Горючие сланцы России и общие закономерности размещения их месторождений

В литературе по поводу определения понятия «горючие сланцы» содержатся самые противоречивые высказывания. Еще более спорные и неясные представления о горючих сланцах укоренились в геологоразведочной практике.

Наиболее раннее и, может быть, лучшее определение горючих сланцев дано А.Н. Розановым: «Под этим названием понимают глинистую или мергелистую породу..., обладающую способностью раскалываться на тонкие плитки или листочки в сухом виде и в тонких кусках нередко загорающуюся от спички и горящую коптящим пламенем, распространяя характерный запах битумов, при сухой перегонке способную давать нефтеобразные продукты, но не дающую таковых при обработке ее растворителями... Горючие сланцы... должны быть отнесены к типу сапропелевых образований».

Большинство отечественных горючих сланцев А.Н. Розанов относит к сапропелитам морского происхождения.

Ральф X. Мак-Ки в работе о сланцах, изданной в 1925 г. и опубликованной в русском переводе в 1934 г., считает, что подлинный горючий сланец представляет глинистую или песчаную породу, из которой путем перегонки, но не путем обработки растворителями, можно добыть нефтеподобное вещество (смолу).

Г.Л. Стадников и Б.К. Климов, не давая четкого определения, указывают, что горючими сланцами являются все более зольные, чем угли, твердые горючие ископаемые, заключающие свыше 30% золы. Однако Г.Л. Стадников отмечает, что горючие сланцы с чистой гумусовой органической массой чрезвычайно редки.

А.Ф. Добрянский отмечает, что собственно горючими сланцами являются сланцеватые многозольные горючие породы, в органической массе которых сапропелевое вещество явно преобладает над гумусовым (содержание последнего менее 25%).

А.А. Гапеев, Ю.А. Жемчужников и А. И. Гинзбург термин «горючие сланцы» применяют к породам, загорающимся от пламени спички и содержащим углеводородные вещества, извлекающиеся из породы органическими растворителями (битуминозные сланцы) или выделяемые при сухой перегонке (пиробитуминозные сланцы). Ко второй группе относится большинство горючих сланцев, являющихся теми же сапропелевыми образованиями, что и кеннельские угли, богхеды и др., но содержащих больше минеральных примесей (золы).

В Геологическом словаре горючие сланцы определяются как «глинистые, песчанистые и известковистые горные породы, обладающие горючими свойствами вследствие присутствия в них продуктов разложения органического вещества. Все типы горючих сланцев характеризуются повышенным содержанием водорода (до 7—8%) и летучих (30—70%)».

В соответствующей инструкции ГКЗ и в сводке «Подсчет запасов месторождений полезных ископаемых» под редакцией В.И. Смирнова и А.П. Прокофьева горючие сланцы определяются как осадочная порода (ископаемый морской или озерный сапропелевый ил), способная при нагревании до 500° выделить органическое вещество в виде нефтеподобной смолы и газообразных продуктов. В отличие от ископаемых углей высокое содержание золы в горючих сланцах не препятствует их промышленному использованию, так как обильное газовыделение при нагреве способствует интенсивному горению.

Таким образом, горючим сланцем в более узком понимании термина, исходя из геологических данных и требований промышленности, следует считать содержащую органическое вещество осадочную породу: глинистую (глина, аргиллит), известковистую (мергель), редко кремнистую, тонкослоистую, при выветривании листоватую («бумажные сланцы») или массивную, коричневато-бурую, иногда почти черную, реже оливковую или желто-коричневую, нередко загорающуюся от спички и дающую длинное коптящее пламя. Горючие свойства этой породы определяются наличием в ней (условно от 15 до 50%) сапропелевого или гумусово-сапропелевого органического вещества, распределенного в преобладающей минеральной массе чрезвычайно равномерно. Это вещество путем нагревания сланца до 500° без доступа воздуха, а в иных случаях до 1000° с доступом воздуха выделяется из породы в виде нефтеподобной смолы (сланцевого масла и горючего газа). В элементарном составе органической массы горючих сланцев диагностично содержание водорода 7—10%.

Природа органического вещества горючих сланцев не вполне ясна, хотя в ряде случаев массовые скопления остатков микроскопических водорослей (часто сине-зеленых) указывают на близость осадка, давшего впоследствии горючие сланцы, к сапропелевым илам и сапроколлам с той или иной примесью остатков высших растений (гумусового материала, смол и т. д.).

Среди каустобиолитов к горючим сланцам ближе всего стоят угли группы сапропелитов (богхеды, кеннель-богхеды, касьянито-богхеды, черемхиты и др.).

Из других пород к горючим сланцам примыкают сапропелевые глины и аргиллиты, а также глинистые и известковистые мергели, в заметном количестве содержащие органическое (сапропелевое или гумусово-сапропелевое) вещество.

Таким образом, к собственно горючим сланцам не следует относить углистые аргиллиты (сланцы) и высокозольные липтобиолиты, а также битуминозные сланцы, минеральная часть которых пропитана озокеритом, асфальтом или нефтью, извлекаемыми из породы бензолом, хлороформом и другими органическими растворителями.

