Палеогеохимические особенности литогенеза




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Палеогеохимические особенности литогенеза

Палеогеохимические особенности литогенеза

05.09.2017


Современные достижения палеогеографии и литологии, успехи в области изучения генетических типов осадочных пород и биолитов, их распространение в осадочной толще земной коры позволяют охарактеризовать ряд особенностей, отличающих специфику развития палеолитогенеза в ходе историко-геологического развития земной коры. Охарактеризуем лишь главные из них.
Архейско-протерозойский литогенез (3500—570 млн. лет). Палеогеографические условия литогенеза в архейско-протерозойское время определялись главным образом спецификой атмосферы, господством абиогенной обстановки, накоплением кластогенных и хемогенных осадочных пород, постепенным увеличением роли биогенных компонентов в осадочном литогенезе. Судя по новейшим данным, абиогенный период развития земной коры, вероятно, кончился 3.5 млрд. лет тому назад. Абиогенный синтез органических веществ сменяется биогенным синтезом, изменяется геохимическая среда (атмосфера, вода, биосфера) от восстановительной к окислительной. Уже на рубеже 3 млрд. лет в атмосфере Земли присутствовал свободный кислород. Изменялось в атмосфере содержание углекислоты, количество которой определялось развитием живого вещества, процессами вулканической деятельности, метаморфизма и литогенеза. В указанное время появляются одноклеточные бактерии и сине-зеленые водоросли; вступает в действие механизм фотосинтеза; в конце протерозоя и рифея появляются многоклеточные растения и животные; получают развитие планктонные организмы. С развитием зеленых растений связана генерация все больших и больших количеств атмосферного кислорода — важнейшего фактора геохимических процессов биосферы и фотосинтеза. Формировавшаяся биосфера характеризуется остатками животных - радиолярий, губок, кишечно-полостных, членистоногих. В осадочных породах, в большинстве случаев сильно метаморфизированных, широко представлены биогенные кремнистые осадки, а, согласно А.В. Сидоренко и С.А. Сидоренко, также графиты и графитоподобные накопления, являющиеся остаточным углеродом органического вещества. В изученных ими битуминозных веществах обнаружены углеводороды; в них есть сложные нафтеновоароматические структуры и парафиновые цепи. В газовой фазе представлен метан, этан, пропан, бутан, этилен и пропилен. По составу углеводороды близки к углеводородам нефтей, встречающихся в породах последокембрийского возраста. Все это свидетельствут о более широком распространении жизни, в частности, в архее, чем принято думать, и о более значительной роли живого вещества в гипергенезе, миграции химических элементов в процессе породо- и рудообразования. Из сказанного следует, что биогеохимическому и биостратиграфическому изучению архейско-протерозойской биосферы необходимо уделить больше внимания В осадочной оболочке архея-протерозоя широко представлены породы железистых формаций, карбонаты, сульфаты и др. Изучение состава указанных пород свидетельствует, что образование их происходило в условиях восстановительной геохимической среды при недостатке кислорода в атмосфере. Региональный метаморфизм сопровождался существенным изменением железистых и других формаций (перекристаллизацией, окислением и др.). Как указывает А.В. Сидоренко и другие, на основании реставрации формационно-фациального характера первичных осадков, их начального минерального и химического состава, парагенезиса с другими типами осадочных пород и руд, реликтовых структур и текстур можно более или менее уверенно выделять формации и фации «обычных» и жарких гумидных, аридных и, возможно, ледовых типов литогенеза уже с раннего докембрия.
Палеозойский литогенез (570—225 млн. лет). Для палеозойской эры характерны весьма разнообразные условия и процессы осадочного литогенеза, протекавшие при неоднократном изменении очертаний материков и океанов, разной активности тектонических и вулканических процессов и др., а также господство теплых климатов с большей или меньшей региональной дифференциацией, дальнейшее развитие растительности и животного мира и расширение ареалов их распространения.
В распределении растительного покрова намечается ярко выраженная закономерность — выделяются три растительные зоны: тропическая и две умеренные — к северу тунгусская и к югу гондванская.
