Общая-геохимия.-Иркутск-2019 (1) (856215), страница 44
Текст из файла (страница 44)
sedimentum – оседание) – образованиевсех видов осадков в природных условиях путем перехода осадочного материала под действием гравитационных либо центробежныхсил из подвижного (растворенного) или взвешенного состояния внеподвижное (осадок) [Геологический словарь, т. 2, 1978]. Формирование осадков может происходить как на поверхности суши (эоловый перенос), так и в водной среде (в реках, озерах, морях, океанах), частично за счет терригенного (аллотигенного) материала,принесенного извне в готовом виде, частично за счет биогенной ихемогенной отсадки некоторых (обычно наиболее труднорастворимых) соединений из наддонной воды (в водоемах) и текущей (в реках, ручьях, стекающих со склонов).
Кроме того, отмечаются вулканогенно-осадочный и тиллитовый (связанный с ледниками) типылитогенеза. В вулканогенно-осадочном типе формирование осадкапроисходит за счет лавового, пеплового, гидротермального и эксгалятивного материала, доставляемого в зону седиментации в основном в условиях спрединговых и островодужных поступлений материала. Тиллитовый тип осадконакопления формируется за счет движения и таяния ледника, загрязненного обломочным материалом.Скорость седиментации зависит от массы, размера и формычастиц, вязкости и плотности среды, а также от ускорения свободного падения. Соответственно наиболее крупные частицы песчанойразмерности выпадают в осадок в непосредственной близости отисточника сноса терригенного материала в морской бассейн (проксимальный шельф), а частицы с алевро-пеллитовой до пелитовойразмерности накапливаются в дистальной области океана.После осадконакопления наступает первая стадия преобразования осадившегося материала осадочных пород – диагенез (отгреч.
dia – завершённость действия, и genesis – рождение, возникновение). Данный этап представляет собой комплекс природныхпроцессов преобразования первично седиментационных осадков восадочные горные породы. На этапе диагенеза происходит физикохимическое уравновешивание осадка, представляющего собой первоначально неравновесную открытую систему, резко обводнённуюи богатую органическим веществом как живым (бактерии), так и243мёртвым. Различают два этапа диагенетического минералообразования: окислительный, связанный с верхним слоем осадка, ещё содержащим свободный О2, и восстановительный, охватывающий более глубокие слои, лишённые О2, и характеризующийся редукционными процессами.
Синхронно с формированием диагенетическихминералов осадок теряет свободную воду и несколько уплотняется.Следующим этапом преобразования продукта седиментацииявляется его катагенетическое преобразование – катагенез. Данный этап характеризуется интенсивным уплотнением осадков подвлиянием усиливающегося давления и частичным преобразованиемустойчивых как терригенных, так и аутигенных компонентов породы.
Другими словами, катагенез – направленный по действию комплекс постдиагенетических процессов, протекающих в осадочныхпородах вплоть до превращения в метаморфические. Катагенетические изменения пород и заключенного в них органического вещества обусловлены в основном действием температур и давлений. Встадии катагенеза выделяются два этапа: ранний, характеризующийся наличием неизмененного глинистого вещества в терригенных и глинистых породах, и поздний, характеризующийся наличием измененного глинистого вещества и появлением структур растворения обломочных зерен под давлением. Другая градация процесса катагенетических преобразований предполагает деление напрото-, мезо- и апокатагенез.Завершается цикл постседиментационных преобразованийстадией метагенеза (от греч.
