Файл: Применение математических методов в исследовании рассеянных компонентов осадочных пород..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 48
Скачиваний: 0
В и с т е л и у с А. Б. Материалы к литостраткграфми продуктивной толщи Азербайджана. Изд. АН СССР. М. — Л., 1961.
В и с т е л и у с А. Б., Ро м а н о в а М. А. Красноцветные отложения полу
острова Челекен. Изд. АН СССР, М. — Л., |
1962. |
|
|
|
Г о л о в к и н е к ий Н. А. О пермской |
формации в центральной части |
|||
Камско-Волжского бассейна. Материалы по |
геологии России, т. 1, 1869. |
|
||
Д е м и д о в и ч Б. П., Ма р о н |
И. А. Основы вычислительной математики. |
|||
М., «Наука», 1966. |
|
К а з а н с к и й М. Г. Фации |
и |
|
И г н а т ь е в В. И., У рас ин а Э. А., |
||||
меденооность казанских отложений |
востока |
Татарии. — Сб.: Материалы |
по |
|
геологии Востока Русской платформы, вып. 3. Казань, Иэд-во КГУ, 1970. |
|
|||
Л у р ь е А. М. Меденосность |
осадочного чехла |
Pvr-c-кой платформы. — |
||
Об.: Рудоносность Русской платформы. М., «Наука», |
1965. |
|
||
М и р о п о л ь с к и й Л. М. Медные руды в пермских отложениях ТАССР
иих генезис. Учен. зап. Казанского университета, т. 98, кн. 1, 1938.
Му р ч и с о н Р. И. Геологическое описание Европейской России и хребта Уральского. Т. 1. СПб., 1849.
Н е ч а е в А. В. |
Верхнепермские отложения. Геология России, т. II, ч. V, |
|
Пермская система. |
1921. |
|
Но и н с к и й М. Э. Некоторые данные относительно строения и фациаль |
||
ного характера казанского яруса в приказансхом районе. Изв. геолкома, 1924, |
||
т. XIII, № 6. |
|
Татарской |
Н о и н с к и й М. Э. Краткий очерк истории изучения недр |
||
республики. — Сб.: Геология и полезные ископаемые Татреспублики. Казань, |
||
Татиздат, 1932. |
|
медных руд |
П о л я н и н В. А., И з о т о в В. Г. Минералогия и геохимия |
||
Вятско-Камской полосы. Учен. зап. Казанского университета, т. 126, кн. 2, 1967.
По л я н и н В. А., |
И з о т о в |
В. Г. Рудные поля Вятско-Камской |
меде |
||
носной полосы.— Сб.: Геохимия |
и геология фосфоритоносных |
и меденосных |
|||
отложений Татарии. Казань, Изд-во КГУ, 1970. |
описание |
месторождений |
|||
Р а з у м о в с к и й |
Н. К. Геолого-экономическое |
||||
медистых песчаников |
Приуралья. — Сб.: Главнейшие медные, |
свинцовые и |
|||
цинковые месторождения СССР. ГГРУ, 1931. |
востока |
Русской |
плат |
||
Т и х в и н с к а я Е. И. Основы палеогеографии |
|||||
формы в верхнепермское время. ДАН СССР, т. XIV, № 2, 1949. |
ярус. |
||||
Форш Н., Н. Пермские отложения. Уфимская |
свита и казанский |
||||
Тр. ВНИГРИ, нов. серия, вып. 92. Л., 1955. |
|
|
|
||
Ч е р д ы н ц е в В. А. Казанский ярус.— Сб.: Геология ТАССР и приле гающих территорий в пределах 109 листа. Ч. 1." ОНТИ, 1939.
'Л-279.—7
В. Г. Изотов
О ВЛИЯНИИ ФАЦИАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ КАЗАНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ВЯТСКО-КАМСКОЙ ПОЛОСЫ НА ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕЯННЫХ СОДЕРЖАНИИ МЕДИ
Разнообразие условий накопления осадков в верхнепремское время в пределах Волго-Уральской области обусловило не только широкое разнообразие фациальных условий, но и влияло на за кономерности распределения химических элементов в породах. Из этих элементов наибольшее значение имеет медь. Это обуслов лено тем, что в пределах рассматриваемой территории Татарии, пересекаемой Вятско-Камской меденосной полосой, сконцентри рованы многочисленные мелкие месторождения и рудопроявления меди, которые являются потенциально перспективными и пред ставляют в последние годы объект активного изучения.
Вопросы, связанные с распределением меди и других, микро элементов в породах Волго-Уральской области, куда входит и рассматриваемая территория, изучались многими исследователя ми (Миропольский, 1938, 1943, 1956; Иткина, 1950; Гуляева п Итюина, 1950; Ронов и др. 1955; Катченков 1952, 1959, 1961; Пе рельман и Борисенко, 1962). Однако большинство перечисленных исследователей рассматривали особенности поведения микроэле ментов в различных литологических типах пород не учитывая фациальные особенности их образования, которые как известно являются в пределах этой территории весьма разнообразными от типично морских до континентальных. По данным этих иссле дователей содержание меди в отдельных литологических типах пород колеблется в пределах первых тысячных долей процента. По сравнению с данными по содержанию меди в литосфере (0,007%) и в осадочных породах литосферы (0,0057%) (по А. П. Виноградову, 1956), содержание ее в породах рассматри ваемого региона является несколько пониженным.
