ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.09.2020

Просмотров: 4273

Скачиваний: 7

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

 

121 

Следует всегла иметь ввиду, что вмешательство в океан  приводит к нару-

шению экологического равновесия, условий жизни. Разрабатываемые технологии 
должны быть безопасны для водной системы. 

 

10.2.

  Геохимия осадкообразования 

Осадочные  породы  образуются  в  результате  взаимодействия  литосферы, 

атмосферы  и  живого вещества.  Геохимия  процесса  осадкообразования  представ-
лена различными реакциями в присутствии воды. В формировании осадков участ-
вуют  гипергенные  процессы:  выветривание,  эрозия,  седиментация,  механогенез, 
биогенез. По А.Б. Ронову (1972), главные процессы в зоне гипергенеза – это гид-
ролиз, кластогенез, окисление, восстановление, растворение, хемо- и биоосажде-
ние из растворов, комплексообразование и сорбция (конденсация) вещества. 

Механогенез, или механические процессы делятся на следующие виды: 

 

кластогенез (образование элювия); 

 

гранулометрическую дифференциацию – природное разделение частиц по 

крупности  в  водной  или  воздушной  среде,  например,  разделение  пелито-
вой и алевритовой фракции при образовании флиша; 

 

гравитационную дифференциацию деления частиц по весу с образованием 

россыпей; 

 

природную флотацию – всплывание частиц более тяжелых, чем жидкость, 

с  помощью  пузырьков  воздуха  и  других  природных  "флотореагентов", 
например, перемещение мелкого золота; 

 

смешивание  –  процесс,  протекающий  с  помощью  перемещающихся  и  та-

ющих ледников. 

Сочетание  физических  и  химических  процессов  создают  контрастные  по 

геохимическому составу породы: кварцевые песчаники, бокисты, железные руды. 

Продукты выветривания на материках под воздействием эрозии и механо-

генеза переносятся в водоемы с последующей дифференциацией материала. Ме-
ханическим  путем  отлагаются  галечники,  гравий,  песок,  часть  глин.  Основная 
среда осадкообразования – Мировой океан, который дает 70% всех осадков Зем-
ли.  Важнейшими  параметрами,  определяющими  химическое  осаждение  веществ 
из природных водных растворов, являются концентрация ионов водорода и окис-
лительно-восстановительный потенциал, температура и давление. 

В  природных  водах,  в  которых  происходит  осадкообразование,  значения 

pH и Eh колеблются в определенных пределах. Морская вода представляет собой 
слабоокислительную среду: Eh у поверхности от 0,2 до 0,4 В, на дне от 0,1 до 0,3 
В; pH 8,2 у поверхности и 7,8 на дне. В замкнутых водоемах, при ограниченной 
циркуляции воды,  у  поверхности  pH  8, на  дне  –    7,0;  Eh  у  поверхности  +0,1,  на 
дне  –    до  минус  0,3  В.  Концентрация  сероводорода  создает  восстановительные 
условия с отрицательной величиной Eh.  

В.М.  Гольдшмидт  (1933)  обобщил  материал  и  установил  следующую  по-

следовательность  выпадения  химических  элементов  в  осадок,  впоследствии  до-
полненную: 

1.

 

Резидюаты  –  химические  элементы,  остающиеся  преимущественно  на 
месте в форме кварца, кремниевой кислоты и элювиальных россыпей. 

Формат:

 Список


background image

 

122 

2.

 

Гидролизаты – осадки, образовавшиеся из легко гидролизующихся со-
единений (

Al, Ti, Zr, Ga, Be)

 с образованием гидроксидной формы: бок-

ситы (бемит, диаспор, гидраргиллит); гидроксид титана при потере во-
ды  переходит  в  анатаз  и  брукит;  цирконий,  образующий  бадделеит; 
гидролиз алюмосиликатов дает каолинит и сходные с ним минералы. 

3.

 

Оксидаты  –  осадки,  образовавшиеся  при  окислении  низковалентных 
соединений: 

Fe

2+

, Mn

2

+

 и др. 

4.

 

Фосфориты и глаукониты. 

5.

 

Карбонаты 

CaCO

3

  и 

MgCO

3

,

  образующиеся  из  растворов  при  их 

нейтрализации и ощелачивании. 

6.

 

Сульфаты (целестин, гипс) 

7.

 

Эвапориты – осадки, образующиеся при выпадении в осадок 

Na, K, Mg

 

путем испарения раствора. 

Изменив  и  дополнив  схему  В.М.  Гольдшмидта,  К.  Ранкама  и  Т.Сахама 

(1950) предложили следующую  классификацию осадков: 

1.

 

Остаточные продукты – галечник, гравий, песок. 

2.

 

Гидролизаты. 

3.

 

Оксидаты. 

4.

