ЛЕКЦИЯ № 9. 4. Новообразованные гипергенные компоненты

4. Новообразованные гипергенные компоненты

Гипергенные, т.е. новообразованные в корах выветривания и других процессах минералообразования в верхней части литосферы, компоненты самые объемные, т.е. наиболее распространенные на Земле. Их их двух типов резко преобладают терригенные, а эдафогенные, или гальмиролитические, менее распространены.

Терригенные гипергенные или терригипергенные минералы или компоненты

При гипергенезе на суше в массовом количестве образуются глинистые минералы всевозможного состава. Большая их часть транспортируется в моря и океаны, где они являются аллотигенными компонентами.

В небольших количествах из зоны гипергенеза сносятся взвеси и более крупные зерна железных и марганцевых минералов, бокситов, иногда дающих месторождения соответствующих руд.

Как терригенные компоненты, глинистые и другие минералы учитываются при определении ТМП. Наиболее четко выделяются ареалы рассеяния каолинита, магнезиальных силикатов (палыгорскит, сепиолит), иногда хлоритов, гидромусковита. Казаринов В.П. (1969) и другие определяют по ним зрелость состава терригенных минералов, считая их мерилом содержания каолинита относительно содержания других глинистых минералов. Возрастание содержания каолинита указывает на эпоху влажного климата и массового развития химических кор выветривания.

Если при этом устанавливаются и ареалы глинозема и железоокисных минералов, то можно говорить и о латеритных корах выветривания и тропическом климате.

Гальмиролитические компоненты

При подводном выветривании образуются глинистые, железные, марганцевые, фосфатные, карбонатные, цеолитные, а иногда и сульфидные минералы. Из глинистых минералов наиболее универсален самый устой чивый на морском дне монтмориллонит, а также смешанно-слойные монтмориллонит- гидрослюдистые минералы.

Поэтому многие силикаты – вулканическое стекло туфов, вулканокласты – при достаточном экспонировании на морском дне или в осадке на небольшой глубине трансформируются в монтмориллониты, наиболее равновесные к щелочным окислительным условиям морской воды.

При понижении Еh pH, что осуществляется на некоторой глубине в осадке при достаточном количестве реакционно способного органического вещества, в верхней части восстановительной зоны формируется глауконит, который может развиваться по монтмориллониту и другим глинистыи, слюдистым, ПШ минералам. В более восстановительных условиях формируется шамозит.

Высвобождающиеся при гидролизе силикатов железо, марганец, фосфор в осадке в стадию гипергенеза или диагенеза переходят в соответствующие окисные или фосфатные минералы, которые образуют конкреции, оолиты, которые затем концентрируются при перемыве. Они могут перемещаться по дну или по склонам, тогда они становятся эдафогенными реликтовыми минералами. Но чаще всего они остаются на месте, представляя собой элювий.

5. Биогенные компоненты

Одни биогенные компоненты можно было бы отнести к терригенным, например растительные, другие к мотогенным, т.е. образовавшимся при переносе (нектон, планктон, их копролиты, передвигающийся бентос), а третьи формируются на месте – прикрепленные на суше (растения) и в море (кораллы, водоросли, губки и др.). Но в целом эта группа компонентов настолько важна и специфична, что ее необходимо выделить из всех других, расчленив на два типа – терригенные и мариногенные.

Биогенные компоненты многосторонне влияют на осадочный процесс и образование осадочных пород.

Во-первых, по все возрастающей массе они подавляют некоторые абиогенные процессы осадкообразования, например, химические, т.к. используют кальций, кремний, фосфор и другие элементы для построения своего скелета или своего тела и тем самым препятствуют достижения насыщения ими гидросферы – необходимого условия химической садки.

Во-вторых, организмы и органическое вещество меняют геохимию вод, атмосферы, осадков. Так, растения,продуцируя кислород, создали на Земле окислительную обстановку, которая в корне изменила течение химических процессов. Органическое вещество и микроорганизмы создают в осадке восстановительную среду, определяющую минерало- и породообразование.

В третьих, организмы, строя свое тело из немногих, преимущественно легких элементов и концентрируя их (C, H, O, N, Ca, S, P, Si, Fe), создают из осадочные породы, и кроме того, адсорбируя малые элементы и микроэлементы, способствуют их концентрации в промышленных масштабах (V, U, Cu, Ba, и др.).

