25.03.2021

Рассеянное органическое вещество рифей-вендских отложений Западного Узбекистана и связь его с рудными полезными ископаемыми и углеводородами


Достижения советской геологической науки в познании докембрия убедительно показали не только чрезвычайно важную роль этих образований для решения ряда коренных проблем начального этапа седиментогенеза и происхождения жизни на земле, но и их огромное практическое значение для наращивания запасов многих важнейших ценных и редких полезных ископаемых, источником и вместилищем которых они часто являются. Этот факт существенно изменил геолого-экономическую значимость докембрийских пород и сделал их предметом всесторонних специальных исследований, проводимых в различных научно-исследовательских и производственных организациях страны. В частности, на территории Узбекистана в результате проделанных работ в этом направлении установлено, что докембрийские образования имеют широкое развитие в пределах горных районов Западного Узбекистана и характеризуются в структурном отношении двухэтажным строением.

Нижний этаж сложен дислоцированными метаморфизованными кристаллическими породами, хорошо прослеживающимися по всей территории. Верхний мегаэтаж представлен слабодислоцированной толщей хемогенно терригенных пород, метаморфизованных в условиях зеленосланцевой фации.

Детальные литолого-фациальные и геохимические исследования показали, что породы, слагающие верхний мегаэтаж, имеют рифей-вендский возраст и образуют три свиты (или ритмосвиты) : узунсайскую, тасказганскую (или сувликсайскую и кокпатасскую) и бесапанскую, а в их пределах выделяются ритмопачки и т. д.

Узунсайская ритмосвита мощностью 360—500 м условно отнесена к среднему рифею; она изучена в Северном Нуратау, где слагает ядро северо-нуратинского антиклинория и прорвана интрузивами гранодиоритов. Свиту на 60% слагают биотит-мусковит-альбит-кварцевые, кварц-серицит-углеродисто-биотитовые, турмалин-хлорит-углеродисто-кварцевые и турмалин-хлорит-хиастолит-кварцевые сланцы. В резко подчиненном количестве присутствуют метапесчаники и метаалевролиты олигомиктового состава.

Тасказганская, или сувликсайская, ритмосвита и ее аналоги характеризуются двухчленным строением: внизу преобладают кремнисто-вулканогенные породы с зеленой и серой окраской, более глубоководные, а в верхней части — кремнисто-карбонатные, почти черные, мелководные. В породах практически полностью отсутствуют акцессорные минералы и обломки пород; характерные минеральные ассоциации — кварц-серицит-хлоритовые в кремнистых прослоях, кальцит-доломит-хлоритовые в карбонатах, альбит-эпидот-хлоритовые в метавулканитах. Содержание Cорг достигает 3,5%. В породах свиты отмечается упорядоченное распределение малых элементов с повышенным фоном редких и рассеянных: меди, ванадия, фосфора, железа, хрома и свинца.

Бесапанская ритмосвита (верхний рифей—венд?) обнажается в тектонических блоках Южного Тамдытау, Ауминзатау, Северного Нуратау. К бесапанской ритмосвите относится только нижняя часть рассматриваемого разреза, сложенная преимущественно слюдисто-кварцевыми сланцами и микросланцами биотит-хлорит-кварцевого состава. В подчиненном количестве присутствуют серые олигомиктовые мелкозернистые песчаники. Мощность свиты — 300 м. Для разреза свиты характерно погрубение материала снизу вверх; темно-серая окраска, двух- и реже трехкомпонентная ритмичность; тонкая горизонтальная слоистость; метаморфизм пород не выше фации зеленых сланцев. Мы полагаем, что исходными породами были глины с высоким кремниевым модулем. Отложение этих осадков происходило в морских, относительно глубоководных условиях. Количество биомассы в бассейнах того времени было достаточным для того, чтобы OB, хотя и в небольших количествах, накапливалось в осадках и стало впоследствии постоянным и обязательным компонентом рифейских и вендских пород.

Комплексные геохимические исследования рифей-вендских отложений — такие, как изучение органического вещества (OB) в прозрачных шлифах, химико-битуминологический, спектральный, золото-спектральный, нейтронно-активационный и силикатный анализы, позволили выделить два типа рассеянного органического вещества (РОВ), определить его морфологические разновидности на разных стратиграфических уровнях и установить определенную связь концентрации OB с рядом полезных ископаемых.

