Хімічний склад океанічної води пермського періоду за результатами дослідження включень у галіті морських евапоритів Центрально- та Східноєвропейського басейнів

Враховуючи високу концентрацію розсолів, вміст брому 50-120 ppm у досліджених зразках галіту (з кристаликами-в'язнами сильвіну у включеннях) розглядається нами як відносно низький, що є беззаперечним доказом перевідкладення раніше утворених калійних солей, розмитих "свіжою" морською водою. Про незначну роль неморської води свідчить не тільки вміст брому, а й типовий для пермських морських сульфатів ізотопний склад сульфатних сірки та кисню (?18О змінюється від 9,44 до10,41‰SMOW, а ?34S - від 9,42 до 13,30‰CDT).

У літературі описано подібні включення у галіті з трьох інших соленосних товщ - німецького цехштейну, Старобінського родовища (Прип'ятський прогин, Білорусія, девон) та Ангарського басейну (Східний Сибір, Росія, кембрій). Нещодавно включення з кристалами-в'язнями сильвіну виявлено нами в первинному галіті з Верхньокамського родовища (Передуральський прогин, перм). На підставі даних із восьми різновікових формацій ми дійшли висновку, що перенасичення розсолів калієм, а відповідно і утворення первинного сильвіну було типовим процесом у більшості давніх солеродних басейнів.

6.5 Термобаричні умови перекристалізації солей. У підрозділі узагальнено одержані нами дані про Р-Т-умови перекристалізації солей досліджених розрізів, що свідчать про пряму залежність цих параметрів від глибини залягання солей.

Розділ 7. Еволюція хімічного складу розсолів морських евапоритових басейнів та вод океану в пермі

7.1 Теоретичні передумови реконструкції хімічного складу води океану за складом розсолів включень у галіті. У підрозділі викладено наш погляд на можливі шляхи вирішення низки типових проблем, які виникають щоразу при реконструкції хімічного складу давньої океанічної води. Це насамперед:

- проблема, пов'язана з необхідністю використовувати лише ті включення, які містять розсоли, згущені тільки до стадії осадження галіту;

- питання морського походження досліджуваних солей;

- проблема відповідності хімічного складу розсолів досліджених включень та складу давньої океанічної води, враховуючи її зміни при згущенні у солеродних басейнах.

Крім того, ми не маємо прямої інформації стосовно можливих змін вмісту окремих елементів у океанічній воді протягом фанерозою, тому для проведення реконструкції нам необхідно зробити декілька припущень, зокрема:

- по-перше, загальна соленість води океану не змінювалась істотно протягом фанерозою; це припущення підтверджується численними дослідженнями точки замерзання флюїдних включень у морських карбонатних цементах (Lowenstein et al., 2005);

- по-друге, вміст K залишався без істотних змін; це припущення підтверджується відносно стабільними значеннями K+/Br- у розсолах включень у галіті багатьох різновікових фанерозойських евапоритових формацій (Horita et al., 2002);

- по-третє, концентрація йонів Ca і SO4, яка характерна для сучасної океанічної води сульфатного типу (відповідно 10,6 і 29,2 моль/кг Н2О), могла змінюватись не більше, ніж у три рази (Ca - у бік збільшення, а SO4 - у бік зменшення), досягаючи значень 30 ммоль/кг Н2О (для Ca) і 10 ммоль/кг Н2О (для SO4) (Holland, 1984; Kovalevych et al., 1998; Horita et al., 2002).

Виходячи з цих припущень, можна кількісно інтерпретувати одержані нами аналітичні дані.

7.2 Особливості пермського етапу у фанерозойській історії хімічної еволюції води океану. Перм є одним з найграндіозніших етапів соленагромадження в історії фанерозою. У пермський час сформувались три колосальних супербасейни: досліджені нами Східноєвропейський і Центральноєвропейський, а також басейн Мідконтиненту (Північна Америка).

Рис. 2 Зміни вмісту йону SO4 (в одиницях Єнеке) у розсолах пермських морських евапоритових басейнів, розміщених на території Європи і Північної Америки; сірим кольором показано етап сульфатного типу океанічної води.

SW'- склад сучасної океанічної води, згущеної до початку осадження галіту (McCaffrey et al., 1987);

SW''- передбачуваний склад океанічної води хлоркальцієвого типу, згущеної до початку осадження галіту (Kovalevych et al., 1998).

Пермський етап фанерозою, згідно з результатами попередніх досліджень, характеризувався сульфатним хімічним типом розсолів морських евапоритових басейнів і відповідно сульфатним (Na-K-Mg-Cl-SO4) хімічним типом морської води, тобто тим самим типом, що і сучасна морська вода. Однак, розсоли пермських евапоритових басейнів дещо відрізнялись від сучасної (згущеної до осадження галіту) морської води нижчим відносним вмістом йону SO4.

