Лекции по геохимии элементов

Подождите немного. Документ загружается.

максимальная его концентрация приурочена к гидродинамически активным зонам, где

происходит поступление глубинных вод и следовательно приток питательных веществ,

необходимых для его развития. Количественное распределение планктонных

карбонатных и кремнистых организмов без существенных смещений в пространстве

проецируется после их гибели на океанское дно, уменьшается лишь абсолютная масса

карбонатных и кремнистых осадков.

Биогенные отложения, состоящие более чем на 30% из CaCO3, относят к

известковистым (карбонатным) илам, а состоящие более чем на 30% из SiO2 - к

кремнистым осадкам. Существуют и переходные кремнисто-карбонатные осадки.

Карбонатные осадки значительно шире распространены чем кремнистые, что

определяется составом растворенного стока с суши, а также сохранностью скелетов

организмов при осаждении на дно.

Карбонатные осадки

Подразделяются по условиям формирования на мелководные и глубоководные, а по

происхождению - на терригенные, хемогенные и биогенные.

Терригенные наименее распространены, образуются при поступлении с суши

значительных количеств терригенных карбонатов хорошей сохранности, что возможно в

холодных частях умеренных и в ледовых зонах, то есть там, где растворимость

карбонатных обломков понижена.

Хемогенные карбонаты образуются при химическом осаждении и приурочены к

аридным зонам океана. Осаждение происходит в мелководных условиях при подпитке

глубинными водами. В результате прогрева воды и сильного испарения в условиях

аридного климата создаются условия для резкого пересыщения воды CaCO3. Хемогенные

карбонаты в основном сложены арагонитом (СаСО3) и поэтому содержат значительные

количества SrCO3 и весьма малые MgCO3.

Основной тип карбонатонакопления биогенный (99%). Распространенность

биогенных карбонатов на дне океана определяется двумя главными факторами:

1) исходное распределение планктонных и бентосных организмов и следовательно

масса осаждающихся на дне карбонатов определяется гидродинамическим режимом

океанских вод,

2) масса отлагающихся на дне карбонатов зависит от рельефа дна, поскольку

определяется растворением CaCO3 при осаждении аллохтонной биогенной взвеси.

Растворение практически не происходит до глубин 3,7-4,5 км (критический уровень

карбонатонакопления), поэтому до этого уровня глубин карбонатность осадков более

121

высокая и может достигать десятков процентов. Глубже карбонатность осадков резко

падает вследствие интенсивного растворения карбонатов. До глубины 3,7-4,5 км кроме

рельфа дна на карбонатность осадков влияет разбавляющее действие терригенного

материала. Менее известковистые осадки, образующиеся при значительном поступлении

терригенного материала, характерны для гумидных климатических зон.

Главный компонент карбонатных океанических осадков CaCO3, менее

распространены MgCO3 (в Атлантике до 37%) и SrCO3. Содержание Sr обычно обратно

пропорционально Mg, так как Sr приурочен к арагониту, а Mg - к магнезиальному

кальциту. Содержание Si, Ti, Al, K определяется присутствием глинистого терригенного

материала. Железо содержится преимущественно в виде окиси Fe2O3, абсорбированной

карбонатами, то же типично и для Mn. Глубоководные карбонатные осадки относительно

обеднены Sr и Mg.

Чистые карбонаты имеют крайне низкие содержания микроэлементов, за

исключением Sr, более высокие содержания могут быть обусловлены примесью тонкого

глинистого материала.

Кремнистые осадки

SiO2 находится в океанской воде в состоянии резкого недосыщения, поэтому его

хемогенное осаждение из воды невозможно, осаждение кремния происходит биогенным

путем. Коллоидные частицы кремнезема состоят из тончайших обломков кремниевых

организмов. Кремнистые осадки биогенного происхождения формируются за счет

скелетов главным образом диатомовых водорослей и радиолярий. Кремнистые илы

разбавлены аргиллитовым и известковым компонентами. Их распространение не зависит

от глубины, как у карбонатных осадков. Вследствие недосыщенности океанской воды

после отмирания организмов их скелеты растворяются при осаждении через толщу воды,

и дна достигает не более 10-5 % органогенной взвеси.

Кроме биогенного, аморфного кремнезема в глубоководные осадки поступает и

терригенный кремнезем. Если в прибрежных областях он представлен частицами

песчаной размерности, то в глубоководных накапливается тонкий кварцевый материал

эолового происхождения. Его распространение обусловлено климатической

зональностью, а именно наличием пустынь, и следовательно приурочено к аридным

зонам.