Типы РОВ в рифей-вендских породах Западного Узбекистана близки к типам, выделенным Св.А. Сидоренко и А.В. Сидоренко.

I тип — дисперсное органическое вещество (ДОВ) — разновидность углеродистого вещества, наиболее характерная для сланцевых прослоев сувликсайской свиты Северного Нуратау, где углеродистые частицы мельчайших размеров (менее 0,01 мм) находятся в тесной связи с минеральными компонентами пелитовой размерности.

При пятнистом распределении ДОВ встречается лишь в отдельных участках породы. Количество OB при этой форме не превышает 0,40%, ХБА — 1,79%.

Сгустковая форма ДОВ распределена в породе довольно равномерно; она имеет овальные, удлиненные очертания. Очень часто эта форма ориентирована по слоистости пород, что подтверждает выводы многих исследователей о сингенетичности OB, которое при процессах преобразования породы начинает довольно быстро перераспределяться, образуя новые морфогенетические типы. Свидетельство этому — частое совместное нахождение дисперсного OB и более крупных его унифицированных включений.

Отмечаются еще нитевидные включения; форма их напоминает микростиллолитовые швы, которые подчеркивают микроструктуру породы. Особенно хорошо они видны в карбонатных породах. Содержание OB в них 0,23—1,87%, ХБА — 0,15—0,97. Довольно часто отмечаются пленки OB вокруг зерен хорошо раскристаллизованного карбоната.

II тип РОВ — микровключения углефицированного органического вещества (УОВ). Внешне они отличаются от дисперсного OB более крупными размерами — до алевритовых и песчаных.

Рассмотренные разновидности РОВ можно обнаружить практически во всем интервале стратиграфического разреза, начиная с узунсайской свиты среднего рифея и кончая отложениями бесапанской свиты.

Изучение особенностей РОВ рифей-вендских отложений показало, что содержание Сорг в них варьирует от следов до 3,5%. Сопоставление полученных данных с материалами, приводимыми Св.А. Сидоренко и А.В. Сидоренко по содержанию Cорг в других древнейших первично-осадочных породах, подтверждает мнение о том, что оно в целом того же геохимического порядка, что и в ряде стратиграфических комплексов более молодых осадочных пород. Можно также полагать, что установленные нами в рифее — венде концентрации Cорг являются остаточными, составляющими лишь некоторую часть от изначально присутствующих концентраций Cорг, частично израсходованных в различных гипергенных процессах.

Люминесцентно-битуминологическое изучение пород показало наличие в них хлороформенных и спиртобензольных битумоидов. Цвет люминесценции экстрактов варьирует от голубоватого до коричневого, указывая на различные соотношения в них низко-и высокомолекулярных смолисто-асфальтовых компонентов.

Выделенное методом обогащения нерастворимое остаточное органическое вещество (НОВ) составляет основную массу РОВ. Характерная особенность элементного состава НОВ (С = 92,42%, H = 1,3%) — низкое содержание водорода, значительная обуглероженность, что свидетельствует о сильной преобразованности РОВ, следствием которой стала потеря наиболее легких углеводородных компонентов и накопление конденсированных ароматических структур.

Таким образом, наши данные вслед за материалами, приводимыми А.В. Сидоренко и многими другими авторами, показали, что практически все древнейшие породы рифея — венда содержат биогенный углерод, битумоиды и углеводороды. Из этого явствует, что OB захоронялось в этих отложениях и преобразовывалось по тому же пути, что и РОВ фанерозоя.

Биогенный углеродистый материал накапливался синхронно с массой вмещающих пород. На объем генерированных УВ оказали негативное влияние не только условия их захоронения, но и во многом продолжительность геологического времени, прошедшего с момента их генерации до прихода в ловушки.

