03.03.2021

Изучение углеродсодержащих сланцев Печенги


Печенгская осадочно-вулканогенная серия развита на северо-западе Кольского полуострова. В центральной части Печенгского района эти отложения выполняют синклинорий. Возраст серии среднепротерозойский. В структурном отношении она отвечает верхнему ярусу карелид.

В разрезе печенгской серии снизу вверх выделяются четыре свиты: ахмалахти, куэтсярви, колесиоки и пильгуярви. Наибольшей мощностью и выдержанностью по простиранию отличаются туфогенно-осадочные образования свиты пильгуярви, заключающей ультраосновные и основные интрузии. В разрезе толщи, довольно однообразной по составу, главную роль играют филлиты и туфогенные сланцы, среди которых находятся прослои и линзы песчаников, известняков, туфов и конгломератов. Мощность толщи меняется от нескольких десятков метров в краевых частях до 1000 м и более в центральных.

Существуют различные схемы расчленения этой туфогенно-осадочной толщи.

Приведем две из них:

В статье используется схема, предложенная Н.Б. Бекасовой.

Значительную роль в строении толщи, за исключением части разреза (пачка А по А.А. Предовскому и пачка О по Н.Б. Бекасовой), играют метапелиты и метаалевролиты, в той или иной степени обогащенные углеродом. Метаалевролиты часто содержат большое количество сульфидов и могут быть выделены в отдельную группу — черные углеродистые сланцы с сульфидами.

Изучением рассеянного углеродистого вещества (РОВ) на Печенге занимались в последние годы многие исследователи. Были определены пределы содержаний углерода во всех типах пород на различных участках рудного поля. По изотопному составу углерод метана из пород четвертой осадочной толщи свиты пильгуярви (данные И.А. Петерсилье с соавторами достаточно легкий, bС13 = -4,7% (эталон РОВ), а изотопный состав углеродисто-графитового вещества метаосадочных пород Печенгского комплекса варьирует в узких пределах — от -2,92 до -2,98. Таким образом, по изотопному составу углерод углеродисто-гра-фитового вещества метаосадочных пород близок к углероду биосферы (среднее bС = -2,5). Во всех породах содержатся рассеянные битуминозные соединения, в различной степени окисленные и метаморфизованные. Согласно данным, полученным методами ЭРП и ЯМР, углеродистое вещество находится на стадии графитизации.

Целью проведенной работы были исследование углеродистого вещества Печенги методами термографии и дифрактометрии, оценка корреляционной связи между С и S по разрезам отдельных скважин и изучение поведения углерода вблизи контактов с интрузиями в зонах тектонических нарушений.

Следует отметить трудности в идентификации углеродистого вещества в исследованных породах. В отдельных случаях оно настолько тонко рассеяно, что не диагностируется прямыми оптическими методами и определить его удается только химическим путем. Размеры отдельных частиц колеблются от сотых до тысячных долей миллиметра. В ряде работ было показано, что рентгеновские методы являются одними из наиболее надежных методов диагностики рассеянного углеродистого вещества.

Выделенные из трех образцов филлитов участков Западная Каула и Заполярный (по методике Френча) концентраты углеродистого вещества были проанализированы с помощью методов рентгеновского и спектрального анализов. Сами породы исследовались термическим и спектральным методами. В них было определено содержание органического углерода.

Результаты рентгеновского и спектрального анализов концентратов углеродистого вещества, а также данные термического анализа пород представлены в табл. 1 и 2. Анализ дифрактограмм показывает, что в пределах Печенгского рудного поля углеродистое вещество находится на стадии графитизации, причем степень кристалличности его различна. По классификации Лендиса обр. 1 и 2 соответствуют графиту d1-A, а обр. 3 — графиту d3 (неполнокристаллические графиты и графитоиды). Коэффициенту равен 0,5-0,4 для обр. 1 и 2 и 0 для обр. 3.

Все пробы характеризуются достаточно высокими температурами выгорания; последние выше температур выгорания графита из пород зеленосланцевой фации, что обусловлено низким содержанием углерода в породе и тем, что он находится в тонкорассеянном состоянии.