Также как и чистые карбонатные, кремнистые осадки обладают крайне

низкими концентрациями микроэлементов, некоторое накопление которых может

быть связано с примесью глинистого материала.

Роль органического вещества в концентрации микроэлементов в осадках

122

Пелагические осадки практически лишены Сорг. Первичное распределение Сорг

отвечает распределению планктонных организмов в припорверхностных слоях воды, но

Сорг очень интенсивно разрушается в процессе осаждения его на дно. С этим связано

низкое содержание органического вещества в пелагических осадках и как следствие

окислительные обстановки, характерные для океанского литогенеза.

Максимальные концентрации органического вещества приурочены к богатым

органической жизнью относительно мелководным прибрежно-морским и окраинно-

континентальным обстановкам.

Исследование обогащенных органическим веществом современных морских

отложений, а также фанерозойских черных углеродистых сланцев показало, что все они

обогащены определенным кругом микроэлементов. Впервые К.Краукопфом было

установлена ассоциация элементов типичная для черных сланцев, она включает Mo, Ag,

V, Zn, As, Au.

Сопоставление состава современных современных осадков Черного моря: глинистых,

карбонатных и обогащенных органическим веществом сапропелевых - позволило

В.М.Гавшину выделить три группы (ассоциации) элементов, максимальные

концентрации которых приурочены к соответствующему типу осадков.

Эти ассоциации включают:

1. кластофильную – Si, Al, Fe, Mg, Ti, Zr, Th, Ta, REE, Cr, Y, Sc,

2. органофильную – Na, Ba, U, V, P, S, As, Sb, Mo, Ni, Cu,

3. кальцифильную –Ca, Sr, иногда Mn.

В органофильную ассоциацию входят элементы, для которых характерны высокие

концентрации в морской воде и наибольшие значения времени пребывания в океане. Они

вовлекаются в осадок в ходе осаждения биогенного материала.

Та же ассоциация органофильных элементов характерна и для обогащенных Сорг

черных углеродистых сланцев. Например, в отложениях баженовской свиты установлено

накопление всех элементов, выделенных Краускопфом, а также U, Sb, Ni, Cu, Ba.

Отложения баженовской свиты, обогащенные остатками планктоногенных организмов в

сравнении с обычными алевропелитами наиболее сильно накапливают Mo, As, Zn, V, Ni,

Au, Ag,Cu, коэффициенты концентрации которых составляют от 61 (Mo) до 3,3 (Со).

Близость микроэлементного состава фанерозойских планктоногенных отложений и

современных органогенных илов морей подтверждает представление о том, что

источником микроэлементов, сконцентрированных в черных сланцах, является морская

вода. Накопление элементов зависит от времени, в течение которого происходит обмен

компонентами между морской водой и обогащенным органическим веществом осадком,

123

которое определяется скоростью осадконакопления, и следовательно благоприятными для

накопления микроэлементов являются периоды очень медленного отложения осадков.

Для многих элементов, накапливающихся в черных сланцах, установлена устойчивая

прямая корреляция их концентраций с содержанием Сорг. Особенно это характерно для

U, Mo, V, Ni. Эта зависимость определяется тем, что органическое вещество является

восстановителем и осадителем микроэлементов из морской воды.

Очевидно, что наличие органического вещества будет приводит к накоплению

органифильных элементов не только в существенно глинистых отложениях, но также и

карбонатных, и кремнистых. Так, высокие концентрации U в известняках и мраморах, как

правило, связаны с наличием в них рассеянного углеродистого вещества или графита.

Эвапориты

В замкнутых водоемах аридных областей благодаря испарению соленость прогрессивно

возрастает, создаются перенасыщенные растворы, из которых начинается

последовательное выпадение солей, эти отложения называются эвапоритами. Общая

последовательность выпадения определяется свойствами растворимости солей. Первыми

выпадают наименее растворимые, последними – наиболее растворимые. Набор солей

определяется составом морской воды - Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, SO4 2-, углекислота.

Первым выпадает карбонат кальция, затем сульфат кальция в виде гипса (ангидрит

образуется из гипса при повышенных температурах), После испарения ¼

первоначального объема образуется

целестин (Sr SO4 ), после сокращения объема воды в 10 раз – начинает осаждаться галит – NaCl.

124