по стандартной методике (Шванов, 1969).
Выделение железистого (пленочного) цемента осуществлялось следующим образом.
Первоначально из образца методом отмучавания удалялось глинистое вещество
содержащегося в породе (глинистый цемент заполнения). Далее образец высушивался,
взвешивался и просеивался на 9 сит для выделения крупных фракций (лаборатория
ВСЕГЕИ). Потом на ультразвуковом дезинтеграторе обрабатывались фракция 0,125-0,25
Список литературы