Биопровинции или биофации

Область распространения того или иного биокомпонента либо их ассоциаций аналогично терригенно-минералогической провинции (ТМП) можно назвать биологической провинцией (БП) или биологической фацией (БФ). Биопровинции по разному сочетаются с порождающими их ареалами расселения видов или биоценозов. Для донных организмов они совпадают, если не считать некоторого рассеяния биокластов. Граница захоронения в осадках планктонных сообществ более расширены по сравнению с географическим положением места жизни, но в целом часто далеко не отрываются от них и дают возможность реконструировать места палеобиоценозов. При этом надо учитывать глубины палеоводоемов, их гидродинамику и трофические цепи.

Казалось бы нектонные компоненты никак не привязаны к определенному месту дна, свободно мигрируют по всему океану. Но все же большая часть нектона, например, рыбы, привязаны к зонам развития планктона и далеко не уходит от мест обитания последнего. Поэтому они захороняются большей частью вместе, составляя одну БП. Даже такие космополиты, как морские млекопитающие (киты, дельфины, котики и др.) имеют определенные пути сезонной миграции и также позволяют очертить их БП.

Комплексы биокомпонентов имеют, таким образом, как палеогеографическое, так и стратиграфическое значение. Биостратиграфическая роль в науке и практике геологии биокомпонентов хорошо изучена и лежит в основе биостратиграфического метода.

Биостратиграфические комплексы (БСК) биокомпонентов сменяются во времени 1) эволюционно или 2) событийно. В первом случае действуют биологические законы эволюции, и смена происходит более или менее одновременно на всей Земле. Во втором – она происходит от местных, локальных или региональных и мировых событий. Причинами могут быть:

- трансгрессии и регрессии,

- тектонические движения, открывающие или закрывающие проливы,

- изменения климата, например, оледенения,

- космические события и т.д.

В этих случаях БСК могут сменяться циклично, с известными повторениями, связанными с миграцией биоса или с новым распространением их убежищ. Эволюционные и событийные смены биоса в действительности взаимосвязаны, и события могут отразиться в эволюции (о динозаврах).

Палеогеграфические биокомпоненты (ПБК), отвечающие биопровинциям (БП) лежат в основе выделения биофаций (БП) или палеонтологических фаций, которые вместе с литофациями, геохимическими, гранулометрическими и другими «спецфациями», создают комплексные фации – геологические тела, являющимися органическими частями целостных в историко-геологическом отношении региональных геологических тел – конкретных формаций.

Можно различать современные биопровинции (СБП) и ископаемые биопровинции (ИБП) или фации. Современные БП отвечают биоценозам, ископаемые – древним биоценозам или, что обычно близко, танатоценозам, т.е сообществам захороняемых биоостатков или биокомпонентов. В них входит инфауна, а именно следы живущей в илу фауны – илоедов, зарывающихся и других организмов.. По всем этим элементам ископаемой БП или по биокомпонентам восстанавливают биоценозы, и они истолковываются в параметрах физико-географической и химической обстановки: температуры, климати, газового режима, гидродинамики, освещенности, глубины, влажности и т.д.

6. Седиментационные химические компоненты (6-7%)

Химические компоненты, рождающиеся в гидросфере при пересыщении истинных растворов или коагуляции коллоидных, исключительно важны как в научном, так и практическом отношении и образуют не только осадки, но и толщи-формации:

- эвапориовые (солевые),

- карбонатные,

- железорудные,

- кремневые и др.

Они наиболее равновесны к физико-химическим условиям водной среды и поэтому отражают ее неискаженно и определенно, что и позволяет использовать их для палеогеографического анализа. Л.В. Пустовалов, называя их мотогенными, т.е. рожденными в путях переноса или в движении, перечисляет ряд процессов, создающих их твердые фазы:

1) выпаривание растворов,

2) коагуляция и адсорбция,

3) окисление сидеритовых, сульфидных и других восстановленных форм металлов,

4) гидролитическое расщепление соединений и органического вещества,

5) выветривание ПШ с образованием глинистых минералов(в очень малых количествах),

6) взаимодействие с газами, растворами,

7) биосинтез органического вещества и скелета.