Всеми исследователями отмечаете^ более повышенное содер жание меди в глииисто-алевритистых породах по сравнению с песчаниками и карбонатными породами. Необходимо отметить, однако, что полученные результаты по содержаниям меди в
98
отдельных литологических типах пород статистически не обраба тывались, а оценивались визуально.
Закономерности распределения меди в казанских отложениях Вятско-Камской полосы были рассмотрены В. А. Поляниным и В. Г. Изотовым (1967). При этом было показано, что законы распределения меди в различных по литологическому составу, породах с достаточной точностью могут быть аппроксимированы нормальным и логарифмически нормальным распределениями.
Нами изучалось распределение меди по всему разрезу казан ских отложений, заключающих основную массу оруденения Вятско-Камской полосы. В целях сравнительной характеристики изучение проводилось отдельно по определенным литологичес ким типай пород в пределах основных фациальных зон. При этом изученные участки располагались в пределах выделенных нами рудоносных площадей, положение которых контролируется структурно-тектонической позицией участков и фациальным обликом отложений (Полянин и Изотов, 1970).
На территории Татарии наиболее интенсивное оруденение связано с верхнеказанскими отложениями Кукморской и Альметьевской рудоносных площадей, занимающих центральные час ти Северного и Южного куполов Татарского свода. В фациаль ном отношении эти наиболее насыщенные рудопроявлениями отложения сложены переслаиванием красноцветных лагуннодельтовых и сероцветных лагунно-морских пород, представленных глинами, алевролитами, песчаниками, различной степени зернис тости и карбонатными породами, в основном известняками. То есть эти отложения попадают в зону взаимоотношения красно цветной и сероцветной формаций.
В пределах этих же площадей нижнеказанские отложения еще сохраняют свой сероцветный лагунно-морской облик, что свя зано с особенностями взаимоотношения формаций в нижнеказан ское время. Сами отложения представлены в основном глинами, известковистыми глинами, алевролитами, песчаниками и извест няками. В фациальном отношении они могут рассматриваться как отложения, переходные между типично морскими и лагунно дельтовыми образованиями. Для сравнения результатов иссле дования особенностей распределения меди в отложениях, отме ченных ведущих фациальных зон, нами изучались в этом отноше нии и типично аллювиально-дельтовые красноцветные образова ния в пределах Сарманово-Азнакаевского рудного поля в крайней восточной части Альметьевской рудоносной площади. Для харак теристики особенностей поведения меди в мелководно-морских отложениях нами были опробованы толщи верхнеказанских по род в районе г. Казани, представленные известняками, доломи тами, известковистыми глинами и глинами с гипсом. Приведен ная выше общая фациальная характеристика отложений отме ченных крупных территорий приведена по данным М. Э. Ноинско-
7* |
99 |
го (1924, 1930), Е. И. Тихвинской (1939, 1952), Н. Н. Форша
(1956) и других исследователей.
В отложениях отмеченных территорий и рудоносных площадей медь является типичным рассеянным элементом. Содержания ее в породах варьируют в пределах от десятитысячных долей до целых процентов в рудах. Наиболее распространены содержания в пределах тысячных долей процента. В результате специальных минералогических исследований, сопровождавшихся Изучением образцов пород в полированных шлифах под микроскопом и бинокуляром установлено, что при повышенных концентрациях, начиная с первых сотых долей процента и выше, медь образует самостоятельные микро- и реже макроскопические выделения в породах. Учитывая этот факт, автор считает, что породы с со держанием меди выше 0,01% являются потенциально меденосны ми, заслуживающими особого рассмотрения.
Содержание химического элемента в породах является слу чайной величиной, закономерности поведения которой описыва ются законами распределения. В настоящее время имеется об ширная литература, посвященная этому вопросу (Разумовский,. 1941; Родионов, 1961, 1964; Вистелиус, 1964, 1966; Смирнов 1963;
Миддлтон, 1968, Маттерон, 1969; Воробьев, 1970). В результате многочисленных исследований установлено, что закономерности распределения того или иного элемента в породах можно описать
сдостаточной степенью точности двумя законами — нормальным
илогарифмически нормальным. Однако подобный подбор закона распределения различных элементов в горных породах является механическим. При этом не используется та информация, кото
рую в действительности несут законы распределения элементов
впородах.