 

Редусаты – осадки, образованные в восстановительных условиях (суль-
фиды и др.). 

5.

 

Продукты  осаждения  –  осадки  отложенные  в  результате  превышения 
произведения растворимости. 

6.

 

Эвапориты. 

7.

 

Биолиты – органогенные осадки. 

Конечный  химический  продукт  осаждения  может  встречаться  в  смеси  с 

любым  количеством  обломочного  материала.  Осадки  морского  происхождения 
В.С. Крамбейн и Р.М Гаррелс (1952, 1960) подразделили на три больших класса: 

 

осадки морских бассейнов со свободной циркуляцией воды; 

 

осадки замкнутых бассейнов в условиях гумидного климата; 

 

осадки замкнутых бассейнов в условиях аридного климата. 

Поведение присутствующих в воде ионов в зависимости от изменения pH и 

Eh они подразделяют на четыре группы: 

1.

 

Соединения, поведение которых не зависит от величин pH и Eh (

Na, K, 

Ca, Mg, Cl, Br, I). 

2.

 

Соединения, поведение которых зависит от величин pH (

CO

3

, PO

4

). 

3.

 

Соединения, поведение которых зависит от величин Eh (

Fe, Mn

). 

4.

 

Соединения, поведение которых зависит от величин pH и Eh (

S

2–

, SO

4

). 

Б.С. Крамбейн и Р.М. Гаррелс предложили геохимическую классификацию 

конечных осадочных химических отложений, которая учитывает влияние pH и Eh 
на поведение ионов в морской воде (рис. 18).  

 


background image

 

123 

 

Рис. 18. Конечные ассоциации химических осадков и характерные для них 

условия среды в зависимости от Eh и рН. Ассоциации в прямых скобках относят-

ся к растворам повышенной солености. Под шамозитом подразумеваются осадоч-

ные силикаты железа (по В. Крамбейну и Р. Гаррелсу, 1952) 

На диаграмме выделяются десять полей с указанием приближенных границ 

для  ассоциаций  минералов,  как  наиболее  устойчивых  для  указанных  условий. 
Крупным  шрифтом  указаны  распространенные  минералы.  В  левой  части  диа-
граммы  формируются  поля  с  кислой  средой  и  восстановительными  условиями 
ниже нуля, в которых отлагается торф и другие органические образования, пирит; 
в полях с рН 7,0 – 7,8 в окислительных условиях осаждаются оксиды, гидроксиды 
и силикаты железа, незначительно кальцит и хемогенный кремнезем. При значе-
ниях Eh ниже нуля увеличивается осаждение карбонатов (сидерита), шамозита, а 
ниже границы сульфат – сульфид преобладают сульфиды во главе с пиритом. 

В щелочной среде (рН 8,0 и более) ведущими минералами при осаждении 

выступают    карбонаты  при  разных  окислительно-восстановительных  условиях. 
Если соленость воды повышается, то выпадают эвапориты, первичный доломит. В 
застойных водах при резко восстановительных условиях известняки частично би-
туминизируются за счет возрастания количества органического вещества, образу-
ется  первичный  пирит.  Приведенные  условия  осаждения  относительны.  В  прес-
ных озерных водоемах гумидной зоны характерны другие особенности осаждения 
с образованием сапропеля, детрита, карбонатов, силикатов. В водоемах протекает 
трудно разделимое химико-биологическое осаждение веществ. 

 


background image

 

124 

10.2.1.

 Геохимия океанического осадкообразования 

Коллоиды  речных  вод  в  океане  разрушаются  морской  водой,  которая 

функционирует как электролит. Происходит их коагуляция, слипающиеся части-
цы опускаются на дно и дают начало морским химическим осадкам в шельфовой 
зоне. Из-за различной их устойчивости к разрушению они образуют зоны отложе-
ний в последовательности, указанной на рис. 19. 

 

 

Рис. 19. Образование осадков на дне водоемов (Н.К.Чертко) 

 
В прибрежно-морской зоне кроме кремния и титана могут формироваться 

россыпи

 при выветривании материнских пород и руд. Они представлены местами 

самородными золотом и платиной, оловом, вольфрамом, ртутью, ниобием, танта-
лом, церием, цирконием. По мере удаления от прибрежной зоны отлагаются 

бок-

ситы

,  которые  сменяются 

бурыми  железняками

марганцевыми  рудами

.  Перед 

склоном  океанического  дна  аккумулируются 

фосфориты

  и 

глаукониты

,  на 

склоне – батиальные 

известково-кремнистые осадки органического генезиса

. На 

дне глубоководных впадин, кроме 

илов

, образуются 

железо

-

марганцевые

 

конкре-

ции

.  В  толще  океанической  коры  (придонная  часть)  формируется  местами  суль-

фидная минерализация. В местах выхода горячих источников (250 – 350

о

С) встре-

чаются  гидротермальные  сульфидные  постройки,  которые  содержат 

Zn

  –  0,2  – 

50%, 

Fe

 – 31, 

Cu 

– 0,2-20%, а также высокое содержание 

Ag, Au, Tl, Сd, Hg, Ni, Sn, 

W, U, V.

 

В  железо-марганцевых  конкрециях  содержание  марганца  достигает  до 

50,3%, 

Ni 

–  2,78, 

Cu

  –1,90, 

Co

  –  2,53%,  встречаются  практически  все  элементы 

(табл. 20). 

Глубже 200 м начинается зона глубоководных (пелагических) осадков. 

Синий ил

 встречается на глубине 200 – 3000м, ближе к континенту или на 

дне замкнутых водоемов. Синий цвет обусловлен примесью органического веще-
ства  и  тонкораспыленных  частиц  сульфида  железа.  В  него  входят  раковины  фо-
раминифер, примесь диатомового кремния и сероводорода, который осаждает ме-

Формат:

 Список


background image

 

125 

таллы в виде  сульфидов.  Химический  состав его  близок к  составу  зеленого  ила. 
Химические  элементы  образуют  следующий  ряд  (среднее  содержание  в  процен-
тах): 

SiO

2

 – 57,08; 

Al

2

O

3

 – 17,22; 

Fe

2

O

3

 – 5,07; 

FeO

 – 2,30; 

K

2

O

 – 2,25; 

M

gO – 2,17; 

CaO

 – 2,04; 

TiO

2

 – 1,27; 

Na

2

O

 – 1,05; P

2

O

5

 – 0,21; 

MnO

 – 0,12. 

Зеленый ил

 и пески откладываются на глубинах около 1000м. Цвет их обу-

словлен преобладанием в иле зерен глауконита и  остатков  диатомовых водорос-
лей.                                                                                                                     

Таблица 20 

Химический состав конкреций Мирового океана (Г.Н. Батурин, 2002) 

 

Эле-

мент 

Пределы 

колебаний 

Среднее содержание по океанам, % 

Тихий 

Индий-

ский 

Атланти-

ческий 

моря 

глубоко-

водные 

осадки 

Mn 

0,04 – 50,3 

21,6 

15,25 

13,25 

5,3 

0,3 

Fe 

0,3 –50,0 

10,4 

14,2 

17,0 

19,1 

3,8 

Ni 

0,08 – 2,48 

0,9 

0,43 

0,32 

0,015 

0,010 

Cu 

0,003 – 1,90 

0,6 

0,25 

0,13 

0,003 

0,024 

Co 

0,001 – 2,53 

0,26 

0,21 

0,27 

0,01 

0,006 

Zn 

0,01 – 9,0 

0,11 

0,149 

0,123 

0,01 

0,013 

Pb 

0,01 – 7,5 

0,074 

0,1 

0,14 

0,003 

0,004 

Mo 

0,0007 – 

0,22 

0,04 

0,03 

0,037 

0,01 

0,001 

0,001 – 0,5 

0,05 

0,049 

0,06 

0,035 

0,01 

Ti 

0,01 – 8,90 

0,73 

0,62 

0,42 

0,23 

0,26 

 

Красные глины

 покрывают дно океана на глубинах 4000 – 5000м. По хими-

ческому  составу  они  близки  к  зеленому  и  синему  илу.  Встречаются  конкреции 
марганца  и  минералы  группы  цеолитов.  В  них  может  быть  примесь  карбоната 
кальция в виде обломков раковин морских организмов, редко  – кости отмерших 
животных.  Содержание  железа  может  достигать  13,0%,  марганца  4,13%,  т.е. 
больше, чем в изверженных породах. 

Среди глубоководных осадков (ила) преобладают отложения органическо-

го генезиса: остатки планктона, морской флоры и фауны. Осадки этого типа пред-
ставлены  глобигериновым,  птероподовым  и  коралловым  илами,  и  кремнистые  – 
радиоляриевыми и диатомовыми илами. 

Глобигериновый ил

 развит в морских бассейнах на месте встречи теплых и 

холодных течений. По химическому составу он близок к составу красных илов с 
повышенным  содержанием  карбонатов  кальция  и  магния  (

CaCO

3

  +  MgCO

3

  – 

56,59-80,23%). Птероподовый ил встречается на глубине менее 3000 м. 

Коралловые  илы

  присутствуют  на  дне  океанов  вокруг  атоллов  или  изоли-

рованных островов, которые окружены коралловыми рифами. 

Радиоляриевый  ил 

представляет  собой  красную  глину  и  встречается  в 

наиболее глубоких местах Индийского и Тихого океанов. В химическом составе 
преобладает кремний (

SiO

2

 – 52,86%), алюминий (

Al

2

O

3

 

– 22,28), железо (

Fe

2

O

3

 –