7.3 Вікові коливання хімічного складу океанічної води другого порядку протягом пермського періоду. Між окремими басейнами в межах пермі чітко помітна різниця у співвідношенні вмісту основних компонентів. Це, насамперед, коливання відносного вмісту йону SO4. На підставі ретельного аналізу наявного фактичного матеріалу, як здобутого нами так і взятого з літературних джерел, що стосуються одновікових північноамериканських басейнів Саладо та Веллінгтон (Lowenstein et al., 2005) ми дійшли висновку про закономірний направлений характер змін хімічного складу пермської океанічної води.

Зокрема, можна говорити про поступове зростання відносного вмісту йону SO4 від карбону до сакмарського віку пермі, потім його пониження до кунгурського віку і повторне його зростання до татарського віку (цехштейн) і, нарешті, поступове зниження протягом усього тріасового періоду аж до переходу в хлоркальцієвий тип з наближенням до юри (рис 2). Протягом останніх років нами був накопичений значний фактичний матеріал, переважно завдяки впровадженню наших нових методичних розробок та використанню прецизійних сучасних аналітичних методів.

Отже, цей матеріал ми розглядаємо як вперше узагальнений для пермі з виділенням направленого характеру змін і варіацій другого порядку. Такі коливання, очевидно, мали глобальний характер, оскільки вони підтверджуються результатами дослідження евапоритів, поширених на різних континентах - Європейському і Північноамериканському.

Висновки

Дисертаційна робота присвячена реконструкції хімічного складу океанічної води пермського періоду за складом флюїдних включень у галіті морських галогенних відкладів та вирішенню існуючих методичних проблем.

Всі ці питання були розглянуті нами, переважно, на прикладі відкладів пермських евапоритових басейнів Європи з використанням значної кількісті літературних джерел.

Основні висновки дисертаційної роботи зводяться до такого:

Хороша вивченість та безсумнівно морське походження солей Центральноєвропейського та Східноєвропейського пермських евапоритових басейнів стали причиною вибору цих басейнів у якості основних об'єктів дослідження.

Для вирішення поставлених задач нами виконано низку геохімічних досліджень з використанням сучасної високоточної апаратури.

Зокрема, застосовано усі існуючі на сьогодні методи аналізу індивідуальних флюїдних включень у седиментаційному галіті - УМХА, Cryo-SEM-EDS та ЕSEM-EDS, ізотопні аналізи сульфатних сірки та кисню, аналізи вмісту брому в галіті (переважна більшість вказаних досліджень виконано особисто автором дисертації).

Робота з оцінки достовірності трьох основних методів, найбільш придатних для дослідження флюїдних включень у галіті з метою реконструкції хімічного складу давньої океанічної води, свідчить, що результати, одержані за допомогою цих методів, майже повністю збігаються.

Отже, усі ці три методи можуть впевнено використовуватись для реконструкції хімічного складу давньої океанічної води.

Цей висновок є надзвичайно важливим з методичної точки зору. Розбіжності, які інколи виникають між описаними у літературі результатами, що одержані різними методами, найчастіше викликані помилками під час визначення генетичного типу включень.

Проведене автором прискіпливе дослідження генетичних типів флюїдних включень вперше наочно засвідчило, що у об'ємі одного зерна галіту чи навіть однієї седиментаційної структури містяться включення багатьох генетичних типів, що є потенційним джерелом помилок під час інтерпретації результатів дослідження розсолів цих включень.

У процесі виконання комплексних мінералого-геохімічних досліджень автором виявлено деякі специфічні особливості умов седиментогенезу солей. Зокрема одержані нові дані, що свідчать про значне поширення процесів перевідкладення солей (як сильвіну, так і галіту) на стадії седиментогенезу та про первинне походження сильвіну. Вивчення даного питання на прикладі багатьох інших різновікових евапоритових формацій світу дало змогу зробити висновок про типовість процесу перевідкладення для евапоритових басейнів минулого в цілому. У результаті узагальнення фактичного матеріалу, як літературного, так і отриманого автором, у дисертаційній роботі показано геохімічні особливості пермського галогенезу на фоні його фанерозойської історії. Наш підхід до аналізів з прискіпливим визначенням генетичного типу включень дав змогу виявити коливання хімічного складу давньої океанічної води другого порядку, що мали місце протягом пермі.

Показано, що ці коливання мали закономірний і глобальний характер. Наведено кількісну модель вікових змін другого порядку в межах пермі, побудова якої стала можливою значною мірою завдяки запропонованим автором методичним розробкам та врахуванню найновіших літературних даних про результати подібних досліджень одновікових морських евапоритових басейнів, розташованих на інших континентах. Проведена робота є надзвичайно важливою також з практичної точки зору. З'ясування масштабів та характеру коливань хімічного складу океанічної води у минулому прояснює закономірності еволюції осадового породоутворення загалом та віковий розподіл різноманітних корисних копалин, зокрема таких як калійно-магнієві солі, фосфорити, вуглеводні, деякі мікроелементи.

Список праць, опублікованих за темою дисертації

Статті у фахових виданнях

1. Evolution of Permian seawater: evidence from fluid inclusions in halite / V.M. Kovalevych, T.M. Peryt, V. Carmona, D.V. Sydor, S. V. Vovnyuk, S. Halas // N.Jb. Miner. Abh. - 2002. - Vol. 178, no. 1. - P. 27-62.