Среди немногих работ, освещающих петрографию горючих сланцев, привлекает внимание оставшаяся неопубликованной статья Е.С. Корженевской, относящаяся еще к довоенному времени.

В этой работе на основании изучения относительно небольшого коллекционного материала были предварительно намечены следующие две петрографические группы горючих сланцев.

Первая группа сланцев микроскопически характеризуется наличием бесструктурной гомогенной, часто хлопьевидной основной массы, светло-желтой или коричневатой. В ней хорошо различимы ярко-желтые овальные тельца, образующие скопления, или одиночные, представляющие более или менее хорошо сохранившиеся остатки микроводорослей. Кроме последних, могут присутствовать остатки высших растений (линзы витрена и ксиловитрена, кусочки фюзена и др.). Минеральная часть может иметь самый разнообразный состав и величину зерен. Часто встречаются обломки и целые известковые скелеты различных представителей беспозвоночных.

Таким строением обладают прибалтийские кукерситы, некоторые волжские сланцы, доманиковые сланцы Кузбасса и др.

Вторая группа горючих сланцев в шлифах обнаруживает наличие бесструктурной гомогенной хлопьевидной или комковатой основной органической массы, желтого, коричневого и красновато-бурого цвета, равномерно смешанной с пелитовым или обломочным минеральным материалом. Остатки микроводорослей высших растений в ней не обнаруживаются.

Такова микроструктура кембрийских сланцев с р. Оленека, доманиковых сланцев Башкирии, менилитовых сланцев Карпат и т. д.

По данным, полученным в самое последнее время, к указанным двум петрографическим группам сланцев следует добавить третью: при изучении шлифов палеогеновых горючих сланцев Болтышского месторождения (Южная Украина) установлено, что основная органическая масса, занимающая меньшую часть площади препарата, имеет гумусовый состав. Она вместе с глинистой тонкодисперсной примесью как бы цементирует огромное количество прекрасно сохранивших клеточное строение колоний водорослей ярко-желтого цвета. Между водорослями в основной массе располагаются чешуйки слюды, зерна кварца, обрывки гелифицированных и фюзенизированных тканей, пыльца и пирит.

Наиболее чистые (малозольные) разности этих сланцев Е.С. Kopженевская относит к богхедам (альголитам), близким к маргуниту Бразилии, описанному Штуцером.

Очевидно, при развитии петрографического изучения разнообразных по составу горючих сланцев Советского Союза среди них будут выявлены новые группы, типы и разновидности по комплексу петрографических признаков, а не только по характеру органической массы и наличию водорослей.

По генезису горючие сланцы связаны с более широким кругом обстановок седиментации, чем угли. В ряде случаев, присутствуя вместе с последними в составе болотно-озерных комплексов, они распространены и среди лагунных и, пожалуй, особенно широко — среди морских отложений.

Высказанное много лет тому назад одним из первых наших исследователей горючих сланцев А.Н. Розановым мнение о том, что большинство отечественных горючих сланцев принадлежит к сапропелитам морского происхождения, действительно и в настоящее время.

He приходится сомневаться в морском происхождении оленекских сланцев, кукерситов Прибалтики, волжских горючих сланцев, сланцев Приуралья и др. Некоторые из них, например кукерситы, отлагались в удалении от берега в неглубоком спокойном морском бассейне с нормальным солевым и газовым режимом вод, на что указывает наличие в этих сланцах остатков чрезвычайно разнообразной типичной морской фауны.

Условия накопления доманиковых горючих сланцев востока Европейской части бывш. СССР были своеобразными. По представлениям Н.М. Страхова, эти сланцы, заключающие остатки нормальной морской фауны, являются осадками удаленной от берега зоны моря с нормальным газовым режимом. Биомасса, послужившая для накопления органического вещества сланцев, представляла планктон, цветение которого было периодическим. Горючие сланцы такого типа Н.М. Страхов называет планктоногенными.

В отличие от доманиковых сланцев Н.М. Страхов считает юрские сланцы Волжского бассейна бентогенными, накопившимися также в морском бассейне с нормальным кислородным режимом, но с органической массой, произошедшей за счет развития фитобентоса (донные луга), а не планктона. Обнаружение в волжских сланцах хлорофилла указывает на наличие высокоорганизованных растений типа современной Zoastera.

Оленекские (кембрийские) горючие сланцы Восточной Сибири также морского происхождения. Однако следует подчеркнуть, что данных о их генезисе в настоящее время собрано еще недостаточно. Особые черты носило эоценовое сланценакопление в области Карпат. Мелководный характер морского бассейна, полуокислительная среда, специфические особенности солевого состава воды способствовали массовому развитию фитопланктона. Все это — особенности, характерные для условий формирования менилитовых сланцев.

Сланценосные отложения Кендерлыка и Болтышского месторождения на Украине образовались, по-видимому, в бассейнах лагунного типа.

