WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Н.В.Грановская ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЕ И ОСАДОЧНО-КАТАГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ: СОВРЕМЕННЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ГИПОТЕЗЫ Методическое пособие по дисциплине «Геология полезных ископаемых», раздел «Генетические типы месторождений» Для студентов геолого-географического факультета специальности 011100 – «Геология» г. Ростов-на-Дону 2002 2 Печатается по решению кафедры месторождений полезных ископаемых (протокол № 7 от 12.03. 2002 г). Одобрено и рекомендовано к внутривузовскому изданию УМК геологогеографического факультета Ростовского госуниверситета 14.03.2002 г.

3 СОДЕРЖАНИЕ С.

Введение 4 1. Термины и понятия 6 2. Общая характеристика месторождений, связанных с постседиментационными преобразованиями породных бассейнов 11 3. Схемы формирования газоводных флюидов в элизионных бассейнах и рудогенез 13 4. Примеры месторождений 18 Заключение 23 Литература 23 4 ВВЕДЕНИЕ Эпигенетические и осадочно-катагенетические месторождения относятся к объектам, генетическая природа которых дискуссионная. В литературе их называют анагенными (амагматогенными гидротермальными или телетермальными) стратиформными, элизионными, гидрогенно-эксфильтрационными, экзогенно-гидротермальными. К данному классу относятся месторождения нефти, газов, подземных вод, полиметаллов, целестина, меди, урана, ванадия, стронция, рения, селена, скандия, редких земель, серы, барита, магнезита, сидерита и других полезных ископаемых. Многие из этих месторождений рассматривались до недавнего времени как осадочные образования, а некоторые из них как гидротермальные. Исследованиями последних десятилетий установлено, что данные месторождения необходимо выделить в особую группу полезных ископаемых - эпигенетических или осадочно-катагенетических, сформированных потоками поверхностных грунтовых и артезианских подземных вод, углеводородных флюидов и низкотемпературными гидротермальными растворами различного происхождения с преобладающим использованием собственных ресурсов осадочно-породного бассейна.

В общедоступной учебной литературе (Смирнов В.И. «Геология полезных ископаемых», 1989. Смирнов В.И. и др. «Курс рудных месторождений», 1981; Яковлев П.Д.

«Промышленные типы рудных месторождений», 1986; Вольфсон Ф.И., Дружинин А.В.

«Главнейшие типы рудных месторождений», 1986; Вольфсон Ф.И., Некрасов Е.М. «Основы образования рудных месторождений», 1986) практически не освещаются вопросы генезиса осадочно-катагенетических месторождений. Поэтому возникла необходимость обсудить данную проблему в специальной лекции с привлечением новых научных данных ведущих ученых в области литологии, нефтяной и газовой геологии, геотектоники и геологии рудных месторождений (В.Н.Холодова, В.Е.Хаина, Б.А.Соколова, П.П.Тимофеева, А.Г.Коссовской, Н.В.Логвиненко, Н.Б.Вассоевича, Л.В.Анфимова, О.В.Япаскурта, В.И.Старостина и многих других), а также собственных исследований автора.

Необходимость рассмотрения данной проблемы также связана с тем, что в связи с появлением в 80-90 г.г. новых аспектов в теории литогенеза и катагенетического рудогенеза, во многих регионах нашей страны были открыты и переоценены многие месторождения и рудопроявления как рудного, так и нерудного сырья. В особенности это касается постановки поисковых и оценочных работ на золото в терригенных и карбонатно терригенных комплексах с целью открытия большеобъемных промышленных объектов.

Такие работы проводятся в местах прохождения производственных практик студентов Ростовского госуниверситета.

Методическое пособие предназначено для студентов 3 курса специальности 011100 “Геология ” в рамках дисциплины «Геология полезных ископаемых», однако оно также будет полезно студентам всех геологических специальностей и аспирантам, занимающимся вопросами рудогенеза в осадочных формациях.

1. ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ Геологическая история каждого осадочного образования включает ряд последовательных стадий: зарождения рыхлого осадка, затем его литификации («окаменения»), то есть превращения в породу, и более или менее длительного (вплоть до первых миллиардов лет) бытия последней внутри земных недр. Находясь там, перемещаясь тектоническими движениями на разные глубины и подвергаясь при этом воздействиям различных температур, давлений и газово-жидких флюидов, осадочная порода претерпевает постседиментационные преобразования или «вторичные изменения».

Термины, определяющие различные стадии литификации осадков, по-разному трактуются геологами (Н.М.Страховым, Н.Б.Вассоевичем, Н.В.Логвиненко, А.Г.Коссовкой, П.П.Тимофеевым, В.Н.Холодовым и др.). Мы рассмотрим лишь наиболее общепринятые трактовки этих понятий.

Так, Н.Б.Вассоевич, объединяя мнение большинства литологов, предлагал называть литогенезом совокупность процессов образования осадков (седиментогенез), превращения осадков в осадочные горные породы (диагенез) и последующего изменения осадочных пород до превращения их в метаморфические породы (катагенез), а также процессов гипергенеза.

По Н.М.Страхову диагенез понимается как стадия биохимического и физикохимического уравновешивания компонентов осадка, представляющего собой, как правило, обводненную и неравновесную систему, в той или иной мере насыщенную органическим веществом – живым (бактерии, грибки и др.) и мертвым. Нижняя граница диагенеза определяется разными исследователями по-разному. Большинство отечественных геологов принимают её на малых глубинах под поверхностью накапливающихся осадков: в пределах единичным метров либо десятков метров, максимально 150-300 м, по Н.М.Страхову, а в осадках океанических глубин по новейшим данным А.Г.Коссовской и др. вплоть до многих сотен метров. Одним из признаков завершения диагенеза служит исчезновение живого органического вещества.



По завершении диагенеза (в том случае, если сформированная за счет осадка порода не была поднята в зону гипергенеза, а продолжала своё погружение вглубь стратисферы) начинается следующая стадия литогенеза, которая различными учеными именуется двояко. Первое и наиболее ёмкое определение ей дал А.Е.Ферсман в 1922 году. Он назвал катагенезом всю совокупность преобразований осадочной породы после того, как она оказалась отделенной от водного бассейна новым слоем осадка и вплоть до момента, когда эта порода снова становилась земной поверхностью на границе с атмосферой, исключая отсюда только метаморфические изменения, которые обусловлены воздействием на породу особо высоких температур и давлений. Также представлял эту стадию Л.В.Пустовалов, назвавший её иначе – эпигенезом. Последний термин укоренился в трудах многих отчественных геологов (А.Г.Коссовкой, А.В.Копелиовича, Г.Ф.Крашенинникова, Л.Б.Рухина, И.М.Симановича и др.). Однако он со временем стал вытесняться термином «катагенез», употребляемым ныне значительно чаще (Н.Б.Вассоевичем, Н.В.Логвиненко, Б.А.Соколовым, В.Н.Холодовым, О.В.Япаскуртом и др.). Оба термина трактуются сейчас большинством исследователей практически с одинаковым смысловым содержанием. Но дискуссионными остаются границы, стадийность, диагностические признаки данной стадии преобразования осадков.

Усиленный интерес литологов к катагенетическим преобразованиям привел к необходимости широких комплексных исследований крупных природных объектов. В результате возникло представление об осадочно-породных бассейнах как о целостных автономных системах, в которых благодаря преобладанию нисходящих тектонических движений осадочные и осадочно-вулканогенные толщи проходят все стадии постседиментационных изменений от диагенеза и катагенеза до метаморфизма. Внутри такой породной системы, которая часто пространственно совпадает с тектоническими впадинами или депрессиями, реализуются все процессы формирования нефтяных и газовых месторождений, различных рудных скоплений. В гидрогеологии осадочно-породные бассейны иногда называют артезианскими.