Наибольшие по объему накопления дает испарение природных растворов, приводящее к формированию мощных толщ карбонатов, сульфатов, хлоридов и в меньших количествах – соединений кпемнезема, железа, марганца, фосфатов, глинозема. Из карбонатов в настоящее время стадии насыщения достигают лишь известь и реже доломит. Оба эти соединения в твердую фазу выпадают из раствора в теплых и обычно мелководных водоемах аридных зон из-за удаления растворяющего их СО₂ в воздух при нагревании вод или поглощении его водорослями и высшими растениями. Благодаря этому биокарбонатная форма переходит в монокарбонатную, менее растворимую. Так как карбонатные кристаллики растут медленно, осадок формируется из микритового (размер зерен менее 0,01 мм, а часто и меньше 0,001 мм) вещества, кристаллики которого ориентированы хаотично, что делает его темным в проходящем свете под микроскопом.

В подвижных водах выпадение карбоната происходит и на взвешенных песчинках – так образуются многие оолиты.

С углублением в геологическое прошлое и ослаблением биогенного извлечения извести, кремнезема и других биофильных элементов из гидросферы, масштаб хемогенного образования минералов и их седиментация возрастали и тогда накапливались таким способом мощные толщи. В архее выпадал из растворов и сидерит, что свидетельствует о недостатке кислорода в атмосфере и большом содержании СО₂.

Более растворимые сульфаты кальция – гипс и ангидрит, и еще больше хлориды – каменная соль (галит), сильвин, карналлит, бишофит и сульфаты магния, калия, натрия, а также бораты выпадают при большем выпаривании растворов и привращения их в рапу – концентрированный раствор, треть которого составляют растворенные соли. Это всегда осуществлялось в ограниченных водоемах, то больших по площади, то меньших, почти всегда мелководных, хотя не исключаются и довольно глубоководные (первые сотни метров).

Особым генетическим типом таких глубоководных водоемов являются современные впадины Атлантис –П, Дискавери и др. в Красном море, где на глубинах более 2 км в зоне спрединга и подводного базальтового вулканизма обнаружены высокоминеральные рассолы с температурой до 60⁰, из которых могут выпадать сульфаты и хлориды. Источник их не ювенильный, не мантийный, а стратисферный – это ранее сформированные миоценовые эвапориты, выходящие в бортах впадин.

Большая часть эвапоритов формируется по модели Кора_-Богаз-Гол, т.е. в мелководном водоеме, соединенном с основным водоемом морем или океаном – постоянно действующим проливом, лучше с односторонним течением – в сторону выпариваемого водоема. Постоянство притока солеприносящей воды обепечивается низким (до 10 м ниже) уровнем воды в выпариваемом бассейне.

Твердая фаза солей образуется в первую очередь в верхних, более прогретых слоях, в которых нередко довольно крупные кристаллы галита или других солей в виде пирамидок – соляных лодочек – плавают в жаркие дни и, опускаясь на дно, в осадок, часто доломитовый, отпечатываются в нем. Следующие по объему накопления дает:

Коагуляция коллоидных растворов SiO₂, Al₂O₃ , окислов железа, органического и глинистого вещества происходит от соприкосновения с электролитами морской воды в прибрежной зоне морей, где и возникает большая часть гелей, которые при наличии застойно-водных или тиховодных ловушек, выпадают в осадок здесь же или выносятся дальше в море и там часто рассеиваются среди других компонентов осадков. Перечисленные соединения, как и некоторые другие, переносятся и виде истинных растворов и выпадают из них при перенасыщении, которое наступало более часто в древние эпохи, особенно в докембрии, например, при формировании джеспилитов.

Вместе с коллоидами осаждаются благодаря адсорбции V, U, Mn, Cu, Pb, Zn, Ti, Cr и другие малые и редкие элементы.

