facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip

ВАРИАЦИИ ПАРАМАГНИТНЫХ МЕТОК ПО РАЗРЕЗУ УРЖУМСКОГО ЯРУСА

Автор Доклада: 
Габдрахманов Р.Р., Нургалиева Н.Г., Хасанова Н.М.

ВАРИАЦИИ ПАРАМАГНИТНЫХ МЕТОК ПО РАЗРЕЗУ УРЖУМСКОГО ЯРУСА

Р.Р.Габдрахманов, Н.Г.Нургалиева, Н.М.Хасанова

 

Уржумские отложения слагают верхнюю часть Биармийского отдела перми. Они вскрываются в ряде обнажений на р.р. Вятка, Волга, Кама и содержат литолого-стратиграфическую летопись многих интересных геологических процессов, связанных с движением фаций, изменением палеоклимата и т.п.

Эти процессы реконструируются по данным, полученным различными методами, в первую очередь, палеонтологическим. По уржумским отложениям известны также данные измерений магнитных свойств, данные рентгенодифрактометрии (глинистые минералы), данные геохимии по талассофильным и теллурофильным элементам (спектральный анализ) и данные, полученные методом элетронного парамагнитного резонанса (ЭПР) (р.Вятка).

В настоящей работе представлены новые данные ЭПР-спектроскопии по одному из опорных волжских обнажений (разрез Черемушка), служащие для дальнейшего выявления региональных черт в обстановках осадконакопления в начале татарского века.

Литолого-стратиграфическая характеристика разреза Черемушки.

Разрез уржумских отложений, вскрывающийся в овраге Черемушка, является опорным для всей обширной территории Среднего Поволжья. Оврагу придан статус геологического памятника природы [1 ].

Описание разреза уржумского яруса начинается в тальвеге оврага Черемушка на абсолютной отметке около 100 м. Здесь в правом борту на неровной размытой поверхности светло-серых доломитов «переходной» пачки казанского яруса, снизу вверх залегают сулицкая и ишеевская свиты. Граница между сулицкой и ишеевской свитами проводится на биостратиграфической основе по подошве пачки «зеленых глин» по первому появлению неморских двустворок в уржумском ярусе оврага Черемушка [1]. Эта ранняя уржумская ассоциация пред­ставлена видами Palaeomutela olgae Gus., Prilukiella sp., Anadontella volgensis (Gus.), входящими в комплекс руководящих видов уржумского яруса.

Характеристика актуальных парамагнитных меток пород разреза Черемушки.

Объектами изучения в литологии методом ЭПР являются изоморфные ионы элементов переходных групп, электронно-дырочные центры, свободные радикалы, ион-радикалы. Эти системы называют парамагнитными центрами или парамагнитными метками. Решение литологических задач с помощью ЭПР основано на количественных и кристаллохимических характеристиках парамагнитных элементов-примесей в минералах, изучении их вариаций по площади и разрезу.

В настоящей работе выявлены следующие актуальные парамагнитные метки пород разреза Черемушка: ионы Mn2+ в карбонатах; ионы Fe3+ в карбонатах и терригенной части; ион-радикалы SO2-, SO3-, СO33- в карбонатах; радиационные E’ – центры, обусловленные терригенной и вулканогенной компонентой.

Ионы Mn2+ (23?C) в карбонатной породе. В истертом образце известняка в диапазоне магнитного поля 2850-3750 гс на частоте n=9.2 ГГц наблюдается спектр ЭПР Mn2+ в кальците, состоящий из шести интенсивных линий сверхтонкой структуры (I=5/2) электронного спинового перехода (-1/2 ®1/2). Этот спектр усложнен присутствием большого количества менее интенсивных линий остальных электронных и ядерных спиновых переходов.

В доломитах наблюдается более сложный спектр ЭПР Mn2+ за счет суперпозиции двух спектров Mn2+ в позициях Ca2+ и Mg2+ и большей анизотропии спектра Mn2+ в позиции Mg2+. Мерой относительной заселенности позиций Ca2+ (I2) и Mg2+ (I1) примесными ионами Mn2+ в доломите является отношение a= 15? I1/ I2.

Для измерения общей концентрации Mn2+ в карбонатной части породы использовалась первая слабополевая линия секстета сверхтонкой структуры IMn, поскольку в этой области наблюдаются только сигналы Mn2+ от кальцита и доломита и отсутствуют линии спектров от других парамагнитных центров. Измерение проводится по площади линий поглощения SMn (двойное интегрирование линии первой производной сигнала ЭПР) или по величине интенсивности IMn. Мерой концентрации ионов Mn2+ в карбонатной части является величина:

KMn= SMn / (Pобр?Sэт),

где Робр -масса изучаемой навески горной породы, Sэт -площадь линии поглощения ЭПР эталона (Cr3+ в Al2O3).

Ионы Fe3+ (23?C) в породе регистрируются в виде характерных линий спектра ионов Fe3+ в карбонатной части порошка в диапазоне 410-630 Гс для кальцита. В диапазоне 1300-1600 Гс регистрируется Fe3+в SiO2 в терригенных породах.

Наличие сигнала ЭПР эталонного вещества Cr3+ в Al2O3 в слабополевой области магнитного поля позволяет оценивать концентрацию ионов железа. В качестве меры концентрации ионов Fe3+ в кальцитовой и доломитовой части породы выбрана величина (в относительных единицах):

Kfe = Ife/ (Pобр ? Iэт )

где IFe - интенсивность ЭПР ионов Fe3+, Робр - масса изучаемого порошка образца, Iэт - интенсивность сигнала ЭПР эталонного вещества (Cr3+ в Al2O3).

