Геохимические особенности ледникового литогенеза » Строительство и ремонт: теория и практика




Главная
Новости
Статьи
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
         » » Геохимические особенности ледникового литогенеза

Геохимические особенности ледникового литогенеза

05.09.2017


В работе «Геохимия четвертичного литогенеза» проанализированы основные геохимические особенности разновозрастных морен Белоруссии и смежных территорий и разработаны некоторые индикаторы, характеризующие условия ледникового литогенеза.
В табл. 21 приведены средние содержания основных химических элементов в моренах различного возраста Польши и Белоруссии, в табл. 22 рассчитаны коэффициенты, которые дают возможность более точно сравнить вещественный состав морен. Отношения SiO2 к Al2O3 в значительной степени являются функцией механического состава пород и отражают содержание кварца. По отношениям CaO к MgO можно судить о содержании карбонатов и их перераспределении. Например, в Белоруссии есть области, где девонские доломиты широко распространены в моренах и подстилающих породах, и область, где преобладают меловые кальциты.

Коэффициент ba и отношение FeO к Fe2O3 дают информацию о характере и интенсивности процессов выветривания. Коэффициент bа рассчитывается как отношение суммы (CaO+Na2O+K2O) к Al2O3. Его можно рассматривать как обобщенный показатель геохимических процессов в определенных климатических условиях.
Наряду с различиями, связанными с разнообразными геохимическими и минералогическими провинциями, которые выявляются при анализе отношений CaO к MgO и К2О к Na2O, можно заметить, что как в Белоруссии, так и в Польше миндельские морены отличаются от морен гюнца и рисса более низким значением отношения SiO2 к Al2O3.
Изменения в окислительных условиях среды, которые хорошо видны по отношениям FeO/Fe2O3, имеют место в обеих областях на границе гюнц — миндель, особенно в Белоруссии. Другая причина этого явления, возможно, — более высокое содержание глауконита, однако влияние географической среды не исключается. В обоих районах отношение K2О/Na2О увеличивается вверх по стратиграфической колонке, что, вероятно, связано с концентрацией гидрослюды.
Максимальное значение коэффициента bа, связанного с минимальной интенсивностью процессов выветривания, обнаружено в Польше в миндельской, а в Белоруссии — в рисской моренах днепровской стадии. Это дает возможность предположить, что в эти периоды существовали более холодные климатические условия. Интересно отметить, что геологи Польши и Белоруссии считают каждую из этих морен максимальной по распространению.
Изучение особенностей распределения элементов (главных и микро) и их отношений в моренах различного возраста позволило выявить следующие признаки.
Наcледственность. Более молодая морена ассимилирует определенные минералы из более старой или получает их из одних и тех же источников сноса. Эти процессы приводят к тому, что отношения микроэлементов остаются постоянными в старой и более молодой моренах, например отношение Ti:Zr в гюнцской и миндельской моренах Польши.
Ритмичность. В различные периоды оледенения менялось направление движения ледника и состав выпахиваемых им подстилающих пород. В некоторых районах последующие ледники повторяли пути движения более ранних, что привело к ритмичности химического состава моренных отложений. Другой причиной могла быть ритмичность гидрохимических условий выветривания. Например, в центральной части Белоруссии отношение Mn:Ni выше в моренах гюнца и днепровской стадии, чем минделя и московской стадии рисского оледенения.
Направленное увеличение или уменьшение содержания некоторых микроэлементов в стратиграфическом разрезе. Например, в центральной части БССР отношение Ti:Zr увеличивается в стратиграфическом разрезе от гюнца к днепровской морене.
Геохимические аномалии в содержании микроэлементов в разновозрастных моренах. В этом смысле интересно отметить морены вюрма и рисса. Например, различия в отношении V:Ni являются характерной чертой вюрмских морен как в районе Гродно, так и в центральной части Белоруссии, несмотря на значительные различия в целом между этими провинциями. Изучение особенностей распределения элементов в отложениях отдельных генетических типов ледниковой формации позволяет восстановить некоторые палеогеографические условия литогенеза. При сравнении содержания кальция и железа, которые являются активными элементами процессов выветривания во время теплых периодов, обнаруживается следующее: в озерно-ледниковых отложениях минделя заметно накопление кальция по сравнению с его содержанием в моренах. Такого накопления кальция не обнаружено в межстадиальных озерно-ледниковых отложениях рисса. Этот факт дает возможность предположить, что существовали различные палеогеографические условия во время этих двух оледенений, что отразилось на интенсивности выщелачивания.
Один исследователь образно сравнил ледник с коллоидной мельницей. Можно также сказать, что ледник — это огромный сепаратор. Изучение отношений содержания химических элементов в суглинистых литофациях к их содержанию в песчаных литофациях показывает, что в различные ледниковые эпохи этот механизм сепарации имеет различную интенсивность. Максимальные отношения характерны для вюрма, причем для всех исследованных элементов (Ti, Mn, Zr, Ba, Cu, V); исключение составляет Cr.
Процессы сепарации (табл. 23) более интенсивные в мин-деле, чем во время рисса, и проявляются в распределении меди, бария, в меньшей степени — циркония и никеля. Мы полагаем, что явление сепарации элементов между песчаной и суглинистой литофациями морен отражает в значительной степени климатические условия ледникового периода, в частности его влажность и степень участия флювиогляциальных процессов. Во всяком случае наши данные показывают, что рисские морены более ранней днепровской стадии характеризуются меньшей степенью сепарации, что указывает на слабую активность флювиогляциальных процессов, и на более сухие климатические условия во время рисского оледенения. Сильнее были развиты флювиогляциальные процессы в мин-деле, особенно обводненным был вюрмский ледник.

На рис. 46 показано распределение некоторых микроэлементов (Ti, Mn, V) в различных гранулометрических фракциях моренных отложений Полесья и Латвии. В его характере существуют некоторые различия, а именно в моренах Полесья эти элементы распределены более контрастно, чем в моренах Латвии. Другие различия заключаются в том, что во фракции меньше 0,001 мм содержание всех изученных микроэлементов, кроме V, выше в моренах Полесья. Общей чертой для морен из обоих регионов являются максимальные концентрации микроэлементов во фракции 0,005—0,001 мм.
Большое значение имеет изучение форм нахождения элементов в моренных отложениях. По-видимому, основная часть изучаемых нами элементов находится в рассеянном состоянии. Xoтя существуют определенные корреляционные связи между содержанием отдельных микроэлементов и количеством в породе полевых шпатов, слюд и ряда акцессорных минералов, увязать их с присутствием каких-либо конкретных минералов не всегда удается.
В изверженных и метаморфических породах Cr, Ni, V, Cu и другие элементы находятся главным образом в темноцветных минералах (пироксене, амфиболах, эпидоте, слюдах и др.). В процессе выветривания и транспортировки эти минералы разрушаются и значительная часть микроэлементов захватывается в кристаллические решетки глинистых минералов. Чем интенсивнее процессы выветривания, тем больше пески обедняются микроэлементами и глины обогащаются ими. Этот процесс становится более интенсивным в результате хорошей сортировки песков и ослабевает при плохой сортировке. Mn, Cu, V, Ni принимают активное участие в процессах выветривания, Ti, Zr, Cr менее активны в них и перераспределяются в осадочных породах главным образом в результате механической сортировки отложений.
Нами были использованы коэффициенты корреляции при изучении моренных отложений в нескольких направлениях.

Поскольку осадочная порода является смесью разнозернистых фракций, весьма отличающихся между собой по химическому и минералогическому составу, то было интересно выявить, какие связи существуют в отдельных размерных фракциях и как они проявляются в породе в целом. Было взято на анализ 25 образцов морен и изучены корреляционные связи между Mn, Ni, V, Cr, Zr и Ti в породе в целом и во фракциях 0,075—0,01 мм, 0,01—0,005; 0,005 0,001 и < 0,001 мм.
Принимались во внимание коэффициенты корреляции со значением больше 0,5 (рис. 47). Как видно из рисунка, элементы, между которыми существует связь с каждой фракцией, различны.
Связь в породе в целом представляет собой смесь этих связей, и, возможно, многие из них с геохимической точки зрения случайны. Во всяком случае, более глубокий анализ требует работы с отдельными фракциями. Характерная для данных пород и вообще для многих осадочных пород связь между Ti и Zr обнаруживается, например, только в одной из рассмотренных фракций, а именно 0,005—0,001 мм.