Хемогенные компоненты, как и биогенные, отчетливо эволюционировали и истории Земли, что делает их ценными геологическими часами и документами состава атмосферы и гидросферы и физико-химических условий локальных обстановок: солености, компонентного состава, t, Eh, pH и даже гидродинамики.

Практически все осадки и породы из седиментогенных химических компонентов – ценные полезные ископаемые: сырье для черной и цветной металлургии, химическое сырье, пищевые компоненты и т.д.

7. Диагенетические компоненты осадочных пород

Если исключить из диагенетических гипергенные, т.е. сингенетичные элювиальные минералы, рассмотренные выше, то собственно диагенетическими останутся те, которые образуются в условияъ существенно закрытой термодинамической системы. Их список также обширен и превосходит список седиментогенных химических компонентов. Общими в этих списках остаются:

- кальцит, доломит, опал, гипс, ангидрит, другие сульфаты (Na, Mg, К), хлориды, отчасти фосфаты, гидроокислы железа, марганца,

- сверх того в диагенезе образуются карбонаты: сидерит, анкерит, родохрозит, магнезит, стронцианит и более редкие карбонаты:

- барит, целестин, другие сульфаты,

- флюорит,

- пирит, галенит, сфалерит и другие сульфиды,

- разнообразные фосфаты кальция, железа, алюминия коллоидной структуры и апатит,

- кристобалит, халцедон, кварц,

- разнообразные цеолиты,

- каолинит, монтмориллонит и другие смектиты,

- гидрослюды, хлориты, полыгорскиты, сепиолиты, смешанно-слойные и другие глинистые минералы.

Объемы диагенетических минералов, однако, сильно уступают крупным седиментогенным массам вещества. Большей частью диагенетические минералы образуют конкреции, участковый цемент, выполнения пустот в раковинах, миндалинах эффузивов, межскелетных пространств и реже – более или менее чистые пласты и линзы сидеритов, известняков, доломитов, фосфоритов, кремней, гипсов, ангидритов, цеолитов, монтмориллонитов или каолинитов по пееловым туфам, иногда сульфидов и др. минералов. Толщина их достигает 1-2 м, но чаще это лишь сантиметры и дециметры, а диаметр конкреций – до 5-6 мм.

Диагенетическиеминералы наследуют сингенетичные, но с определенными, часто значительными изменениями окислительно-восстановительного типа: окисные в сингенезе сменяются нередко восстановительными в диагенезе.

Сингенез и диагенез конкурируют по глубине трансформаций и минералогическому разнообразию, и трудно определить среди них доминирующую стадию.

8. Ката- и метагенетические компоненты (менее 1 %)

Последними к ранее образованным компонентам присоединяются ката- и метагенетические минералы, по объему малые, - это цемент, конкреции, вторичные минералы по ПШ, темноцветным, литокластам и только карбонатный метасоматоз – кальцитизация, доломитизация, магнезитизация, реже сидеритизация – создает крупные объемы, толщи в сотни метров некоторые палеозойские доломиты Русской и других платформ, сидериты и магнезиты Башкирии, сформировавшиеся на стадии катагенеза.

Наиболее многочисленны раннекатагенетические минералы: каолинит, монтмориллонит, гидромусковит, гидробиотит,, хлориты и другие глинистые минералы, развивающие по ПШ, темноцветным и другим силикатам, а также сингенетически в поровом пространстве песчаников. Их разнообразие определяется вариациями рН в разных участках осадка и породы, а интенсивность глинизации – условиями тропического выветривания и длительностью подстадии. Образуются и разные карбонатные, сульфатные, сульфидные и цеолитовые минералы; халцедон, кварц, ПШ, возникают бурые и позднее каменные угли, метан, начинается образование нефти.

Позднекатагенетические минералы еще меньшие по объему и массе и менее разнообразны минералогически. Идет упрощение минерального состава и минерального разнообразия. Глинистые минералы изменяются в сторону гидрослюдизации и хлоритизации. Монтмориллониты и другие смектиты практически исчезают, как и опал, кристаллизуется аллофан. Все карбонаты сохраняются, лишь перекристаллизуются.

Дата добавления: 2014-01-07