параллакс фон

Концентрационные ряды химических элементов в донных осадках океана.

Журнал РАЗВЕДКА И ОХРАНА НЕДР 12-1996
Геоэкология арктического шельфа: методология.
20.11.1996

Одна из основных проблем седиментологии океана - выяснение механизмов поступления элементов в донные осадки и оценка роли этих процессов в рудообразовании. Можно выделить четыре типа механизмов поступления элементов в донные осадки: терригенный, биогенный, сорбционно-седиментационный и гидротермально- осадочный, каждый из которых характеризуется особенным концентрационным рядом . Эти механизмы наиболее отчетливо проявляются в определенных литолого фациальных зонах с соответствующим фациальным рядом донных осадков, устойчивым соотношением элементов и характеризуются своими особенностями рудного процесса.


А.И. Айнимер, Г.И. Иванов, В.Н. Лукашин

УДК 550.41:552.14:551.352
 

О дна из основных проблем седиментологии океана - выяснение механизмов поступления элементов в донные осадки и оценка роли этих процессов в рудообразовании.

Можно выделить четыре типа механизмов поступления элементов в донные осадки: терригенный, биогенный, сорбционно-седиментационный и гидротермально- осадочный, каждый из которых характеризуется особенным концентрационным рядом. Эти механизмы наиболее отчетливо проявляются в определенных литолого фациальных зонах с соответствующим фациальным рядом донных осадков, устойчивым соотношением элементов и характеризуются своими особенностями рудного процесса.

Для различения механизмов поступления химических элементов воспользуемся, как это предлагал Н.М. Страхов [1], отношением валовых концентраций элементов в осадках, наиболее типичных для литолого-фациальных зон: где проявляется тот или иной механизм концентрирования элементов, к их валовому содержанию в пелагических красных глинах. Относительная интенсивность каждого процесса определяется как сумма коэффициентов концентрации элементов. Концентрационный ряд получается после ранжирования всех коэффициентов концентраций.

Терригенный механизм обусловлен поступлением материала с периферических областей океана в пелагиаль. Вещество сюда переносится в значительной степени в виде тонкой взвеси (около 1 мкм), агрегированной биофильтратами зоопланктона в пеллеты. Для оценки роли терригенной поставки в пелагиаль используется отношение содержаний элементов в терригенных гемипелагических осадках к типичным пелагическим образованиям - красным глубоководным глинам.

Биогенный механизм проявляется в двух наиболее важных для седиментогенеза функциях: 1) избирательное извлечение химических элементов организмами из морской' воды, 2) транспортировка ими химических элементов в придонный активный слой. Для оценки интенсивности биогенного механизма концентрирования принимается отношение содержаний элементов в биогенных отложениях экваториальной зоны к содержаниям элементов в пелагических глинах.

Третий, сорбционно - седиментационный, механизм обусловлен процессами осаждения главным образом гидроокислов железа и марганца и сорбцией из воды ряда элементов окислами и тонкодисперсными глинистыми минералами. Этот процесс осуществляет перевод элементов из растворенной, преобладающей в океане, формы в связанную, обычно аморфно-гидроокисную. Оценить его интенсивность можно отношением содержаний элементов в пелагических осадках, где доминируют подвижные формы элементов, к их содержаниям в терриrенных осадках, где преобладает литогенная форма нахождения элементов.

Под rидротермально-осадочным механизмом понимается обогащение осадков элементами в процессе активной гидротермальной деятельности путем осаждения элементов из минерализованных растворов. Для оценки интенсивности этого механизма предлагается использовать отношение содержаний элементов в металлоносных осадках - типичных гидротермально-осадочных образованиях - к их содержанию в пелагических глинах, которые, по-видимому, наиболее стерильны в отношении гидротермального привноса вещества.

Сравнивая разные процессы, оценивая их особенности и интенсивность через отношение концентраций элементов в различных осадках к типичному пелагическому типу донных отложений - красным глубоководным глинам, можно выявить вклад каждого процесса в литогенез осадков.

В качестве исходных данных нами выбраны результаты анализа различных вещественно-генетических типов донных осадков, отобранных в экспедициях НИС "Витязь" и "Дмитрий Менделеев" и обработанных в одной лаборатории по единой методике [2]. Средние содержания по отдельным вещественно-генетическим типам осадков приведены в табл. 1.

Коэффициенты концентраций элементов, характеризующие каждый концентрационный процесс представлены в табл. 2, из которой видно, что интенсивность процессов различна. Близкие значения для rидротермально-осадочного и сорбционно-седиментационного механизмов более чем в два раза выше, чем для биогенного и терриrенного процессов.

Гидротермально-осадочный процесс имеет региональный характер распространения в областях дивергентных зон океана, где он осложняет три основных механизма концентрирования элементов. Гидротермальные системы являются дополнительным источником растворенного вещества в придонных водах, которые подвижны и моrут мигрировать на сотни километров.

Помимо общих различий в интенсивности механизмов поступления элементов, отмечается и дифференциация накопления отдельных элементов в каждом из них, что наиболее контрастно проявлено в сорбционно-седиментационном, биогенном и гидротермальном процессах. Так, для сорбционно-седиментационного механизма характерно увеличение коэффициентов концентрации практически всех элементов, но максимальная степень концентрирования свойственна кобальту, никелю и элементам-гидролизатам: алюминию, цирконию, титану. Для биогенного механизма повышенные концентрации элементов отмечаются для марганца, никеля и меди. При гидротермально-осадочном процессе интенсивность концентрирования меди, марганца, никеля выражена еще более высоко. К названным элементам добавляется железо, имеющее здесь максимальный коэффициент концентрации. Резко понижается интенсивность концентрирования титана и особенно алюминия. Уменьшение концентраций элементов-гидролизатов свойственно всем механизмам накопления элементов, кроме сорбционно-седиментационного, что и является его отличительной чертой.

Расположив элементы для каждого механизма в порядке убывания коэффициентов концентраций, получим типы концентрационных рядов, анализ которых позволил сделать еще один вывод, касающийся железо-марганцевого рудного процесса. Для полей развития пелагических глин характерно преобладание кобальтового типа оруденения с седиментационным морфогенетическим типом ЖМК. Свойственный этим образованиям концентрационный ряд сорбционно-седиментационного механизма поступления имеет вид
Со → Ti → Zr → Ni → Сu → Аl → Fe → V → Mn.

Такая картина отмечена для Северо-Западной и Центральной котловин и западной части северной приэкваториальной зоны Тихого океана.

Поля развития преимущественно кремнистых осадков экваториапьной зоны, где преобладает биогенных механизм поступления элементов, характеризуются следующим рядом:
Mn → Сu → Ni → Со → Fe → Zr → V → Аl → Ti.

Все это указывает на сохранение последовательности элементов в концентрационных рядах литогенеза и рудогенеза.

Список литературы

  1. Страхов Н.М. Проблемы геохимии современного океанского литогенеза. М.:. Наука, 1976. 300 с.
  2. Лукашин В.Н., Фомина ЛС., Храмов С.В. - Геохимия, 1985, № 3, с. 369- 382.

 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: