Общая-геохимия.-Иркутск-2019 (1) (856215), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Апвеллинг (подъём) – это процесс, при котором глубинныеводы океана поднимаются к поверхности. Наиболее часто наблюдается у западных границ материков, где перемещает более холодные,богатые биогенными элементами воды с глубин океана к поверхности, замещая более тёплые, бедные биогенными элементами поверхностные воды. Апвеллинг обеспечивает поступление в фотический слой необходимых для развития жизни веществ, а именно:кремния, фосфора, нитратов и углекислого газа, которыми обогащена глубинная водная масса океана. Апвеллинги поднимаются поматериковому склону и заходят на шельф, где и происходит массовое развитие фитопланктона в приповерхностной толще вод.
В полуизолированных бассейнах, где затруднен водообмен с открытымморем, максимальная биопродукивность тяготеет к слабосоленым,богатым кислородом поверхностным водам, поставляемым реками.266Плотностная стратификация водных толщ возможна за счетпроникновения соленых морских вод в изолированный пресноводный бассейн либо интенсивного поступления в морской бассейнпресных вод в виде речного стока и интенсивных атмосферныхосадков, создающих слой низкосоленых поверхностных вод, а также в более открытых бассейнах со слабой циркуляцией за счет перемещения в котловины глубокого шельфа плотных соленых морских вод, образовавшихся благодаря испарению на окружающихприбрежных мелководьях.
Все это создает устойчивую стратификацию и бескислородные условия.Условия формирования геохимическойспециализации черных сланцевНазванные выше обстановки являются необходимыми длянакопления богатых органическим веществом сапропелевых илов(впоследствии черных сланцев). Относительно же образования ихспецифической металлоносности существует несколько точек зрения.По одной из схем [Goldschmidt, 1954] растворенные в морскойводе элементы восстанавливаются и выпадают в осадок в присутствии сероводорода (при активном участии сульфатредуцирующихбактерий).Другая точка зрения – накопление металлов путем их сорбцииорганическим веществом [Холодов, 1973].
Возможность фиксацииметаллов сорбционным путем подтверждается и экспериментальными данными [Swanson, 1961; Батурин, 1975]. Такой механизмнакопления, по мнению Г. Н. Батурина, подтверждается зависимостью концентраций металлов от продолжительности соприкосновения твердой и жидкой фаз, т. е. чем медленнее осадконакопление,тем в большей мере органическое вещество обогащается металлами.Имеет смысл более подробно остановиться на экспериментальных исследованиях [Немеров, 1989] по изучению поведенияминерального вещества в геологических процессах, направленых навыявление факторов, контролирующих возникновение микро- инанодисперсного состояния вещества. Эксперименты проводилисьна основе моделирования биогенеза комплексных ультрадисперсных форм благородных металлов.
В качестве модельных биополимеров были использованы самые представительные на Земле первичные биополимеры – полисахариды, а также вторичные биогеополимеры – гуминовые вещества. Наиболее естественной геохими267ческой реакционной и транспортной средой была выбрана вода, атакже распространенный на первичной и последующих стадияхнакопления осадков температурный диапазон – от комнатной 20 °Сдо температуры кипения воды при обычном давлении 100 °С. Оказалось, что уже при простом смешивании в водном растворе указанных биополимеров и солей благородных металлов при комнатной температуре развиваются редокс-процессы между потенциально восстанавливающими биополимерными матрицами и окисляющими ионами благородных металлов.
Проведенные рентгенодифракционные и электронно-микроскопические исследования выделенных из реакционных сред модельных композитов благородныхметаллов подтверждают вывод об образовании в исследуемыхредокс-взаимодействиях наночастиц благородных металлов (рис. 96).Рис. 96. Наночастицы золота в исследуемых биополимерахТаким образом, в результате лабораторного моделированиягенезиса наночастиц благородных металлов (золота, палладия, родия и серебра), инкапсулированных в матрицы биогенных полимеров (полисахаридов и гуминовых веществ), установлена возможность самопроизвольного окислительно-восстановительного образования наночастиц благородных металлов при простом контакте вводе биополимеров и растворимых форм металлов. Соответственно, кластерные частички металла реально могли образоваться и существовать в виде подвижных нанокомпозитов органических соединений в составе морских осадков.Кроме того, в последнее время все большее признание приобретает точка зрения С.
Г. Неручева [1982] о биохимическом механизме накопления металлов в ОВ, согласно которой накопление органофильных элементов (U, Mo, V), а также Ni, Cu, Ag, Au (не исключение, по-видимому, составляют и ЭПГ) осуществляется глав268ным образом живым планктоном. При этом металлы накапливаются интенсивней по мере роста их концентраций в морской воде.Как это видно из приведенных вариантов накопления металлов в органическом веществе осадков, независимо от возможныхмеханизмов, важным необходимым условием для накоплениянадкларковых концентраций должны быть повышенные содержания растворенных металлов в морской воде. В этой связи возникаетвопрос о дополнительных источниках металлов на этапах накопления металлоносных черных илов в морских бассейнах.В настоящее время существует несколько точек зрения, относительно путей поступления материала в морской бассейн, в соответствии с которыми, во-первых, основная масса растворенных металлов поступает в морской бассейн за счет разрушения и выветривания горных пород суши, транспортируясь речным стоком [Холодов, 1973, 1984], во-вторых, привнос металла по глубинным мантийным зонам внутриконтинентального и окраинноконтинентального рифтогенеза, а также океанического и задугового спрединга[Гурвич, 1998; Гидротермальный рудогенез … , 2006].
Важнейшимтранспортером вод, обогащенных растворенными металлами, являются морские течения, из которых в качестве наиболее продуктивных известны апвеллинги [Конюхов, 1985].Реконструкции условий осадконакопленияМногообразие условий формирования металлоносных углеродистых отложений контролируется двумя главными факторами –геодинамическим режимом и палеогеографическими (в том числе ипалеоклиматическими) обстановками.
Эти два фактора в совокупности играют решающую роль в создании специфических фациальныхобстановок, в которых отлагаются сапропелевые илы. Эти же факторы обуславливают наличие источников вещества, определяющихметаллогенический потенциал седиментационных отложений наэтапе седиментогенеза.Для реконструкции условий осадконакопления в работах различных авторов применяются различные литологические и геохимические диаграммы.Одним из таких геохимических показателей являются индексы,введенные Юдовичем и Кетрис [2000].
Например, индекс глиноземистости AI = (Al2O3 + TiO2 + Fe2O3 + FeO + MnO)/SiO2 служит в качестве индикатора химической зрелости отложений, поскольку впроцессе выветривания содержания кремнезема и калия уменьшают269ся, а алюминия увеличивается. Если, к примеру, отложения имеютAI больше 0,55, это, вероятно, указывает на гидролизное (гидратационное?) происхождение. Титановый индекс ТI = TiO2/Al2O3 помогает в разделении песчаных и глинистых фракций, поскольку онвыше в песчанике (обычно в пределах 0,055–0,075), чем при болеетонкозернистой литологии (0,03–0,06).
Это является результатом частичного разделения титаноносных акцессориев и более лёгкогоглинистого вещества в процессе осадконакопления в соответствии стак называемым правилом Мигдисова [Yudovich and Ketris, 2000].Корреляция между высоким TI и повышенным содержаниями оксидов Mg и Fe обычно предполагает, что потенциальный источник состоял из основных пород или туфов.Вторым вариантом определения условий осадконакопления является литолого-химический метод, основанный на признаках, показывающих, с одной стороны, степень гипергенной проработки субстрата (степень зрелости) в области сноса, а с другой – степень седиментационной сортировки материала в процессе формированияосадка в бассейне. При определении уровня химической зрелостипород области сноса и дифференциации вещества в бассейне седиментации применялись параметры Z = (Al2O3/Na2O + K2O + CaO ++ MgO) – показатель зрелости материала пород областей сноса, который отражает отделение легкоподвижных щелочных и щелочноземельных элементов от глинозема в процессе химического выветривания, и D = (Al2O3 + K2O + MgO/SiO2 + Na2O), являющийся показателем дифференцированности вещества, свидетельствующей остепени механической сепарации частиц.
Эти показатели линейно иположительно зависимы друг с другом, если процессы выветриванияна континенте и процессы осадконакопления синхронны. Объясняется это тем, что наиболее полная дифференциация вещества осадкав бассейне и на путях миграции может произойти только в случаедостаточно высокой химической зрелости материала. Предлагаемыепетрохимические данные [Немеров, 1989] по отложениям пурпольской свиты, отобранным в пределах Тонодского поднятия БайкалоПатомского региона, показывают низкую суммарную щелочность ищелочноземельность, аномально высокую глиноземистость сланцев,что подтверждает устоявшееся мнение о том, что они являются продуктами глубокого химического выветривания материнских пород(рис. 97).270Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