Терригенные биокомпоненты

На суше господствует растительность – деревья лесов и трава степей. Подавляющая биомасса – лес, масса травы составляет 20% от массы леса, на 3 месте – живой мир почв, на 4 – остальной животный мир.

Большинство трав, зерновые культуры, а также бамбук отличаются высоким содержанием Si, меньшая часть концентрирует Са.

Концентрированная форма биокомпонентов суши – торфяники, горючие сланцы, сапропель, которые затем преобразуются на стадиях катагенеза и метагенеза в каменные угли, нефть и газ. Еще большая часть этих компонентов находится в рассеянной форме, определяя геохимию в каждой точке осадка. Органическое вещество (ОВ) подкисляет среду с одной стороны, и восстанавливает с другой. Огромна и механическая работа дождевых червей, многих роющих животных, а также расклинивающая деятельность корней.

Различают автохтонные (накапливающиеся на месте) и аллохтонные (перемещенные в другие места) биокомпоненты.

Минеральные биокомпоненты на суше уступают место органическим, но иногда образуются и концентрированные накопления (например, озерные диатомиты).

Мариногенные биокомпоненты

Биокомпоненты в морях и океанах также продуцируются растениями, водорослями и животными. Выделяются две пленки жизни: верхняя – планктонная, и нижняя – донная, или бентосная. У берега они сливаются, и здесь наибольшая биопродуцированность. Значительно меньшая биомасса принадлежит нектону – свободно и активно передвигающимся организмам. Как и на суше организмы в морях тесно связаны прежде всего пищевыми, или трофическими цепями и делятся на:

- эвтрофы, или автотрофы – растения, водоросли и некоторые другие организмы, питающиеся неорганическими веществами (СО₂, N и др.) они находятся в начале цепи,

- гетеротрофы – животные и некоторые другие организмы, питаются автотрофами или синтезированными ими органическими веществами, находятся в конце цепи.

Экскурс. Отличия растительного мира от животного: 1) наличие в клетках растений целлюлозы; 2) апикальный рост у растений; 3)способ питания: фотосинтез у растений (единственный) и разнообразное питание у животных.

Распределение в пленках жизни организмов и биомассы крайне неравномерно. Можно говорить, как и на суше, об оазисах и пустынях жизни. Если на суше главным фактором географической зональности жизни и биопродуктивности являются температура и влажность климата, то в морях и океанах – прежде всего свет, газовый режим, наличие питательных веществ и температура.

Оазисами жизни становятся прежде всего апвеллинги, т. е. места подъема глубинных вод, выносящих к зоне фотосинтеза огромное количество растворенных в глубинных холодных и находящихся под большим давлением СО₂, N, P, Са и других необходимых элементов. Горизонтальные течения, хотя и в меньшей мере, также перемешивают воды и способствуют обогащению верхних слоев питательными компонентами и поэтому отмечаются большой биопродуктивностью и высокими скоростями биогенной биоседиментации.

В холодных водах лучше растворяются СО₂ и другие газы, поэтому Баренцево море и другие северные моря не намного отстают от биопродуктивности тропических морей.

А океанические пустыни располагаются в субтропических зонах антициклональных круговоротов воды, с их нисходжящими перемещениями вод, поэтому быстро истощающимися по питательным веществам – это области халистаз (мертвые области). Это две широтные зоны, примерно между 15-40⁰ с. и ю. Широт. Более высокие широты, примерно до 50⁰, отмечаются высокой продуктивностью, связанной с зимними разрушениями сезонного термоклина (термоклин – относительно тонкий слой воды, где происходит переход от верхнего слоя с высокой температурой к нижнему слою с низкой температурой, этот слой совпадает с изотермой 8-10⁰ и находится на глубине 300-400 м в тропиках и 500-1000 м – в субтропиках) и возникающим благодаря этому глубоким конвективным перемешиванием вод, а также связанной с подъемом глубинных вод.

Далее в полярных областях бипродуктивность снова падает – из-за низких температур, малого поступления света (Солнце находится низко над горизонтом) и ледового покрова.

