Общая-геохимия.-Иркутск-2019 (1) (856215), страница 31
Текст из файла (страница 31)
В результате геохимическое значение первых во многих случаях существенно превышает значение геологических тел, содержащих большие массы углерода, но не способных к быстрому обмену.Важную роль в цикле углерода играет углекислый газ. Обменуглеродом между различными группами организмов можно разбитькак минимум на три стадии. Первая стадия – фотосинтез, в ходе которого растениями и автотрофными микроорганизмами используется CO2 атмосферы для синтеза сложных органических соединений и выделяется кислород. Вторая стадия – это дыхание живыхорганизмов с выделением CO2 в атмосферу. Третья стадия – дыхание и брожение гетеротрофных бактерий.
Они используют углеродпосле отмирания живых организмов, разлагают сложные органические соединения, делают их более простыми и также частичновыделяют CO2 в атмосферу. В косных системах углекислый газвыделяется в самостоятельную фазу, например, при взаимодействии кальцита и кварца с образованием волластонита(CaCО3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2).173Цикл углерода во многом определяет поведение других элементов. Живое вещество после своего отмирания активно поглощает целый ряд металлов из вмещающей среды. Торф и сапропеликонцентрируют U, V, Mo, Se, Ni, Co, элементы платиновой группы.При метаморфизме меняются формы нахождения сорбированныхэлементов, что ведет к их более позднему перераспределению,вплоть до образования промышленных месторождений.Кислород – самый распространенный элемент земной коры,составляет почти половину ее массы, подавляющая его часть связана в тех или иных минералах в виде ионов О2–.
Лишь ничтожная егочасть находится в свободном состоянии в виде О3 и О2. СвободныйО2 активно вступает во взаимодействие с другими элементами,участвует в окислительно-восстановительных процессах и играетважнейшую роль в жизнедеятельности организмов и растений.Основную составляющую глобального цикла кислорода биосферы определяет фотосинтез зеленых растений, который производит кислород из углекислого газа атмосферы. Часть выделившегосясвободного кислорода расходуется в процессе дыхания организмови окисления минеральных и отмирающих органических веществ.При этом биогенный синтез свободного кислорода и его биогенноепотребление взаимно скомпенсированы, поэтому содержание кислорода в атмосфере не меняется.Азот составляет 78 об.
% и 75,5 мас. % атмосферы. В почвенном покрове содержится 1,5·1011 т азота, в биомассе растений –1,1·1011 т, в биомассе животных – 6,1·107 т. Масса азота в биогенных ископаемых пока точно не определена. В цикле азота условновыделяются четыре стадии.Атмосферный азот химически инертен, поэтому первая стадия – связывание свободного молекулярного азота – происходит вкрайне ограниченных масштабах. Оно осуществляется только некоторыми свободноживущими бактериями, клубеньковыми бактериями и цианобактериями и называется биологической азотфиксацией.Конечными продуктами этой стадии являются вещества белковойприроды, аминокислоты и аммиак. Вторая стадия – аммонификация – поступление в почву и в океан азота в форме аммиака (NH3),синтезированного организмами, и минерализация вещества живыхорганизмов после их отмирания.
На третьей стадии биогеохимического цикла азота идет окисление аммиака и его превращение внитраты живыми организмами. Возвращают азот в атмосферу (чет174вертая стадия) денитрифицирующие бактерии и растения, которыепревращают нитраты в свободный азот.В зависимости от того, какую роль играют элементы в развитии живого вещества, они делятся на дефицитные и избыточные.Дефицитными называются элементы, добавление которых всреду обитания приводит к увеличению продукции живого вещества.
К ним относятся, наряду с водородом, углеродом, кислородоми азотом, также P, K, F, B, I.Избыточными называются элементы, удаление которых изсреды обитания приводит к увеличению продукции живого вещества. Например, Cl, S, Na, Cu, Ni, Fe, F.Дефицит или избыток элементов в среде приводит к заболеваниям животных, растений, а иногда и человека. Такие болезниА. П. Виноградов назвал биогеохимическими эндемиями, а районыих распространения – биогеохимическими провинциями.