meta – за, после и genesis – рождение,происхождение) – метаморфизм. Эта стадия глубокого минералогического и структурного изменения осадочных пород в нижнейчасти стратисферы, происходящая главным образом под влияниемповышенных температур и давления в присутствии минерализованных растворов. В эту стадию широко развиваются процессы перекристаллизации ранее образованных аутигенных минералов иглинистого вещества, растворения и кристаллизации под давлениемглавных породообразующих минералов осадочных пород.Итак, цикл формирования и преобразования осадочных горных пород представляет собой поэтапную смену геологическихпроцессов:ГИПЕРГЕНЕЗ → СЕДИМЕТНОГЕНЕЗ → ДИАГЕНЕЗ →КАТАГЕНЕЗ → МЕТАГЕНЕЗ.244Подводя итог описанию осадочного процесса, можно резюмировать, что образование осадков происходит как на суше, так и в водных бассейнах. Главными источниками вещества для образованияосадков служат продукты выветривания и разрушения горных пород.Осадочный процесс представляет собой циклическое перемещение вещества, осуществляемое на границах литосферы, гидросферы, биосферы и атмосферы.
Он начинается с выветривания материнского субстрата, сложенного магматическими, метаморфическими и осадочными породами, переходит в водный или эоловыйперенос продуктов их разрушения с последующим накоплениемэтих образований в конечных водоемах стока. Далее осадки трансформируются, уплотняются и переходят в слоистые осадочные породы.
Перекрывая друг друга, осадочные отложения постепенноуходят вглубь слоистой оболочки Земли, в области повышенныхтемператур и давлений. В результате они все интенсивнее метаморфизуются, а иногда подвергаются переплавлению или палингенезу. Тектонические процессы, формирование орогенов и внедрение магматических масс в складчатые системы завершают циклосадочного породообразования и вместе с эндогенными породамиввергают осадочные толщи в гипергенный круговорот.
Осадочныйгеологический цикл повторяется снова, хотя иногда тектоническиедвижения могут и прерывать нормальное развитие осадочного процесса, делая его цикл незавершенным. В целом главными движущими силами осадочного процесса на Земле является борьба тектонических эндогенных сил, создающих поднятия и хребты, с агентами выветривания, представляющими экзогенные силы, стремящиеся нивелировать созданные неровности рельефа.8.3.2.
Химический состав осадочных породВыдающаяся особенность осадочных пород состоит в усиленной дифференциации вещества, приводящей к образованию такихвысоких концентраций отдельных химических элементов (Si, C, Ca,Fe и др.), которые не достигаются ни в одном другом природномпроцессе. Концентрация SiO2 в песках и в песчаниках может превышать 99 %, Al2O3 в бокситах может достигать 70 %, Fe2O3 в лимонитах – до 75 %, FeO в сидеритах – до 60 %, MgO в доломитах –до 20 %, CaO в известняках – 56 %. Следует подчеркнуть, что этопродукты исключительно земного процесса, неизвестного на других планетах Солнечной системы.245В отличие от минералов магматических пород минералы осадочных пород представлены более простыми соединениями, например, оксидами, гидрооксидами, солями.
В большинстве осадочныхпород наблюдается органическое вещество. Это остатки растенийили скелетных частей, раковин организмов в виде окаменелостей.Несмотря на то что осадочные породы имеют огромное видовое разнообразие, тем не менее можно выделить три главных типаотложений с приблизительно равным их соотношением в осадочном слое земной коры. Это глинистые сланцы, песчаники и карбонаты (табл.
19).Таблица 19Соотношение главных типов пород в осадочной оболочке Земли(по: [Мейсон, 1971])Осадочные породыГлинистые сланцыПесчаникиКарбонатыClarke,1924 г.АвторыLeitha. Mead,1915 г.Ронов и др.,1989 г.Среднее8015582126542818721810Как известно, глинистые сланцы и породы составляют основуосадочного слоя земной коры, именно они в основном определяютего геохимические характеристики [Козлов, 2007].
В особенностиэто относится к их углеродистым и углеродсодержащим разновидностям, которые в литературе именуются как черный сланец.Согласно принципу геохимического баланса процессов осадкообразования Кларка – Гольдшмидта – Виноградова средний химический состав осадочных пород как пород вторичных, производных глобального геохимического круговорота, за исключением такназываемых избыточных летучих компонентов (H2O, CO2, S, Cl, Br,I, B), должен быть равным среднему составу магматических пород.Однако этот принцип нарушается огромным избытком СО2 и Са,связанных между собой в форме карбоната в составе осадочныхпород.