В соответствии с представлениями ряда ведущих гидрогеологов – Д.С.Соколова, А.А.Карцева, И.К.Зайцева т др. – среди осадочно-породных бассейнов континентального блока можно выделить три группы: элизионные, инфильтрационные, смешанные.

Для элизионных бассейнов типично резкое и длительное преобладание нисходящих отрицательных движений, в результате которых во впадинах накопились мощные (до 10 км) осадочные толщи. Положительные движения были кратковременны и начались в поздние геологические эпохи. Как следствие такого развития в центральных частях депрессии каждый последующий пласт перекрывает предыдущий, а в целом песчаноглинистая толща становится источником газоводных флюидов, в ней глины уподобляются пористой резине, насыщенной морской водой, рассеянным органическим веществом (РОВ) и разнообразными газами. По мере погружения они сжимаются и отдают газоводные растворы в жесткие пласты-коллекторы и дренирующие зоны разломов. Как следствие в подобных регионах элизионный этап резко преобладает над инфильтрационным, а отжимающиеся седиментационные флюиды обычно мигрируют в них от центра к периферии. Этому способствуют высокие геотермические градиенты, обеспечивающие температуру до 100° С на сравнительно небольшой (2-3 км) глубине. Здесь очень часто возникают аномально высокие пластовые давления, которые в глубоких частях бассейнов, в зоне затрудненного водоомена, сохраняются на протяжении длительного геологического времени.

Для инфильтрационных бассейнов характерны относительно небольшие (2-3 км) мощности осадочного чехла, что обусловлено слабой тектонической активностью региона и замедленными нисходящими движениями. Благодаря тому, что в периферической части осадочный чехол такой «тектонической чаши» оказывается вскрытым эрозией, в наиболее проницаемые пласты-коллекторы с дневной поверхности поступают вадозные воды, которые по закону гидростатического напора мигрируют по ним в направлении от областей питания к областям разгрузки.

Смешанные артезианские бассейны занимают промежуточное положение. Часто отмечается преобладание элизионных процессов на ранних этапах погружения и инфильтрационных на поздних этапах, после поднятия и частичной денудации водоносных пород на периферии бассейна.

По данным В.Н.Холодова двум первым типам осадочно-породных бассейнов соответствуют два типа катагенеза на континентальном блоке.

Первый тип – элизионный катагенез – характеризуется перераспределением газоводных флюидов, отжимающихся из глин в песчаники или тектонические трещины. Это в свою очередь вызывает реакции, идущие на границе двух разных геохимических сред, где нередко формируются самые разнообразные аутигенные минералы, в том числе и промышленно важные. Второй тип - инфильтрационный катагенез – отличается тем, что в этом процессе пласты коллекторы (песчаники и карбонатные породы) становятся глав ной ареной разнообразных химических реакций; разделяющие их глины слабее отражают изменения, которые возникают в коллекторах под воздействием пластовых вод.





2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ, СВЯЗАННЫХ С ПОСТСЕДИМЕНТАЦИОННЫМИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯМИ ПОРОДНЫХ БАССЕЙНОВ В осадочных формациях заключено большое количество стратифицированных полезных ископаемых, генезис которых невозможно объяснить только осадочной моделью.

Помимо пластообразной формы рудных тел, приуроченности полезной минерализации к определенным литолого-стратиграфическим горизонтам, отсутствия (или несущественного развития) рудогенерирующих магматических комплексов, локализации оруденения в слабодислоцированных породах осадочного чехла, данные месторождения имеют признаки вторичного минералообразования, поэтому их часто называют эпигенетическими.

Наличие рудной вкрапленности и прожилков, метасоматические структуры руд, повышенные температуры минералов (до 100-250°С), нехарактерные для осадочного минералообразования, тупое выклинивание рудных тел в пределах осадочных слоев - свидетельствуют об участии относительно горячих растворов в процессе рудогенеза. Изотопный состав ряда минералообразующих элементов указывает в большинстве случаев на их осадочную природу, но частично и эндогенную. Не всегда удается четко разграничить инфильтрационные, диагенные, катагенные, низкотемпературные гидротермальные процессы с участием эндогенных флюидов по имеющимся спорным диагностическим признакам. И все же эти месторождения имеют много общего для выделения их в особый класс – осадочно-катагенетический, в который можно включать или особо выделять инфильтрационные образования.