Вторая задача заключалась в попытке выявить связи между содержанием элементов и отдельными минералами носителями. В табл. 24 приведены результаты для фракции легких минералов (размер 0,075—0,01 мм) моренных отложений Белоруссии. Из нее видно, что существует сильная корреляционная связь между содержаниями Ni и биотитом и Zr и биотитом. V и Cr имеют сильные корреляционные связи с разрушенными зернами, которые представляют собой лимонитизированные зерна полевого шпата. Вопреки ожиданиям в данной выборке не оказалось сильных связей между Sr, Ba и карбонатами. Связи между полевыми шпатами и некоторыми элементами хотя и достоверные при данном числе анализов (70), но слабые по величине. Проведенные исследования показывают, что тезис о том, что все малые элементы находятся в породе в рассеянном состоянии в тех случаях, когда нет явных рудных минералов, нельзя абсолютизировать. При более детальных исследованиях возможно выявление более сильных связей элементов с теми или иными минералами. Корреляционный анализ может помочь исследователю выбрать те или иные минералы при изучении мономинеральных фракций.
Несмотря на наличие ряда обобщающих схем подвижности элементов, нужно в каждом конкретном случае подходить осторожно к определению степени подвижности элементов.
Например, такие типичные элементы-резистаты, как Cr и Zr, в наших породах находятся в минеральной форме, неустойчивой ни к механической транспортировке (Cr в разрушенных лимонитизированных зернах), ни к химическому выветриванию (Zr в биотите).
Поэтому в осадочном литогенезе моренных отложений Белоруссии они могут оказаться очень подвижными, хотя с точки зрения развития процессов выветривания оно не достигает такой степени, чтобы сделать подвижными элементы-резистаты.
Известно, что, кроме четвертичного периода, крупные оледенения охватывали Землю и в более древние периоды ее развития (см. рис. 43).
Как отмечают Б.М. Келлер и Ю.А. Лаврушин, великие ледниковые эпохи отделены друг от друга интервалами примерно в 300 млн. лет и правильность в чередовании ледниковых эпох представляет большой интерес. Эти эпохи совпадают со временем, когда значительно активизируются тектонические движения земной коры, отступает море и возникают обширные массивы суши. С этими периодами связаны также глубокие изменения в эволюции органического мира.

Вместе с тем нужно отметить, что определение древних ледниковых отложений, особенно по керну из скважин, сопряжено с определенными трудностями. Часто в самых различных геологических системах встречаются отложения, внешне напоминающие ледниковые, т. е. массивные, лишенные явной слоистости и содержащие гальку и валуны угловатой формы со сглаженными поверхностями и даже с некоторым подобием ледниковой штриховки. «Тиллитоподобные» конгломераты часто входят в состав флишевой формации. Некоторые геохимические особенности флиша могут быть использованы для того, чтобы отличить его от морены. В частности, по данным Л.Г. Ткачука и И.М. Афанасьева, для карпатского флиша Украины характерны следующие особенности: наличие связи некоторых элементов (V, Pb, Ni и Cr) с органическим веществом в породе; карбонатные породы (известняки) формируются в значительной мере за счет выпадения из истинных растворов; тектонический режим флишевого бассейна способствовал нарушению упорядоченности в распределении элементов и др.
Опыт геохимической характеристики флишей и моласс), по-видимому, может также дать надежные индикаторы для выделения их в осадочной толще. Как отмечают эти авторы, соотношения между Al, Na и К или Mg, Na и К дают возможность определять тектоническую обстановку, условия осадконакопления и различать между собой флиши, молассы и эпиконтинентальные отложения. Отношение натрия к калию в среднем выше в флишах, чем в молассах.
При изучении древних моренных отложений большое значение имеет изучение парагенезиса отложений и применение комплексных методов.