|
|
|
АММОНИЕВЫЕ СЛЮДЫ - ИНДИКАТОРЫ УСЛОВИЙ
ПОСТСЕДИМЕНТАЦИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
ОСАДОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ
Стукалова И.Е.*, Петрова В.В.*, Сахаров
Б.А.*, Расулов А.Т.**, Волостнова Н.В.***
*ГИН РАН, Москва
**ИГГ УрО РАН, Екатеринбург
***УГГГА, Екатеринбург
Аммониевые слюды распространены в осадочных и метаморфических породах, и в основном, в тех комплексах, которые содержат органическое вещество.
При изучении постседиментационных преобразований органического и минерального вещества в осадочных комплексах восточного склона Урала, в нижнекарбоновых угленосных отложениях Алтынайского месторождения были обнаружены слоистые алюмосиликаты, которые оказались при детальном изучении минеральными разновидностями слюд иллит-тобелитового изоморфного ряда. Особенности кристаллохимии и генезиса этих редких аммоний-содержащих минералов являются индикаторами условий метаморфизма как вмещающих пород, так и органического вещества.
Авторами детально проанализированы постседиментационные преобразования органического и минерального вещества угленосных осадочных комплексов раннекарбонового возраста Алтынайского месторождения и Мостовского участка Егоршинского месторождения Среднего Урала, а также Маньинской угленосной площади на Северном Урале. При этом был изучен петрографический состав пород и углей, проанализированы дифрактограммы пелитовой фракции, измерены величины отражения витринитов в углях и во вмещающих породах на микроскопе-спектрофотометре МСФУ-ЭВМ.
В углях и породах Алтынайского месторождения величины отражения витринитов в воздушной среде (10Ra) составляют 109-123%, в иммерсии (Ro) они равняются 2,7-3,5%, что соответствует стадии изменения углей до полуантрацитов и антрацитов. Величины отражения витринитов хорошо коррелируются с результатами химических анализов: выход летучих компонентов (Vdaf) в этих углях составляет 5.60-5.80%, углерода (Vdaf) в них содержится 93.99-95.00%.
В углях Мостовского участка Егоршинского месторождения величины отражения витринитов несколько ниже по сравнению с Алтынайским месторождением, и составляют 95-97% в воздухе (10Ra), а в иммерсии (Ro) они колеблются в пределах 1.9-2.2%, что соответствует стадии преобразования углей от тощих до отощенно-спекающихся. Выход летучих компонентов (Vdaf) в них 8.52-20.84%, содержание углерода (Vdaf) колеблется в пределах 83.19-91.26%.
Органическое вещество в аналогичной по генезису нижнекарбоновой осадочной толще Маньинской угленосной площади (Северный Урал) преобразовано до марок газово-жирных углей. Величины отражения витринитов в этих углях значительно ниже, чем в углях Алтынайского и Егоршинского месторождений и составляют 76-90% в воздушной среде (10Ra) и 0,70-1,16% в иммерсии (Ro). Выход летучих компонентов (Vdaf) в них составляет 35,31-37,00%, а содержание углерода (Vdaf) колеблется в пределах 79,38-85,65%.
В составе пелитовой фракции из угленосных отложений Алтынайского месторождения главными компонентами являются каолинит и аммониевые слюды (иллит-тобелитового изоморфного ряда), часто присутствуют пирофиллит и кварц, иногда - хлорит. В составе пелитовой фракции образцов Мостовского участка Егоршинского месторождения содержатся каолинит, смешанослойные минералы, пирофиллит, хлорит, кварц. В составе пелитовой фракции из образцов угленосных отложений Маньинской площади содержатся каолинит, смешанослойные минералы, в незначительных количествах присутствуют кварц и полевые шпаты.
Таким образом, можно сделать вывод, что аммониевые слюды в составе пелитовой фракции пород присутствуют лишь в наиболее дислоцированной части Алтынайского месторождения, где органическое вещество преобразовано до антрацитовой стадии.
Доказательством наличия ионов аммония в структурах глинистых минералов служит характер дифракционных кривых и результаты инфракрасной спектроскопии. На дифракционных кривых, полученных от ориентированных препаратов в воздушно-сухом состоянии, аммониевые слюдистые минералы характеризуются практически целочисленной серией базальных отражений от межплоскостного расстояния d(001)=10.2-10.3 Е, очень сильным по интенсивности первым базальным рефлексом 001 и относительно слабыми отражениями 002, 003 и 005. Насыщение образцов органическими жидкостями (этиленгликолем или глицерином) не изменяет интенсивности и положения базальных рефлексов. Вместе с тем прокаливание препаратов при разных температурах показывает, что ниже 3500С дифракционная картина слюдистых минералов не меняется, а начиная с 3500С и выше постепенно уменьшаются значения d базальных отражений, нарушается целочисленность их серии, ослабляется интенсивность 001 и относительно увеличивается интенсивность 002, 003 и 005 отражений. При 5500С наблюдается дифракционная картина, типичная для прокаленного смектита.
Присутствие ионов аммония в межслоях слюдистых минералов подтверждается результатами инфракрасной спектроскопии. На ИК-спектрах исследованных образцов регистрируется полоса поглощения в области1430 см-1, соответствующая деформационным колебаниям ионов аммония.
Установленные аммониевые слюдистые образования являются аутигенными, они сформировались за счет каолинита и пирофиллита при повышенных температурах и давлениях, что может служить дополнительным признаком динамометаморфизма осадочных толщ и стрессовых напряжений. Наличие в рассматриваемых нами отложениях аммониевых слюдистых образований служит также своеобразным природным палеотермометром, устанавливающим максимальную температуру прогрева толщи осадков в 300-3500С.
Присутствие аммониевых слюдистых минералов связано на наш взгляд со специфическими условиями постседиментационного преобразования органического и минерального вещества нижнекарбоновых угленосных осадочных комплексов в постколлизионную стадию развития региона и является индикатором геодинамических условий их формирования, так как минералы этой группы появляются и исчезают при определенных P-T-условиях.