Наряду со спектрами примесных ионов Mn2+, Fe3+ в карбонатной части горной породы наблюдаются при комнатной температуре спектры ЭПР ион-радикалов - SO2-, SO3-, СO33- - радикалы, изоэлектронные с SO3-. Эти спектры используются для оценки гидрохимического режима кристаллизации карбонатных отложений.

Одним из радиационных центров фиксирующих наличие в породе минералов группы кварца является E’ – центр (g=2.0005), обусловленный как терригенной, так и вулканогенной компонентной первичных осадочных толщ, приводящих к аномальному изменению спектров термоактивированных пород.

Вариации парамагнитных меток по разрезу

ЭПР-спектроскопия образцов позволила выявить литолого-геохимическую неоднородность изучаемого разреза, выражающуюся в виде характерных спектральных сигнатур пачек разреза и вариаций их количественных характеристик (рисунок).

Полученные спектры ЭПР указывают на повышенную магнезиальность и соленость вод бассейна во время формирования сулицкой свиты и увеличение влияния терригенного сноса (ферримагнетики, марганец) во время формирования ишеевской свиты.

Сулицкая свита накапливалась преимущественно в условиях повышенной магнезиальности и солености в эвапоритовой обстановке (по высоким значениям ? и сульфат-радикалов). Ишеевская свита накапливалась в условиях усиления влияния сноса терригенного материала (на это указывают E’ – центры в кварце, Fe3+ в кластике и карбонатах), при этом в бассейне сохраняется высокая соленость (сульфат -радикалы). Усиление влияния суши в ишеевское время подчеркивается повышением содержания Mn2+.

Полученные результаты хорошо согласуются с данными по вариациям отношения Sr/Ba [1], увеличение которого указывает на повышение солености бассейна осадконакопления.

Сильно выраженный эвапоритовый режим в сулицкое время объясняет бедность палеонтологических остатков в соответствующих отложениях. Характерной особенностью является отсутствие остракод [1]. Повышенная соленость и магнезиальность бассейна осадконакопления оказались не благоприятными для существования этих ракообразных, которые, в общем, известны своей неприхотливостью. В ишеевское время этот режим ослаб, комплекс остракод насчитывает уже около 30 видов, относящихся к 6 родам [1].

Представленные данные подтверждают, что начало уржумского века характеризовалось значительной аридизацией климата востока Восточно-Европейской платформы. Этот процесс сопровождался локализацией реликтовых казанских морских бассейнов в раннеуржумское время и их слиянием в аномально соленый уржумский бассейн, отличавшийся небольшими глубинами и повышенной соленостью.

Начиная с подошвы ишеевской свиты, сложение разреза и его геохимическая характеристика резко меняются: доломиты сменяются известняками, увеличивается доля глинистых и алеврито-песчаных разностей с повы­шенными содержаниями марганца, железа и бария [1]. Эти наблюдения указывают на дальнейший распад уржумского бассейна на отдельные остаточные водоемы. В позднеуржумское время отмечается активизация пресноводных терригенных стоков с суши, сокращавших площади реликтовых аномально соленых участков бассейна седиментации. Повышенное содержание марганца в из­вестняках ишеевской свиты дает основание предположить, что в позднеуржумское время климат стал более влажным по сравнению с раннеуржумским временем при сохранении общего аридного характера климатических условий.

Вариации парамагнитных меток по разрезу

Рисунок. Вариации парамагнитных меток по разрезу.

Условные обозначения: 1 – песчаники, 2 – алевролиты, 3 – алевролиты и песчаники, 4 – алевролиты и глины, 5 – глины, 6 – известняки, 7 – известняки глинистые, 8 – известняки песчанистые, 9 – доломиты, 10 – доломиты глинистые, 11 – мергели, 12 – строматолиты, 13 – остракоды неморские, 14 – конхостраки, 15 – двустворки неморские, 16 – чешуя рыб, 17 – остатки растений, 18 – харовые водоросли.

Полученные данные хорошо согласуются с вариациями изменений парамагнитных меток в татарских отложениях, обнажающихся на р.Вятка [2], где в уржумских отложениях установлены значения показателей Mn2+ и SO3- примерно одного порядка. Однако значения метки Mn2+ существенно меньше в уржумских отложениях, чем в верхнеказанских и, особенно, в татарских отложениях. Это указывает на то, что эвапоритовый режим в уржумское время был наиболее сильным по сравнению с концом казанского века и началом татарского времени. Однако следует отметить, что гидрохимический режим уржумского века более сходен с режимом казанского века, нежели с режимом татарской эпохи. В течение последнего интервала фактор привноса терригенного материала, который уже обозначался в ишеевское время (рисунок – метки Mn2+, Fe3+), приобрел более мощное влияние на бассейн седиментации.

В целом, результаты ЭПР спектроскопии уржумских отложений по опорному разрезу Черемушки подтвердили последние представления о региональной литолого-геохимической эволюции территории Поволжья в течение уржумского века. Эта эволюция в основном сохранила тенденции казанского века (действительно подтверждается обоснованность объединения казанского и уржумского ярусов в единый Биармийский отдел), но и начинает нести в себе (ишеевская свита) черты тенденций татарской эпохи. Более детальное изучение парамагнитных меток в перспективе позволит перейти к вопросам их связи с пирокластическими реперами (событийная стратиграфия) и систематикой цикличности.

0
Ваша оценка: Нет
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.