На территории России известны биогеохимические провинции с дефицитомI в почвах и кормах, дефицитом или, наоборот, избытком F в питьевой воде. На современном этапе это учение преобразовалось в экологическую геохимию, одной из задач которой является оценка механизмов взаимодействия живых организмов с окружающей средой.175ГЛАВА 8. ГЕОХИМИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХПРОЦЕССОВ8.1. Магматизм8.1.1. Общие сведения о магматизмеи классификация магматических породМагматизмом называется процесс генерации, движения,накопления и кристаллизации магмы, что приводит к образованиюмагматических горных пород.
Магма представляет собой гетерогенный расплав, состоящий из катионов (Mg2+, Fe2+, Са2+, Na+, К+),цепочек силикатных и алюмосиликатных анионов и летучих компонентов.По В. В. Щербиной [1972] анионы изополикремниевых кислотобразуют ряд с повышающейся кислотностью: SiO44–< Si2O64–<< Si3O84–< Si4O104–. Чем крупнее анион при одном и том же заряде,тем легче он отрывается от катиона и сильнее у него кислотныесвойства. Дальнейшее возрастание кислотных свойств происходитпри переходе от силикатов к алюмосиликатам (AlSiO)4–, (AlSi6O)6–,(AlSi3O8)–: Si > B > P > Al.Генерация магмы осуществляется в земной коре и части верхней мантии и связана с плавлением исходных субстратов – магматических источников.
Магматизм, источники которого формируются в коре, называется коровым (до глубин 70 км), в мантии – мантийным (до глубин 500 км).Движение и накопление магмы наиболее характерны для земной коры и чаще всего реализуются в промежуточных континентальных коровых камерах. При вулканических извержениях магмадостигает земной поверхности (рис. 72).Кристаллизация магматических расплавов связана с понижением температуры.
По различным данным, температура кристаллизации основных пород 1100–1300 °С, гранитов – около 700–900 °С.Богатая водяными парами и другими летучими компонентами176(F, B) гранитная магма застывает при 600–700 °С. С другой стороны, в магме могут наблюдаться и более высокие температуры: дляультрабазитовых магм приводилась температура 1800 °С. Другойважнейший термодинамический параметр – давление – колеблетсяот 1 бар на земной поверхности до 10 кбар в абиссальной области.Рис. 72. Фации вулканогенных пород:1 – дайки; 2 – силлы, лакколиты; 3 – эксплозивная субфация; 4 – лавовые потоки(эффузивная субфация); 5 – купола и обелиски (экструзивная субфация);6 – жерловая фация; 7 – гипабиссальная интрузия [Полевая геология, 1989]Если породы разного состава имеют одинаковое происхождение, т.
е. образовались из одного источника и в ходе одного и тогоже петрологического процесса, то говорят, что они формируютмагматическую серию.Важное значение в магмообразовании имеют флюиды. Главным летучим компонентом большинства магм являются водяныепары; их содержание колеблется от 0,5 до 8 %. СогласноФ. А. Летникову, основой всех эндогенных флюидных систем служат углерод и водород. В связи с этим он различает С-структуры иН-структуры [Летников, Жатнуев, Лашкевич, 1985].177Углеродные структуры встречаются в глубинных разломах изонах с углеродной спецификацией флюидов. Вследствие эволюцииэтих систем образуются карбонатиты, кимберлиты, щелочные породы с высоким содержанием карбонатов, углеводородов и графита. С ними связаны месторождения алмазов, Ta, Nb, Zr, REE.Для водородных структур характерна H2O в флюидах именьшая глубина залегания магм. Образуются породы кислого иосновного состава и рудные месторождения.
В чистом виде такиеструктуры не существуют. Для летучих компонентов основныхмагм наиболее характерен CO2, для кислых – H2O.В современной систематике магматических горных пород,разработанной Петрографическим комитетом России (принята в1981 г., усовершенствована в 2009 г.), принято использовать количественные химические параметры SiO2 – (Na2O +K2O) (рис. 73)Рис. 73. Диаграмма «Сумма щелочей – кремнезём» (TAS)для химической классификации магматических (вулканических)горных пород [Петрографический кодекс, 2009]178Это общая классификация для интрузивных и эффузивныхпород.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