2. Ковалевич В.М., Галамай А.Р., Вовнюк С. В. Генетичні типи включень у галіті соленосних формацій України // Мінерал. зб. - 2002. - №52, вип. 1. - С. 146-151.

3. Геохімічні особливості формування верхньопермських солей східної частини Центральноєвропейського басейну / С.В. Вовнюк, В.М. Ковалевич, Г. Чаповський, Д.В. Сидор. // Геологія і геохімія горючих копалин. - 2004. - №2. - С. 119-136.

4. Вовнюк С.В. Механізм формування сильвіну у давніх евапоритових басейнах // Геологія і геохімія горючих копалин. - 2005. - №3-4. - С. 95-103.

5. Polyhalite occurrence in the Werra (Zechstein, Upper Permian) Peribaltic basin of Poland and Russia: evaporite facies constrains / T.M. Peryt, H. Tomassi-Moraviec, G. Czapowski, S.P. Hryniv, J.J. Pueyo, C.J. Eastoe, S. Vovnyuk // Carbonates and Evaporites. - 2005. - Vol. 20, no. 2. - P. 182-194.

6. Composition of brines in halite-hosted fluid inclusions in the Upper Ordovician, Canning Basin, Western Australia: new data on seawater chemistry / V.M. Kovalevych, T.M. Peryt, W. Zang, S.V. Vovnyuk // Terra Nowa. - 2006. - Vol. 18, no. 2. - P. 95-103.

Матеріали і тези доповідей

7. Kovalevych V.M., Vovnuyk S.V. Origin of the halite crystals in the Crystal Cave of the Wieliczka salt mine as indicated by fluid inclusion study // Abstr. of 12th Meeting of the Association of European Geological Societes MAEGS 2001 "Carpathians Palaeogeography and Geodynamics: a multidisciplinary approach". - Biul. Panstw. Inst. Geol. - 2001. - 396. - P. 84-85.

8. Evolution of Permian seawater: evidence from the UMCA study of fluid inclusions in halite / V.M. Kovaevych, T.M. Peryt, D.V. Sydor, S.V. Vovnyuk // Abstracts, the Int. Symp. on the Global Stratotype of the Permian-Triassic Boundary and the Paleozoic-Mesozoic Events. - Changxing, Zhejlang. - 2001. - P. 57-58.

9. Significance of composition of fluid inclusions in the Zechstein salt breccias (zubers) in Poland (Vortrag) / T.M. Peryt, G. Czapowski, V.M. Kovalevych, S.V. Vovnyuk // Abstr. and Programme of International Conference "Sediment 2002". - Schriftenreihe der Deutschen Geologischen Gesellschaft. - 2002. - Heft 17. - P. 158.

10. Вовнюк С.B. Умови седиментації сильвіну у цехштейнових басейнах Польщі за результатами дослідження флюїдних включень у галіті // Тези наук. конф. молодих вчених та спеціалістів ІГГГК НАН України та НАК "Нафтогаз України". - Львів. - 2003. - С. 28.

11. Vovnyuk S.V., Czapowski G. Generation of primary sylvite - the fluid inclusion data from the Upper Permian evaporites (SW Poland) // Abstracts 32 Intern. Geological Congress. - Florence. - 2004. - P. 419

12. Вовнюк С.В. Перевідкладення галіту у південно-західній частині цехштейнового басейну Польщі // Тези Міжнар. наук. конф., присвяченої 140-річчю кафедри мінералогії ЛНУ "Мінералогія: історія, теорія і практика". - Львів: ЛНУ. - 2004. - С. 8.

13. Вовнюк С.В. Порівняльна xарактеристика деструктивних методів визначення хімічного складу розчинів індивідуальних включень у галіті // Тези Міжнар. наук. конф., присвяченої 140-річчю кафедри мінералогії ЛНУ "Мінералогія: історія, теорія і практика". - Львів: ЛНУ. - 2004. - С. 9.

14. Вовнюк С.В., Ковалевич В.М., Сидор Д.В. Походження кунгурських солей Східноєвропейської платформи за результатами досліджень ?34S та ?18O сульфатів // Тези Міжнар. наук. конф., присвяченої 140-річчю кафедри мінералогії ЛНУ "Мінералогія: історія, теорія і практика". - Львів: ЛНУ. - 2004. - С. 10.

15. Вовнюк С.В. Можливість використання газово-рідинних включень у галіті для реконструкції складу розчинів евапоритового басейну // Тези наук. конф., присвяченої 60-річчю геол. ф-ту ЛНУ "Проблемні питання геологічної освіти та науки на порозі XXI століття". - Львів: ЛНУ. - 2005. - С. 18-19.

16. Hryniv S., Sydor D., Vovnyuk S. Salting-out primary halite as indicator of sedimentation conditions (Carpatian and Uralian Foredeep evaporite basins) // Abstrakty, II Polska koferencja sedymentologiczna POKOS 2 "Przebieg i zmiennosc sedymentacji w basenach przedgorskich". - Grodzik Mazowiecki. - 2006. - S. 128.

Размещено на Allbest.ru