Как известно, в процессе захоронения OB способно избирательно сорбировать из иловых вод вполне ощутимые количества урана, фосфора, ванадия, молибдена, никеля, золота, серебра и других элементов. Это явление отчетливо проявляется и в углеродистых формациях рифей-вендского комплекса изучаемой территории, для которых характерны повышенные концентрации такого же комплекса элементов, что позволило нам связать концентрации золота, фосфора, ванадия и других элементов в рифей-вендских образованиях Западного Узбекистана с углеродистым веществом, содержащимся в породах этих формаций. Отмечается целый ряд сквозных элементов, находящихся в древних рифей-вендских образованиях, содержание которых уменьшается вверх по разрезу к нижнепалеозойским отложениям прямо пропорционально содержанию OB. Источниками повышенных концентраций их в основном, на наш взгляд, были сами вмещающие породы, обогащенные OB, в которых произошло перераспределение рудного вещества в процессе регионального метаморфизма. В составе керогена углеродистых веществ выделены керит, антраксолит, шунгит и графитит и установлена структурная связь золота с OB тяжелых УВ.

Золото. Связь золота с OB установлена давно. Так, Гросс и Скотт определили, что углерод способен из цианистых растворов извлекать до 7% золота и 3% серебра; а из хлоридных соответственно до 50 и 10% этих элементов. Исследования В.С. Глухова показали, что максимальная осадительная способность углеродистого вещества, содержащегося в углеродистых сланцах, составляет по золоту 4 г/кг углерода. Установлено, что 25% золота, содержащегося в концентратах одного золоторудного месторождения, адсорбируется углеродистым веществом и теряется с "хвостами" цианирования.

В настоящее время существуют две гипотезы, объясняющие причины, вызывающие осаждение золота из цианистых растворов углеродсодержащими компонентами. Первая — это химическое взаимодействие золотоцианистого комплекса с окисью углерода; другая объясняет это адсорбцией комплексного аниона золота (CN2).

Совпадение концентрации углеродистого вещества и золота отмечается почти во всех золоторудных районах и объясняется адсорбцией золота из растворов "аморфным" углеродом. Известно, что в отличие от химически инертных графита и алмаза аморфный углерод имеет большое количество ненасыщенных углеродистых связей, что и определяет его высокую химическую активность. Сорбционные, каталитические и восстановительные свойства углерода зависят от степени дисперсности частиц, пористости и примесей. Поэтому терригенно-сланцевые толщи, содержащие углеродистое вещество, могут быть естественным сорбционным барьером, на котором осаждается золото из гидротермальных растворов. В процессе исследований было замечено, что в породах, подвергшихся экстракции хлороформом и спиртобензолом, резко понижалось содержание золота. Выяснилось, что все золото, содержащееся в породах, в основном заключено в битуминозной фракции этих пород. Изучение золотоносности битумоидов древних толщ впервые проведено в древних толщах Енисейского кряжа, где установлено, что золото в битумоидах и в углеродсодержащих породах представлено в форме золотоорганических соединений.

Доказательством химической связи золота с Cорг служит отсутствие свободного золота в богатых карбонатных рудах месторождения Карлин. Углеродсодержащая золотая руда, раздробленная до 65 меш, помещалась в 10%-ный раствор NaCI и в течение 30 мин подвергалась электролизу при pH = 10. В фильтрате после электролиза было обнаружено 80% золота от содержащегося в руде. Из безуглеродистых руд при тех же условиях экстрагировалось только 8% золота, что свидетельствует о низкой растворимости свободного золота в хлоридных растворах при высоких значениях pH.

Работами Н.Л. Онга и В.Е. Свенсона установлено, что определенные органические кислоты осаждают золото из золотохлоридных растворов. Они сделали вывод о том, что если органические кислоты присутствуют в горных породах, то золото будет отлагаться в них в коллоидной форме.

Форма нахождения, особенности распределения OB в рифей-вендских образованиях Западного Узбекистана близки к таковым, установленным на окраине Сибирской платформы.

Наиболее высокие концентрации золота ( > 0,5 г/т) в исследуемых отложениях, формирующие небольшие рудопроявления, отмечаются в альбит-биотит-кварцевых сланцах нижнебесапанской подсвиты одноименной свиты, содержащих Cорг или же сопряженных с пластами углеродистых отложений. Для таких пород характерны эпигенетические преобразования, выраженные в окварцевании, калишпатизации и биотитизации (тонкие субсогласные и секущие прожилки). Местами отмечаются лимонитизация и ярозитиза-ция. Средние содержания золота в малоизмененных породах такого состава составляют 0,05 г/т при среднем содержании металла в свите 0,01—0,02 г/т.