Среди рудных формаций и типов месторождений, относящихся к рассматриваемому генетическому классу, включая инфильтрационные выделяют (по В.И.Страростину, П.А.Игнатову,1997):

1) стратиформные полиметаллические в карбонатных породах; 2) медистые песчаники в терригенных красноцветных формациях, 3) медистые песчаники палеорусел пестроцветных толщ; 4) урановые и битумно-урановые в палеорусловых песчаниках пестроцветных толщ; 5) урановые и ванадий-урановые в зонах окисления черносланцевых комплексов; 6) ванадий-урановые в калькретах; 7) металлоносные угли и торфяники; 8) редкометально-урановые в зонах выклинивания внутрипластового оруденения; 9) битумно-урановые в карбонатных и терригенных породах; 10) битумно-ванадиевые в терригенных толщах; 11) стратиформные целестиновые и баритовые в гипс-карбонатных породах; 12) самородной серы в гипс-карбонатных породах; 13) ийдобромные и металлоносные рассолы.

При участии катагенных флюидов образуются месторождения золота в углеродистых терригенных и карбонатно-терригенных формациях. Смешанным элизионным и инфильтрационным процессами объясняется генезис ряда месторождений сидеритов и бурых известняков, магнезитов, фосфоритов.

Во многих осадочно-породных бассейнах имеется пространственная связь стратиформных рудных месторождений со скоплениями углеводородного сырья. Стратиформные рудные месторождения располагаются в краевых частях нефтегазовых бассейнов или в примыкающих к ним депрессиям.

3. СХЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ГАЗОВОДНЫХ ФЛЮИДОВ В ЭЛИЗИОННЫХ БАССЕЙНАХ И РУДОГЕНЕЗ Одной из выдающихся работ, показавшей механизм формирования рудоносных катагенных флюидов и основанной на огромном фактическом материале, явилась монография В.Н.Холодова «Постседиментационные преобразования в элизионных бассейнах» (1983).

Главное геохимическое отличие элизионных и инфильтрационных осадочнопородных бассейнов заключается в том, что в элизионных - на протяжении значительного времени активной силой, определяющей состав газов и вод, являются глинистые толщи. Именно в них по мере погружения на разные глубины осуществляются физикохимические преобразования, формирующие накопление газоводных флюидов, которые затем отжимаются из этих пластичных пород и попадают в жесткие и более ёмкие пласты песчаников-коллекторов.

Такое перераспределение газов и вод не проходит бесследно и, с одной стороны, сопровождается различными реакциями минералообразования на границе глинапесчаник, а с другой - способствует изменению состава флюидов, заключенных в песчаном коллекторе, определяет возможность формирования в нем новых по составу пластовых вод, залежей нефти, катагенетических минералов и текстур. При этом песчаники играют относительно пассивную роль. Они принимают отжимающиеся из глин флюиды, а формирующиеся в них жидкие и газовые фазы являются лишь геохимическим отражением вертикальной катагенетической зональности в глинах.

Наоборот, в инфильтрационных системах наиболее активная геохимическая жизнь сосредоточивается именно в относительно проницаемых пластах-коллекторах. Сюда внедряются вследствие подъема смежных площадей вадозные поверхностные воды, здесь в результате взаимодействия инфильтрационных вод и вмещающих пород осуществляются сложные геохимические преобразования твердой и жидкой фаз, здесь формируется эпигенетическая зональность отложений, преобразуются скопления нефти и газов, создаются и исчезают разнообразные рудные скопления. Глины в области активных геохимических процессов приповерхностной зоны являются более пассивными и как бы меняются ролями с проницаемыми песчаниками и карбонатными породами.

В целом последовательность формирования термальных газо-водных растворов в элизионных системах осадочно-породных бассейнов можно представить в следующем виде.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.