Общая характеристика диктионемовых сланцев Чудово-бабинского месторождения

Диктионемовыми сланцами называются аргиллиты, обогащенные на 10—20% органическим веществом сапропелевого состава (керогеном), по внешнему виду представляющие собой плотную тонкослоистую породу от темно-бурого до черного цвета. Свое название они получили по найденным в них остаткам дендроидей — Dictyonema. Темный цвет обусловлен керогеном, который распределен в породе дисперсно и равномерно.

Неорганическая часть диктионемовых сланцев слагается на 20 — 30% из глинистых минералов, по А.А. Кордикову, гидрослюдистого состава и на 70—80% из минеральных зерен алевритовой размерности. Алевритовый материал на 98—99% состоит из минералов легкой фракции, главным образом калиевых полевых шпатов и кварца. Из минералов тяжелой фракции наиболее часто встречается рутил и в виде единичных зерен циркон, турмалин, гранат, апатит, сфен, роговая обманка, эгирин, барит, диопсид, ставролит, эпидот. Алевритовый материал распределяется более или менее равномерно по всей массе породы и местами образует прослоечки и линзочки мощностью обычно в доли миллиметра. Редко встречаются песчаные прослоечки.

К алевритовым и песчаным прослоям обычно приурочен пирит; единичные зерна и агрегаты его рассеяны по всей породе. Из рудных минералов встречаются единичные зерна магнетита и гематита.

О химическом составе диктионемовых сланцев можно судить по многочисленным анализам разных исследователей по пробам, взятым из нескольких мест от мыса Парки до Тойла. Ниже приводятся данные только из работы О. Киррета и др., так как показатели анализов всех исследователей очень близки между собой. По этой работе приведены более полные анализы по пластово-дифференциальным пробам, характеризующим верхнюю, среднюю и нижнюю части пласта диктионемового сланца (табл. 42).

Из табл. 42 видно небольшое, но заметное уменьшение количества органического вещества по пласту снизу вверх. Следует отметить в отличие от кукерситовых горючих сланцев очень небольшое содержание в минеральной части диктионемовых сланцев карбонатов и более высокое содержание закисного железа, Р2О5 и V2O5, а также сульфатов Ca и Mg. Существенных различий в содержании других компонентов в минеральной части диктионемовых и кукерситовых сланцев нет.

Элементарный состав органического вещества по данным различных исследователей характеризуется сравнительно большими колебаниями в содержании С (61,4—76,0%) и особенно O + Сl (12,2—24,9%).

В упомянутой выше работе О. Киррета и др. рассматривается этот вопрос, и по предложенному данными исследователями методу произведена экстраполяция данных анализа элементарного состава чистого керогена диктионемового сланца, который содержит: С 76,00%, H 7,40%, О+Cl 12,22%, S 2,50%, N 1,88%; отношение С/Н равно 10,28, высшая теплота сгорания керогена диктионемового сланца 8350 ккал/кг.

На основании этих данных для керогена диктионемовых сланцев устанавливается в отличие от керогена кукерситовых горючих сланцев пониженное содержание в нем водорода и повышенное содержание азота, серы и, возможно, кислорода; нужно отметить также более низкую его теплоту сгорания. Повышенное содержание азота, как считают многие исследователи, возможно, указывает на то, что исходным материнским веществом керогена, кроме растительных организмов, были в какой-то мере и животные организмы. Повышенное содержание сульфидного железа и закисного железа указывает на восстановительную среду осадконакопления.

Физические и технологические свойства диктионемовых сланцев можно характеризовать следующими средними цифрами: удельный вес 2,0—2,3, объемный вес 1,5—1,9 г/см3.

Теплота сгорания (Qбн) 1000—1300 ккал/кг.

Из-за большой зольности и низкой калорийности диктионемовые сланцы пока не используются в качестве топлива. Малый выход полезных продуктов перегонки делает их также малопригодными для химической переработки. Сухая перегонка средних проб диктионемовых сланцев, взятых из различных мест, дает выход смолы до 2—3,5%. Однако опыты по газификации этих сланцев, проведенные еще в 1949 г. И. Степановым и В. Риккен в Институте химии АН Эстонии, показали возможность использования их в качестве сырья для получения высококалорийного бытового газа. Оказалось, что при сухой перегонке 35% тепла сланца переходит в тепло газа. Наивысшая калорийность газа и наибольший его выход приходятся на начальный период перегонки, и средняя теплотворная способность получаемого газа выше 6000 кал; кроме того, неспекаемость и большая механическая прочность диктионемовых сланцев позволяют загружать их при газификации значительно более высоким слоем, чем для кукерситов.

Диктионемовые сланцы слагают достаточно выдержанный пласт, который в разрезе выделяется под названием тюрисалуской пачки в составе пакерортского горизонта нижнего ордовика. Эта пачка имеет маркирущее значение, резко выделяясь между залегающим выше глауконитовым песком («глауконитовый песчаник», лээтсеский горизонт) и подстилающими и оболовыми песчаниками — маардуская пачка пакерортского горизонта).

О широком распространении пласта диктионемовых сланцев можно судить по его выходам в береговых обрывах глинта и прорезающих его речек почти на всем протяжении вдоль южного побережья Финского залива от Балтийского моря до р. Сясь (550 км по прямой) и по данным буровых скважин, вскрывших его к югу от Финского залива на расстоянии от нескольких до десятков километров (рис. 23).

Распространение пласта диктионемового сланца ограничивается на севере выходом его на дневную поверхность, а на западе — Балтийским морем. Пласт падает на юг под углом около 10—15', следуя общему погружению палеозойских пород. Мощность пласта в северо-западной части Эстонии 4—8 м. В южном и восточном направлениях пласт выклинивается и, возможно, фациально переходит в другую породу — глину и алевролит. Распространение, общие геологические условия залегания и мощность пласта диктионемового сланца показаны на рис. 4, 5.

Запасы диктионемовых сланцев не учтены. По A. Лyxa, их можно оценить по категории С2 приблизительно в 16 млрд. т, исходя из расчета распространения сланца по простиранию на протяжении 200 км и по падению на 20 км при средней мощности пласта объемном весе сланца 2,0.