Отложения тасказганской и узунсайской свит отличаются заметно пониженной золотоносностью.

Наблюдаемая зависимость концентрации металла от Cорг в наименее измененных отложениях бесапанской свиты скорее всего говорит о первичной хемогенной природе золота. Очевидно, первоначально золото в растворенной форме было привнесено истинными или же коллоидальными золотохлоридными растворами. Морская вода устойчива против его выпадения. На контакте ее с богатым OB илом в восстановительной среде хемогенное золото легко выпадает в осадок. В подобных условиях, по-видимому, и отлагались осадки бесапанской свиты, отличающиеся значительным (1,12—3,8%) содержанием Cорг. Хемогенное золото обычно не образует больших концентраций вследствие того, что переходит в раствор в минимальных количествах. Вероятно, первоначально отложения бесапанской свиты были заражены золотом низкой концентрации порядка 0,002—0,05 г/т, характерным для неизмененных и малоизмененных углеродистых пород рассматриваемых отложений. Формирование обогащенных участков со значительными концентрациями золота метаморфогенного типа происходило в породах, наиболее богатых сингенетичным металлом, в процессе регионального метаморфизма и достигало максимума на начальной стадии биотит-хлоритовой субфации зеленых сланцев, характерной для отложений нижнебесапанской подсвиты.

Значительные концентрации (0,01—0,03 г/т) золота отмечаются также в нижней подсвите тасказганской свиты в горах Ауминзатау (участок Коспактау) и на участке Kocшока. Здесь они приурочены к кварцитовидными кварц-полевошпат-биотитовым метасоматитам, возникшим за счет сингенетично обогащенных золотом углеродистых кварцитов и слюдисто-кварцевых сланцев.

Очевидно, что OB способствует образованию повышенных концентраций золота только в тех случаях, когда через него мигрирует достаточное количество золотосодержащих битумоидов.

Медь — сквозной элемент для всего разреза изучаемого комплекса. Концентрации меди, более чем в 20 раз превышающие кларковые, типичны для слоистых олигомиктовых метапесчаников с карбонатным цементом верхней подсвиты бесапанской свиты, где максимальные количества элемента иногда достигают 1% при среднем содержании в породе 0,14%.

Довольно высокие содержания меди (0,1-0,3% при среднем значении 0,01%) при значениях Сорг = 0,7—1% фиксируются в углеродистых кварцитах и микрокварцитах верхней пачки верхнетасказганской подсвиты, а также в слюдисто-кварцевых сланцах узунсайской свиты Северного Нуратау (до 0,12%). Максимальные концентрации меди до 4,39% при средних содержаниях 0,68—1,36 отмечаются в верхнепротерозойских отложениях нижней подсвиты тасказганской свиты гор Джетымтау (участок Коспактау).

Первичными источниками меди, на наш взгляд, могли быть размываемые породы архейского (?) фундамента с повышенными содержаниями этого элемента, представленные ауминзинской свитой, которая подстилает отложения верхнепротерозойского комплекса. Наиболее значительная часть меди, вероятно, в рассеянном состоянии, сорбировалась углеродистым веществом осадков, еще на стадиях син- и диагенеза. Дальнейшее ее перераспределение происходило при процессах регионального метаморфизма.

Свинец и цинк. Распределение свинца по разрезу исследуемых отложений в целом равномерное, и средние содержания его находятся в пределах кларков или несколько ниже. Средние содержания цинка в породах тасказганской и бесапанской свит обычно в 2—3 раза выше кларковых, равны, несколько ниже таковых в отложениях узунсайской свиты Северного Нуратау. И здесь наблюдается зависимость концентрации цинка от Cорг. Максимальные средние содержания (до 0,08%) этого элемента с концентрациями до 0,31% приурочены к богатым OB (Cорг = 1,52—1,78%) кальцитовым мраморам нижней пачки верхнетасказганской подсвиты, так как карбонатная среда способствует накоплению цинка в значительных количествах.