Термографическое исследование углеродсодержащих филлитов из Западной Каулы продемонстрировало полную идентичность образцов вне зависимости от их положения в разрезе.

Дифрактометрические и термографические характеристики рассеянного углеродистого вещества и графитов, как известно, во многом определяются степенью метаморфизма пород. Поэтому полученные нами данные можно использовать для уточнения метаморфической зональности, что не всегда удается сделать с помощью обычных приемов на участках развития пород низкой степени метаморфизма. Полученные нами данные (см. табл. 1) свидетельствуют о том, что породы на участке Западная Каула метаморфизованы в большей степени, чем породы на участке Заполярный.

Анализ содержания серы и углерода в туфогенно-осадочных породах четвертой толщи свиты пильгуярви по разрезам скв. 1852 (Соукер) и скв. 1900 (Котсельвара) (табл. 3) позволил нам установить корреляционную зависимость между этими элементами в отложениях из различных интервалов (рис. 1—3). В породах пачки V на участке Соукер наблюдается прямая зависимость между серой и углеродом, а в породах на участке Котсельвара (пачка II) — обратная.

Выполненные анализы слишком малочисленны, чтобы решить вопрос об источнике серы руд Печенги.

Среднее содержание органического углерода в породах четвертой вулканогенно-осадочной толщи, по нашим данным, составляет 0,95% (среднее из 100 определений). Это несколько расходится с цифрами, приводимыми другими исследователями, что объясняется различной представительностью проб и подбором материала. Среднее содержание Cорг на участке Соукер составляет 0,5% (пачка V), а для пород пачки IV на участке Спутник — 0,65% (см. рис. 1). Выявляются и очень значительные содержания Cорг в образцах из разрезов скв. 1852 (точки 10, 11, 12) и «аномалийные» концентрации скв. 2340 (точки 6, 7, 10). Такие же аномальные концентрации были установлены и в других разрезах (табл. 4).

Полевые наблюдения показывают, что зоны, обогащенные углеродистым веществом, в этом разрезе приурочены к тектоническим нарушениям. Они встречаются как вблизи контактов интрузивных тел с туфогенно-осадочными породами (сами контакты на расстоянии 2—3 см, как правило, осветлены), так и в самих туфогенно-осадочных породах. Для зон контактов, не осложненных нарушениями, не характерны повышенные концентрации углеродистого вещества. Следует отметить, что в породах, вообще лишенных органического углерода, последний отсутствует и на контактах с интрузиями, даже если эти контакты тектонические. В контактово-измененных брекчированных породах встречается графит.

Можно думать, что на контакте интрузивных и вмещающих пород происходит выгорание углерода вплоть до его полного исчезновения. В зонах смятия, брекчирования, расслаивания, где решающим фактором оказывается давление, происходит перераспределение органического углерода. Одновременно с этим увеличивается степень упорядоченности его структуры. Приуроченность графита к участкам интенсивных тектонических дислокаций свидетельствует о том, что давление является одним из важнейших факторов графитизации.
Изучение углеродсодержащих сланцев Печенги

В заключение остановимся на результатах спектрального анализа концентратов углеродистого вещества (см. табл. 3). По данным ряда исследователей, для пород, обогащенных углеродистым веществом биогенного происхождения, характерны повышенные содержания ванадия, фосфора, молибдена, серебра и некоторых других элементов. Этот признак, не являясь определяющим, может быть полезен при определении природы углеродистого вещества. К сожалению, полученные нами результаты (см. табл. 3) не дают возможности однозначно ответить на вопрос о происхождении углеродистого вещества.

Отметим, что проведенные нами исследования, и прежде всего данные дифрактометрического и термографического анализов углеродистого вещества, позволили его диагностировать как графит и подтвердили представления о различной степени метаморфизма пород на отдельных участках Печенгского рудного поля. Полевые и лабораторные наблюдения свидетельствуют о перераспределении углерода в зонах интенсивных тектонических дислокаций, в процессе которого увеличивается степень упорядоченности его структуры.





Яндекс.Метрика