Горючие сланцы мезозойских депрессий Забайкалья, как, вероятно, и некоторые другие сланцы, — типичные пресноводные (озерные) образования.

Геотектонический режим сланценакопления для ряда месторождений недостаточно выяснен. Однако принадлежность наиболее крупных бассейнов горючих сланцев России к тому или иному геотектоническому типу уже может быть намечена.

Так, кембрийские горючие сланцы Оленекского поднятия являются платформенными образованиями, как и литологически близкие им богатые органическим веществом более древние породы хатыспытской свиты верхнего протерозоя и кембрийские битуминозные аргиллиты восточного склона Анабарского массива и северного склона Алданского щита. М.В. Чуринов, И.М. Цыпина и В.П. Лазарева отмечают необычайное постоянство массового накопления органического материала на огромных участках морских бассейнов северо-востока Сибирской платформы в конце протерозоя — начале палеозоя.

На южном склоне Балтийского щита на площади, измеряемой тысячами квадратных километров также в платформенных условиях происходило накопление ордовикских морских горючих сланцев. Общий стабильный характер режима седиментации нарушался лишь незначительными вертикальными колебательными движениями дна моря, зафиксированными в разрезе ритмичным чередованием слоев известняков и горючих сланцев. Более подробные сведения об этом содержатся в работе С.С. Баукова.

Более сложный геотектонический режим был во время формирования доманиковых отложений Приуралья, западного склона Урала и Печорской синеклизы. Богатые органическим веществом глинистые аргиллиты и известняки «доманиковой фации» занимают громадную площадь, измеряемую сотнями тысяч квадратных километров. Во франском веке эта площадь была восточной окраиной Русской платформы и западной частью Уральской геосинклинали.

Таким образом, собственно горючие сланцы, спорадически встречающиеся среди отложений «доманиковой фации», могут иметь как геосинклинальный (краевой прогиб), так и платформенный характер.

К типичным образованиям устойчивой древней платформы относятся верхнеюрские горючие сланцы Волжского бассейна и Тимано-Печорской области (Волжско-Печорская провинция). Мезозойские сланценосные (и угленосные) отложения Юго-Восточного Забайкалья сформировались в небольших прогибах подвижной эпигерцинской платформы.

В палеотектоническом отношении весьма интересно Болтышское месторождение, расположенное в центральной части Украинского щита, т. е. в области древней платформы. Площадь месторождения, имеющая форму круга диаметром 20 км, в эоцене представляла мобильную зону опускания, возможно, на месте древней очень крупной вулканической или своеобразной грабеновой структуры, в пределах которой мощность отложений эоцена (сланценосных) во много раз больше, чем на соседних стабильных участках щита.

С типичным геосинклинальным режимом связано образование палеогеновых сланцев Карпат и Апшеронского полуострова.

Все сказанное свидетельствует о том, что палеогеографические и геотектонические условия сланценакопления на территории России разнообразны и не менее сложные, чем условия угленакопления.

На обзорной карте масштаба 1:15 000 000 показано фактическое и частично прогнозируемое распределение главнейших бассейнов и месторождений горючих сланцев на территории России. Эта карта, составленная впервые, еще очень бедна знаками, обозначающими наличие горючих сланцев в различных частях страны.

Ho эта бедность кажущаяся, так как местами на поверхности, а главным образом на глубине во многих районах Белоруссии, в Приуралье и в Закавказье, в Узбекистане, в Туркмении и в Сибири по имеющимся геологическим предпосылкам и отрывочным данным бурения возможно наличие не учтенных на предлагаемой карте, но в действительности имеющихся сланценосных толщ.

На карте площади, занятые горючими сланцами, разделены по возрасту полезного ископаемого и степени достоверности (разведанности и изученности). Следует отметить, что доманиковая фация на карте не выделена из-за неясности вопроса о том, в каких частях площади ее распространения находятся собственно горючие сланцы (за исключением районов Башкирии).

Общая картина распределения горючих сланцев такова, что при настоящей степени геологической изученности наиболее богата ими Европейская часть бывш. СССР. Нет установленных сланцепроявлений на большей части Туранской плиты, в Западно-Сибирской низменности, на Дальнем Востоке, Сахалине, Камчатке и в некоторых других регионах.

Предпринятые Геологической службой мероприятия по комплексной геологической съемке и глубинному изучению равнинных закрытых районов, несомненно, в ближайшие годы уточнят и, главное, пополнят имеющиеся представления о распространении горючих сланцев на территории Советского Союза. Выпуск в свет настоящей монографии, нужно надеяться, поможет сделать более успешными шаги в этом направлении.

Вследствие того, что горючие сланцы по своей природе в большинстве представляют полезное ископаемое регионального распространения, следует думать, что вопрос о распределении их провинций бассейнов и месторождений на территории бывш. Советского Союза станет более ясным после завершения составляемого в настоящее время Атласа литолого-палеогеографических карт бывш. СССР масштаба 1:7500 000 и более крупного.