Ванадий и молибден. Ванадий присутствует во всех петрографических типах пород рассматриваемого комплекса. Его количества, в 2—5 раз превышающие кларковые, отмечаются также в метапесчаниках и сланцах бесапанской и узунсайской свит. Наиболее выдержанные рудопроявления ванадия с содержаниями 0,5—1% отмечаются в горах Ауминзатау (участок Коспактау), в отложениях нижнетасказганской подсвиты, где они приурочены к тектоническим брекчиям, возникшим на контакте кремнистых и сланцевых пород. В точках рудопроявлений, помимо ванадия, отмечаются повышенные содержания Cu, Mo, Zn, Ni, Co, а также Ag (0,001—0,005%). Кроме того, постоянным сопутствующим элементом ванадия является фосфор, концентрация которого в кварцитах и микрокварцитах достигает 3,2%.

Молибден тесно ассоциирует с ванадием, но встречается только в кварцитах и микрокварцитах тасказганской, сувликсайской и узунсайской свит. Содержание его в этих породах, обогащенных OB, достигает 0,03—0,04%. Максимальные же концентрации молибдена — до десятых долей, а иногда и нескольких процентов — отмечаются в тектонических брекчиях, которые присутствуют на контакте кварцитов и доломитов в пределах рудного поля Коспактау и горах Ауминзатау.

Таким образом, приведенные материалы показывают, что в древнейших отложениях в концентрации металлов большое значение играло рассеянное в них OB.

Нефть и газ. Есть еще один очень важный момент изучения докембрия — это вопрос, связанный с докембрийской нефтью. Весьма интересные данные по этому поводу приводят в своей работе Св.А. Сидоренко и А.В. Сидоренко. Используя самые современные методы изучения первично-осадочных метаморфических пород и связанного с ними OB, авторы приходят к выводу, что распространенность свободного биогенного углерода в различных типах осадочно-метаморфических пород докембрия свидетельствует о том, что "жизненная активность", или биохимическая активность, была не такой уж малой в докембрийский период времени; а наличие в породах твердых, жидких и газообразных углеводородов типично нефтяного ряда обнаруживает своего рода "углеводородное дыхание" этих толщ, за счет которого могли пополняться объемы УВ и в более молодых отложениях.

Все приведенные материалы и полученные нами за последние годы позволяют уверенно высказаться в пользу существования докембрийского цикла нефтегазообразования. Однако формирование и сохранение промышленных залежей нефти и газа, по-видимому, следует ожидать в районах с непрерывными условиями осадконакопления и в зонах развития срединных массивов и синклинориев, где возможно присутствие докембрийских пород малой степени метаморфизма или же сохранивших осадочный облик.

Кроме того, за счет докембрийских продуктов "углеводородного дыхания" могли питаться более молодые отложения осадочного чехла фанерозоя. Такие примеры мы имеем, например, на Устюрте, в районе Каракудука, где, в частности, генетический потенциал продуктивности палеозойских пород, возможно, наращивался и за счет более древних отложений. В связи с этим одна из задач геологических исследований состоит в поисках и оконтуривании срединных массивов и синклинориев, где наиболее благоприятны поиски нефтяных и газовых залежей не только в докембрийских отложениях, но и в нижней части осадочного чехла.

Все вышеизложенное дает возможность сделать следующие основные выводы.

1. Ритмичное переслаивание докембрийских углеродистых пород, пластовая их форма и морфогенетические особенности РОВ позволяют предполагать и сингенетичное накопление OB с рифей-вендскими образованиями.

2. Повышенные концентрации рудных элементов имеют отчетливую связь с литологическими разностями пород, обогащенными OB.

3. Большинство рудных элементов попадало в бассейн осадконакопления в стадию формирования осадочных толщ в виде растворов и коллоидов и сорбировалось OB.

4. Формирование повышенных концентраций некоторых элементов происходило за счет перераспределения веществ в процессе регионального метаморфизма, в которых немалую роль сыграло OB.

5. Полученные данные позволяют высказаться в пользу признания докембрийского цикла нефтегазообразования и его влияния на формирование нефтяных и газовых залежей в палеозойских отложениях в районах существования непрерывных разрезов рифей-вендских пород и срединных массивов.

6. Изучение OB докембрийских пород имеет огромное значение не только с точки зрения оценки масштаба образования углеводородных флюидов, но и представляет большой интерес в понимании преобразования OB на ранних этапах зарождения жизни на Земле.





Яндекс.Метрика