Вразличных фациальных условиях процессы накопления элементов в осадках протекают различно. Это должно отразить ся и на законах распределения элементов в породах. Закон рас пределения элементов в той или иной горной породе определяется большим количеством факторов, многие из которых не поддают ся количественной оценке. Однако, как известно, вид функции распределения случайной величины тесно связан с механизмом ее формирования. Механизм же возникновения той или иной кон центрации элемента в осадочной породе можно в первом прибли жении связывать с двумя группами факторов. Первая группа — факторы, обусловленные характером накопления определенного объема осадка. Вторая группа — факторы, связанные с законо мерностями накопления исследуемого элемента в данном объеме осадка. В дальнейшем на распределение элемента начинают ока зывать влияние процессы диагенеза и катагенеза, в отдельных
случаях очень резко меняющие первоначальную картину. Эти процессы протекают столь индивидуально, что их влияние на распределение элементов трудно учесть при построении общих, схем. Однако при послойном опробовании можно не учитывать
влияние диагенетических процессов, перераспределяющих эле мент в пределах одного слоя.
Приведенные выше две группы факторов могут различным образом реализоваться в пределах отдельных фациальных зон, для каждой из которых свойствен свой характер накопления осадкам концентраций в нем элементов. Так, в области развития мелководно-морских казанских отложений, судя по характеру пород, широкое развитие имело хемогенное осадконакопление за счет последовательного накопления порций чаще всего карбонат ного осадка. В области развития лагунно-морских и лагунно дельтовых отложений Кукморской и Альметьевской рудоносных площадей преобладало терригенно-хемогенное осадконакопле ние, связанное со сложным влиянием многочисленных факторов. Существенно терригенное осадконакопление преобладало в бо лее восточных районах в пределах развития аллювиально-дель товых толщ.
В соответствии с этими общими типами осадконакопления попробуем подобрать некоторые общие модели, характеризую щие процесс накопления элементов в осадке при различном спо собе поступления осадка.
Допустим, что порода формируется в результате накопления отдельных порций осадка, первоначально не содержащих рас сматриваемого элемента. Порции осадка поступают последова тельно случайным образом и е течение достаточно малого про межутка времени At вероятность поступления двух и большего числа порций осадка есть величина бесконечно малая. Допустим далее, что элемент поступает в осадок из среды осадконакопле ния и содержание его — С пропорционально времени контакта осадка со средой — Т. то есть С = кТ; к — коэффициент пропор циональности. Это допущение вполне оправдано для малых кон центраций элементов при процессах адсорбции для химического и биохимического осаждения. Если считать, что в результате от ложения каждой порции осадка формируется слой и значитель ного перераспределения элемента между исследуемыми слоями не происходит, можно показать, что содержания элементов при сделанных допущениях распределены по экспоненциальному
закону.
Пусть Р (t) — вероятность того, что между фиксированными моментами времени to и t не поступило ни одной порции осадка.
Тогда вероятность того, что как между моментами to |
и t, так и |
||
t и А* не поступило ни одной порции |
осадка, будет равна, со |
||
гласно теореме умножения вероятностей и сделанным |
выше до |
||
пущениям: |
|
|
|
Р (t + At) = Р (0 {1 - [аЫ + в(Д*])}, |
|
||
где a At — вероятность |
поступления |
одной порции |
за время |
At; |
поступления |
двух и более порций за |
|
6 (At) — вероятность |
|||
101
время At (по условию величина бесконечно ма лая).
Тогда: P^ + A<)~ |
= — «Я(0 — |
At |
|
и, осуществляя предельный переход, получим |
|
= — a.P(t), откуда: P(t) — Се а‘ . |
|
С — постоянная интегрирования, |
так как по условию Р (0)=1, |
то С= 1 и окончательно имеем P(t) = e~at.
Плотность вероятности распределения длины интервала меж
ду моментами |
поступления двух последующих |
порций осадка |
||
будет равна |
|
|
|
dP(t) : ае -at |
т - Пт |
At |
= Пт |
г т - Р У + В - |
|
Л1-+0 |
д^->-0 |
At |
d(t) |
|
что соответствует экспоненциальному распределению.
Так как мы считаем, что концентрация элемента в слое про порциональна времени между отложениями двух слоев, исполь зуя теорему о преобразовании случайных величин, легко перейти к распределению содержаний элементов. При этом получаем:
Т — — , откуда —— , подставляя это в формулу плотности
k d C k
вероятности распределения длины интервала, получим: /(С) =
|
а |
— в |
к , полагая — =Л, окончательно получим |
k |
k |
|
f(C)=%e~lc. |
Как известно, эта функция характеризуется максимальным значением при С= 0 и плавным уменьшением по мере увеличе ния С. Таким образом, наибольшее распространение при сделан ных допущениях будут иметь слои, в которых либо отсутствует рассматриваемый элемент, либо присутствуют его минимальные концентрации. Следовательно, только что описанная модель мо жет характеризовать процесс крайнего рассеяния.
В наших условиях подобная схема может быть применена к карбонатным и карбонатно-глинистым породам мелководно-мор ских и лагунно-морских отложений хемогенного происхождения, характеризующимся часто микрослоистостью и наименее способ ных к извлечению меди из разбавленных растворов. Последнее может оправдывать допущение о пропорциональности содержа ния элемента в осадке времени контакта его со средой.
102