Этот избыток Са требует либо специфического дополнительного источника Са, либо потери осадочной оболочкой в ходегеологической истории всех других типов отложений, кроме карбонатных. Ни тот ни другой путь обогащения осадочной оболочки Саневозможно объяснить эволюцией вещества Земли, и проблема баланса Са остается на сегодня нерешенной.246В табл. 20 приведены оценки средних петрохимических составов глинистых сланцев (по различным авторам) и для сопоставления составы базальтов и земной коры.
В настоящее время считается, что именно вещество базальтовых пород служило основнымпервоисточником для формирования в последующем как составаземной коры, так и, в частности, ее глинистого вещества. Глинистоевещество практически полностью повторяет состав базальтов посодержанию кремнекислоты, однако содержания прочих петрогенных элементов имеют существенные отличия. Так, по сравнению сбазальтами, глинистые сланцы резко обеднены группой мафических элементов: железом, магнием и кальцием, а также натрием, нопри этом отмечается обогащение калием и глиноземом Al2O3.50,930,7519,864,760,082,223,540,892,740,183,660,750,050,016–Среднее59,140,8915,076,660,123,405,323,382,800,240,160,100,0520,07–по даннымРоновас соавт.62,060,7515,306,650,133,105,543,383,000,210,080,120,0660,017–по даннымОвчинникова60,240,9515,646,620,123,875,813,192,510,240,070,070,0620,013–по даннымВиноградоваСреднее55,110,9714,276,720,103,224,613,562,880,280,320,120,0270,18–по даннымВиноградова49,061,3615,712,450,316,178,953,111,520,450,060,080,040,0081,62Глинистые сланцы[Справочник по геохимическим поискам … , 1990]по даннымТейлораБазальтыSiO2TiO2Al2O3Fe2O3MnOMgOCaONa2OK2OP2O5CO2SO3FClH2OЗемная кора[Справочник по геохимии, 1990]по даннымКларка иВашингтонаКомпонентыТаблица 20Средний петрохимический состав базальтов, земной коры и глинистыхсланцев по данным разных авторов, мас.
%46,000,7314,676,320,102,492,941,353,170,164,030,650,070,0023,6057,850,8416,836,760,132,753,091,373,300,185,160,910,060,083,9351,590,7717,125,950,102,493,191,203,070,174,280,770,060,033,76SCHS-1[MultiElementReference…,2004]61,210,9116,805,570,0572,671,140,953,720,0861,411,530,12––Противоположность в распределении в глинистых осадках (втом числе черных сланцев) Na и K связана с сорбированием крупных катионов калия глинами, которые являются продуктами гипергенеза полевых шпатов, в то же время небольшие катионы натрия247вместе с пресными водами мигрируют в океан и там накапливаютсясовместно с песчанистым материалом в условиях зоны шельфа.Высвобождающиеся в процессах гипергенеза базальтовых породмагний и кальций, точно так же выносятся в океан, где формируютспециализированные карбонатные осадки.Особо следует отметить, что происхождение глинистых сланцев как метаморфизованных океанических осадков отражается вповышенных содержаниях в них углерода, серы, хлора и воды.
Посравнению с базальтами 70-кратное обогащение глинистых сланцеворганическим веществом связано с интенсивным концентрированием в них углерода биогенного океанического происхождения. Концентрирующиеся в глинистых сланцах сера и хлор в количествах,превышающих их содержания в базальтах в 10 и 4 раза соответственно, отражают накопление этих элементов в морской воде в результате их выбросов с вулканическими газами, постоянных подводных извержений, связанных с океаническими рифтами, океаническими дугами и часто с зоной задугового спрединга.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