В лесах водятся уже различные амфибии и пресмыкающиеся. В морях развиваются кораллы, плеченогие, разные моллюски, крупные корненожки и др. В девонский период появляются сосудисто-споровые и голосемянные растения. В каменноугольный и пермский периоды растительный и животный мир получает дальнейшее развитие и дифференциацию. В растительном мире широко представлены древесные формы: лепидодендроновые, членистостебельные, каламитовые, плауновые хвощи и папоротники. В конце карбона появляются первые хвойные, цикадовые, гингковые и другие; в морях получают развитие головоногие. Геохимической миграции элементов и ее специфике благоприятствует большая биологическая продуктивность. С последней связано интенсивное накопление в биосфере органического вещества и образование крупных бассейнов угле- и нефтенакопления.
В зависимости от геоструктурных и физико-географических условий образования палеозойские отложения представлены большим разнообразием. На платформах в сравнительно мелководных морях откладывались глины, известняки, мергели; на суше — песчано-глинистые, большей частью красноцветные породы; в краевых прогибах — разнообразные обломочные породы, мощные угленосные толщи, соленосные формации. В геосинклинальных областях широко представлены вулканогенные образования — туфы, лавы, изливавшиеся преимущественно в эпохи погружения крупных участков земной коры, а также магмы, при остывании которых возникали массивы кристаллических пород.
Осадочная толща палеозоя богата многочисленными полезными ископаемыми — углем, нефтью, горючими сланцами, фосфоритами, бокситами, каменной и калийной солью. С магматическими породами связаны богатейшие рудные месторождения золота, редких и цветных металлов.
Мезозойский литогенез (225—70 млн. лет) так же, как и палеозойский, характеризуется большим разнообразием и в то же время своей спецификой. Тектонические горообразовательные движения конца полеозоя продолжались в начале триаса и сопровождались расширением площади континентов. Довольно крупные горообразовательные движения (древнекиммерийские), сопровождаемые интенсивной вулканической деятельностью, происходили в конце триаса и начале юры. С ними связывается раздробление материка Гондваны. Многие территории суши (Западная Европа, низины Западной к Восточной Сибири и др.) подверглись трансгрессии моря. Грандиозные трансгрессии моря также характерны для верхнемеловой эпохи. С этой эпохой связано возникновение ряда горных систем периферии Тихого океана (особенно Северо-Восточной и Восточной Азии и Западного побережья Америки).
В течение мезозойской эры господствуют теплые климаты (местами аридные). Богато представлена флора голосемянных и высших споровых. В триасе появляются первые млекопитающие, получают расцвет пресмыкающиеся; в юрский период расцветают голосемянные В конце мелового периода происходит обеднение состава голосемянных за счет более широкого развития покрытосемянных. Усиливается дифференциация ландшафтов влажных тропических и субтропических лесов, ксерофильного редколесья и саванн.
Соответственно в осадочной толще мезозоя представлены платформенные и геосинклинальные отложения пестрого состава и чередования. Среди них песчано-глинистые, карбонатные, хлоридно-сульфатные, угленосные и др. Широким распространением пользуются красноцветные и пестроокра-шенные отложения. С ними связаны месторождения бокситов, особенно в Сибири и Казахстане. Угленосные толщи мезозоя распространены также главным образом исключительно в Азиатской части России, где они образуют многочисленные угленосные бассейны. С осадочным литогенезом мезозоя связаны крупные залежи нефти Урало-Эмбенского района, ряд железорудных месторождений (Халиловское. Липецкое, Лотарингское), месторождения фосфоритов (европейская часть России), каменной и калийной солей (Средняя Азия), месторождений цветных и редких металлов (золота — Калифорния), серебра, свинца, цинка, меди Кордильер и Анд, золота, олова и других металлов Якутии, Дальнего Востока, Кавказа. Особенно обширные металлогенные аномалии приурочены к тихоокеанской зоне разломов и связаны с киммерийским и наложенным на него альпийским орогенезом. Происходило также образование обширных бассейнов с накоплением каменного угля, нефти и газа, а также мощных залежей солей.
Кайнозойский литогенез (70 млн. лет — настоящее время). В течение кайнозоя формировались современные материки и океаны, рельеф и ландшафтные зоны. Характерный для развития земной коры кайнозоя альпийский тектонез вызвал существенную перестройку рельефа в средиземноморской геосинклинальной области; поднятие Гималайской цепи и образование современного азиатского материка; поднятие островных дуг и горных хребтов на побережье Тихого океана; общее поднятие континентальных массивов земного шара.
Изменения в рельефе континентов вызвали изменения климата и материковое оледенение, охватившее в четвертичный период обширные территории северного и южного полушария, особенно первого. В палеогене происходит дальнейшее развитие покрытосемянной флоры с господством древесных форм. Исключительно разнообразны цветковые растения, сокращается распространение хвойных. В биосфере происходит накопление органического вещества и доступных для растений элементов корневого питания. Минеральный состав веществ, вовлекаемый в биологический круговорот растительностью, обогащается соединениями кальция, калия, фосфора, магния, серы, кремния, алюминия и других элементов.
В неогене и начале четвертичного периода в связи с похолоданием и оледенением значительной части земного шара происходит географическая перегруппировка в растительном покрове. Лесная растительность развивается в тропиках, травянистая — в центрально-материковых районах Азии и юга Европы.
В послеледниковый период растительно-климатические зоны формируются в строгой закономерности с изменившимися условиями. Под натиском лиственных лесов отступают к северу хвойные леса, травянистая растительность постепенно занимает территории, ранее покрытые широколиственными лесами. Происходит дифференциация типов растительности и почвообразовательных процессов; большое значение приобретает дерновый процесс.
Современный минеральный состав растений, согласно В. А. Ковде, унаследован и в известной мере сохранился от прошлых видов. Если не считать водорослей, хвощей и лебедовых, то содержание золы в составе растений с известными колебаниями в общем возрастает от древних организмов к новейшим. У злаков, хвощей, некоторых лишайников и мхов обнаруживается особо высокое содержание кремния в золе (19, 29, 12%). В целом же роль кремния в эволюционном ряду растений, достигнув максимума в хвощах и злаках, в более поздних организмах снизилась. Наоборот, роль фосфора и серы в эволюционном ряду растений медленно возрастала, отражая, по-видимому, процесс развития белков, с которыми связаны эти элементы.
Такая же тенденция, хотя и в несколько ослабленной форме, характерна и для железа и магния. Калий и кальций в золе всех растений занимают первые места, составляя в сумме обычно 25—50% с преобладанием чаще первого элемента. Зола покрытосемянных в целом значительно богаче калием, чем у голосемянных, папоротников и водорослей.
Из сказанного видно, что кайнозойский литогенез характеризуется сложным сочетанием континентальных и морских отложений с господством первых; в покровной толще видное место занимают отложения ледниковой и водно-ледниковой деятельности; происходило интенсивное образование биолитов угольного и нефтяного ряда; образование обширных металлогенических аномалий, богатых железными, марганцевыми и полиметаллическими рудами. С кайнозойским литогенезом связаны многие россыпные месторождения металлов и драгоценных камней, образовавшиеся в руслах рек, в дельтах и на морских побережьях.
В заключение отметим, что в составе осадочной оболочки, безусловно, нашли свое отражение такие явления, как: а) непрекращающийся распад радиоактивных элементов, в результате которого происходит общее уменьшение их количества и увеличение содержания продуктов их распада — свинца, гелия, аргона, рубидия и др.; б) изменения первичной атмосферы (не имевшей свободного кислорода, но насыщенной углекислым газом) в современную атмосферу, главными компонентами которой являются азот и кислород биогенного происхождения; в) изменение в океанической гидросфере — ее расширение, углубление, обогащение химическими элементами; г) количественные и качественные изменения в химическом составе осадочной оболочки за счет внедрения минералогического и химического вещества глубин, биогенной деятельности и других факторов.
Необходимо расшифровать, геологически и геохимически обосновать, почему только раз в истории Земли формировались археоциатовые и нумулитовые известняки, оболовые песчаники, граптолитовые сланцы, почему когда-то были, но исчезли из растений псилофиты, лепидодендроны, сигиллярии, корданты, каламиты, из животных — трилобиты, панцирные рыбы, зубастые птицы, гигантские ящеры, мамонты, саблезубые тигры — именно какие изменения происходили в континентальной и океанической биосфере, вызвавшие резкую перестройку природных условий, а следовательно, и процессы осадочного литогенеза.
Только при учете указанных и многих других факторов можно создать теорию осадочного литогенеза, в большей или меньшей мере отвечающей реальным событиям, которые протекали на земной поверхности в отдельные исторические периоды и определяли развитие осадочных процессов.