04.03.2021

Органическое вещество прибалтийских граптолитовых сланцев


Диктионемовые (граптолитовые) горючие сланцы Прибалтики входят в состав так называемой комплексной полезной толщи, включающей в себя также фосфориты и глауконитовые песчаники. Это темно-коричневые аргиллиты с содержанием органического вещества (OB) (керогена) около 15%, равномерно распределенного в породе. Свое название они получили по найденным в них остаткам граптолитов Dictyonema и присущей им сланцеватости. Диктионемовые сланцы представляют интерес как слабо измененный аналог широко распространенных граптолитовых сланцев. Последним, как известно, принадлежит видное место среди отложений раннего палеозоя, они занимают обширные площади на всех континентах и привлекают внимание геологов разнообразием полезных ископаемых.

Прибалтийский сланценосный бассейн (кроме диктионемовых, здесь развиты еще и кукерситовые горючие сланцы) в структурном отношении приурочен к северо-восточному борту Балтийской синеклизы, наложенной на южный склон Балтийского щита. Большинство исследователей выделяют структурный комплекс фундамента, представленный кристаллическими образованиями архейского и протерозойского возраста, и комплекс осадочного чехла платформы, который сложен породами ранне- и среднепалеозойского возраста. Диктионемовые сланцы слагают тюрисалускую пачку пакерортского горизонта нижнего ордовика; местами они входят в состав орасоясской и маардусской пачек того же горизонта. Нами изучалось OB диктионемовых сланцев тюрисалуской пачки, там, где они выходят на поверхность в пределах Эстонии и Ленинградской области; мощность ее уменьшается с запада на восток от 7 до 1 м, в этом же направлении возрастает и количество прослоев песчано-алевритового материала. По всей площади распространения диктионемовых сланцев в них отмечаются многочисленные конкреции сульфидов.

При изучении OB диктионемовых сланцев применялся комплекс петрографических, химико-битуминологических и других методов исследования. Микроскопическое изучение проводилось с использованием методики А.И. Гинзбурга, разработанной для петрографического анализа OB горючих сланцев. В проходящем, отраженном и ультрафиолетовом свете изучались двусторонне-полированные шлифы (покрытые и непокрытые) из горючих сланцев, вмещающих пород и концентратов нерастворимого (в органических растворителях и щелочах) органического вещества (НОВ), а также аншлифы — брикеты из НОВ.

Под микроскопом в прибалтийских граптолитовых сланцах различаются (как и в других горючих сланцах) органо-минеральная основная масса и рассеянные в ней минеральные зерна и органические микрокомпоненты.

Органо-минеральная основная масса представляет собой тонкодисперсную смесь бесструктурного OB с глинистым материалом. Это бесструктурное OB относится к коллоальгиниту, имеет в концентрированной форме (нерастворимое OB, полученное в результате химико-битуминологического анализа) темно-коричневый или шоколадный цвет и пропитывает глинистую массу, что обусловило коричневую и коричневато-черную окраску породы. Глинистая составляющая органо-минеральной массы породы представлена в основном гидрослюдой, иногда с примесью каолинита.

Органические микрокомпоненты, включенные в органо-минеральную основу породы, представлены в основном остатками граптолитов различной сохранности. Последние отнесены к органическим микрокомпонентам на основании близости их к OB самих сланцев по элементному составу и некоторым оптическим свойствам: характерному для OB осадочных пород цвету в проходящем свете, изотропности и т. д.

Граптолиты — вымершие колониальные морские организмы. Остатки их колоний — рабдосом — состоят из хитиноподобного вещества серацина, являющегося азотно-углеродистым соединением. Некоторые данные, однако, не подтверждают присутствие хитина в скелетных образованиях граптолитов. Рабдосомы граптолитов имеют вид ветвей, образованных сообщающимися между собой ячейками — теками, в которых помещались отдельные зосиды. Род Dictyonema, давший название сланцам, представлен главным образом псевдопланктонными и отчасти бентосными формами. Жили и размножались граптолиты в мелководных прибрежных районах, в зоне накопления глинистых илов у низких участков побережий лагун. При микроскопическом изучении различаются остатки собственно граптолитов и «оболочки яиц». Последние выделены условно на основании работ А.М. Обута и и В. Н. Павлинова.

Остатки собственно граптолитов состоят, как правило, из отдельных оболочек или их скоплений, расположенных параллельно напластованию, а также из бесформенных мелких обрывков (крошки). Среди остатков хорошей сохранности различаются две разновидности. Первая представлена оболочками тек эллипсоидальной формы с острыми слегка оттянутыми концами, черными, непрозрачными, иногда просвечивающими в проходящем свете, изотропными, нелюминесцирующими, обычно рассеченными поперечными трещинами (подобными трещинам усыхания в линзочках витринита). Полость тек обычно выполнена глинисто-кремнистым веществом, причем интересно, что тонкодисперсное OB, пропитывающее окружающую породу, здесь в полости теки, обычно отсутствует. Размер тек первого типа колеблется в пределах 0,01—0,06 мм. Содержание их в шлифах, как правило, незначительное (фототаблица, 1, 2).

Второй тип представлен оболочками тек сплюснутой, чечевицеобразной формы, светло-желтого, желтого и темно-красного цвета, обычно изотропными, но иногда просвечивающими в скрещенных николях желтым и красноватым цветом, цвет люминесценции желтый, темно-желтый. Полость тек в отличие от остатков первого типа обычно выполнена тем же веществом, которое составляет окружающую органо-минеральную массу. Размер тек второго типа колеблется в пределах 0,02—0,25 мм. Такие оболочки тек встречаются редко, иногда в виде разрозненных обломков. Это, вероятно, другой вид граптолитов или только начинающие развиваться особи (фототаблица, 2).

«Оболочки яиц» — условно выделенная группа тел органической природы — имеют обычно округлую, реже овальную форму с четкими контурами. Такие тела иногда встречаются внутри тек граптолитов, что и дало возможность отнести их к остаткам граптолитов (фототаблица, 3). В проходящем свете для них характерны разнообразные оттенки желтого цвета, реже буровато-красного, в скрещенных николях они изотропны, в ультрафиолетовом свете люминесцируют темно-желтым свечением. «Оболочки яиц» обычно гладкие, однородные, реже встречаются мелкокомковатые, петельчатые, местами трещиноватые, часто похожие на смоляные тела. Отдельные оболочки имеют черную оторочку (которая, вероятно, представляет собой поперечный разрез теки граптолита), заключающую описываемое тело. Размер тел 0,05—0,15 мм, иногда до 0,3 мм.

В граптолитовых сланцах отмечены органические включения невыясненной природы. Это удлиненные прямоугольные обломки (до 0,3 мм), в центральной части которых нередко обнаруживается узкая полоска более светлого материала. Подобные образования встречаются редко и имеют, вероятно, отношение к граптолитам (фрагменты немы, сикулы).

При изучении петрографического состава OB граптолитовых сланцев обращает внимание сходство остатков граптолитов с некоторыми микрокомпонентами растительной природы (витринитом, коллоальгинитом и др.). Так, фрагменты тек первого типа напоминают линзочки и прожилки витринита, а тонкие удлиненные остатки граптолитов второго типа иногда похожи на обрывки кутикулы и скопления коллоальгинита. «Оболочки яиц» по очертаниям, цвету, размерам, характеру люминесценции нередко напоминают смоляные тела, а иногда и талломоальги-нит. Описанные нами ранее «витреноподобные» образования являются, вероятно, обрывками тек граптолитов, а остатки водорослей — «оболочками яиц».

Петрографический анализ граптолитовых сланцев показывает, что они отличаются довольно однообразным микрокомпонентным составом OB, почти полностью состоящего из коллоальгинита, находящегося в составе органо-минеральной основной массы. Остатки граптолитов немногочисленны, лишь в единичных случаях их содержание достигает десятков процентов. Минеральные компоненты не отличаются разнообразием и представлены чешуйками гидрослюд, зернами кварца, полевых шпатов, фрамбопдами пирита и др.

Химико-битуминологическое изучение граптолитовых сланцев показало, что OB представлено в основном нерастворимыми в органических растворителях и щелочах компонентами. Общая сумма битуминозных компонентов составляет около 5%. В изученных сланцах они сингенетичны породе. Наличие гуминовых кислот, особенности состава хлороформенного битумоида, невысокий показатель преломления коллоальгинита свидетельствуют о незначительной степени постседиментадионного преобразования OB диктионемовых сланцев.

Представляет интерес геохимическая роль OB этих сланцев в образовании сульфидов тяжелых металлов. Среди сульфидных проявлений в диктионемовых сланцах особое внимание обращает так называемая плита — пластовое конкреционное образование, приуроченное к контакту сланцев и подстилающих оболовых песчаников. Конкреционный пиритовый прослой прослеживается во всех обнажениях Эстонии, мощность его составляет 5—15 см, в отдельных случаях до 25 см. Наряду с таким прослоем в диктионемовых сланцах отмечаются отдельные конкреции пирита разнообразной формы. В статье А.К. Пылиной подчеркивается связь конкреционных тел в диктионемовых сланцах с прослоями, сложенными песчаным и песчано-алевритовым материалом (мощность последних не более 1—2 см); в меньшей мере пиритизация захватывает сами сланцы в местах их переслаивания с более грубозернистыми породами. Такая приуроченность конкреций свидетельствует об интенсивном перераспределении подвижных компонентов OB между тонкодисперсными и пластическими прослоями. В самих сланцах отмечаются фрамбоидальные выделения пирита, которые заметны лишь при микроскопическом изучении. Автор считает ядра конкреций в диктионемовых сланцах раннедиагенетическими образованиями, а формирование радиальных оболочек конкреций относит к периоду обезвоживания осадка. Процессы обезвоживания и литификации, по ее мнению, остановили рост этих конкреций.

Однако, помимо описанных сульфидных минералов явно диагенетического происхождения, OB диктионемовых сланцев могло участвовать в образовании более поздних («эпигенетических») сульфидов. Об этом свидетельствует большое количество мелких сульфидных проявлений в Прибалтийском сланценосном бассейне, приуроченных к нижнепалеозойским отложениям, причем некоторые из них носят явно наложенный, «эпигенетический» характер. Специальные геохимические исследования показали, что OB диктионемовых (и вышележащих кукерситовых) сланцев в определенных условиях (при контакте с подземными водами, наличие сульфатов и т. д.) было затронуто процессами сульфатредукции. Образовавшийся при этом сероводород, взаимодействуя с реакционноспособными формами вещества, способствовал и приводил к сульфидной минерализации пород.





Яндекс.Метрика