Максимальная биопродуктивность приходится на шельфовые и другие мелководные зоны: воды здесь максимально освещены, прогреты и перемешаны, питательные компоненты поступают как с суши, так и из океана, а нередко и из гидротерм, обитаемы почти все уровни воды, и планктонное и донное сгущение жизни практически соединяются нектоном, а трофические цепи наиболее протяженны за счет объединения всех их уровней и звеньев.

Автохтонные биокомпоненты - прикрепленный бентос: кораллы, водоросли, черви, членистоногие – создают на месте крупные и гигантские карбонатные (известковые, отчасти и доломитовые) постройки типа барьерных рифов, меняющих географические, экологические, геохимические и литологические условия обширных зон морей и океанов и управляющие хемогенным и механогенным осадконакоплением. Нередко они создают эвапоритовые условия, и за рифами формируются мощные толщи солей, которые без абиогенного фактора не могут образовываться. На месте призрастания бурых и зеленых водорослей – подводных лугов – накапливаются горючие сланцы, а в мангровой зоне – за счет высшей растительности – угли. Максимум атохтонного осадко- и породообразования тяготеет к теплым тропическим морям, особенно это относится к рифостроителям.

Помимо карбонатных к автохтонному бентосу можно тнести и кремневые спикуловые (губковые) концентрации, хотя они нередко испытывают небольшое местное перемещение. Они обитают на глубинах от 50 до 400 м, т.е. в нижней части шельфа и в верхней части континентального склона.

Бентос существует в водах с нормальным газовым режимом, но в последние 10 лет обнаружен необычный бентос, основу которого составляют трубкообразные организмы вестиминтефиры, жизнедеятельность которых основана на хемосинтезе (использовании симбиотически связанными с ними бактериями энергии превращения серных соединений); на дне океана в условиях повышенных температур у выхода горячих гидротермальных источников, выносящих сульфиды в зонах спрединга, например, в Калифорнийском заливе, и строящих гигантские (до 0,5 км) конусы – «курильщики».

Литологическое влияние этого бентоса и продуцируемых им компонентов предстоит еще изучить. Но и сейчас можно сказать, что это большая движущая сила в трансформации минерального вещества в зоне осадкообразования.

Аллохтонные биокомпоненты разнообразны, многочисленны и огромны по объему. Это прежде всего биодетрит, образующийся при волновой переработке скелетов и раковин, которые перемещаются далее на океаническое дно в виде турбидных потоков. Формально его можно отнести к эдафогенному материалу. Но он более специфический как биогенный, а нередко и содержит активные органические компоненты.

Планктогенные компоненты – карбонатные, кремневые – по существу аутигенные, но испытывающие внутреннюю аллохтонию – разносятся течениями нередко на сотни км. Но и компоненты, опустившиеся на дно там, где они обитали, создают резко неравновесный осадок, хотя бы потому, что органическое вещество и одевающая ее раковина химически несовместимы. Поэтому не только при концентрированном, но и при рассеянном накоплении они служат мощным движущим фактором преобразования осадков и генерации уже других типов компонентов.

Продукты жизнедеятельности - копролиты, ихнитолиты или биотурбиды – важнейшая группа биогенных компонентов, хотя их биогенность, в основном, только формальная. Но все же биотурбированный, т.е поеденный, пропущенный через кишечник червя, моллюска, рака, краба или другого илоеда осадок иной как по составу, так и по строению (он становится изотропным, например, писчий мел), и в дальнейших преобразованиях ведет себя иначе: писчий мел до настоящего времени остается нелитифицированным, как будто это свежий осадок. Копролиты планктона и нектона – агрегаты от десятков долей мм до см и более– для мельчайших частиц (тысячные доли мм) – кокколитов и др. – часто единственный способ достичь дна, не растворившись.

Биокомпоненты – не только их главные элементы: среди них много малых и микроэлементов, которые накапливаются в телах организмов или в их скелетах: фосфор, дающий начало фосфоритам, азот, ванадий, медь, железо, марганец, хром.

Биогенные вещества буквально пронизывают все осадки и породы и играют в них часто определяющую роль. Кроме литологической роли они всегда выполняют и геологическую -–биостратиграфическую, как носителя информации о палеотемпературах, времени и т.д.

Дата добавления: 2014-01-07