Геохимические процессы и продукты аллювиального 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


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Геохимические процессы и продукты аллювиального литогенеза

Геохимические процессы и продукты аллювиального литогенеза

05.09.2017


Аллювиальным процессам осадконакопления принадлежит большая роль в континентальном литогенезе.
Эти процессы охарактеризованы в работах Н.М. Страхова, К.И. Лукашева, Г.И. Горецкого, Б.С. Лунева, Е.В. Шанцера, А.А. Лазаренко, В.А. Кузнецова и др. Реки переносят материал в жидкой и твердой фазе, соотношение между которыми определяется суммой географических и геологических факторов.
Преобладающая или заметная форма переноса в растворах (кислых или щелочных) характерна для Ca, Mg, Na, К, St, Ra, Cu, S, Cl, В, Br. В твердом стоке во взвешенном состоянии мигрируют главным образом Al, Ti, Zr, Cr, Be, редкоземельные элементы, золото, платина и платиноиды. В сравнительно малых количествах в растворенном состоянии переносятся Р, Sn, Ge, Ba, Rb, Li, U и др.
В целом аллювиальное осадконакопление является хорошо выраженным процессом механической дифференциации, которая осуществляется как в направлении от русла в глубь поймы, так и вдоль направления речной долины.
В твердой фазе формами нахождения являются продукты эрозии коры выветривания, почв и обломочного материала из гидроморфных месторождений, а также осадок, выпавший из поверхностных вод, на обломочных частицах. С минералогической точки зрения металл может быть заключен в первичных рудных минералах или устойчивых вторичных, в том числе в различных новообразованиях и глинистой фракции. В аллювиальных отложениях обычно объектом поисков являются такие устойчивые минералы, как ильменит, рутил, хлорит, циркон, берилл, вольфрамит, золото, касситерит, ксиноварь, колумбит, пирохлор, платина и др.
Они являются носителями относительно неподвижных элементов (Ti, Zr, W, Au, Sn, Hg, Nb, Ta и др.). Рудные аномалии в аллювиальных отложениях обычно имеют размер 1—4 к м. Причем на их формирование значительное влияние оказывает размер потока. В крупных потоках происходит более сильное разбавление рудного вещества.
Для поисков россыпей обычно используется шлиховой метод. Одно из его преимуществ — большая протяженность минералогической аномалии, чем геохимической.
Роль геохимического анализа повышается при анализе тонких фракций, состава отдельных минералов, изучении элементов, которые присутствуют в сорбционной форме (V, Cu, Pb, Zn и др.).
Объектом исследования при поисках обычно являются отложения русловой фации. Причем тяжелая фракция обычно сосредоточивается в нижней части русловых отложений у поверхности подстилающих пород, хотя распределение россыпей в речной долине может иметь и более сложный характер.
С климатическими, тектоническими и гидродинамическими условиями связано фациальное строение речных наносов. Для областей спокойного тектонического режима (например, рек Русской равнины) характерен перстративный тип аллювия. Формирование этого типа аллювия связано с многократным переотложением материала но пути к конечным водоемам стока. Его особенности обусловливаются боковым смещением мигрирующего русла и периодически повторяющимися паводками. Донная эрозия рек выражена слабо.
Исследования особенностей аллювия Белоруссии, выполненные в Институте геохимии и геофизики АН Белоруссии, показывают, что при их кажущейся однотипности, геохимические методы позволяют выявить многие их индивидуальные черты, которые могут лечь в основу различных индикаторов. Установлено, что реки, протекающие в регионе Украинского кристаллического массива, несут в твердом стоке больше Co, Mn и Cr и больше Ni, Co, Mn, Cu, Pb в речных водах. В левых притоках Припяти больше Ba, V и Cu. Для рек гумидной зоны (Русской равнины) характерна следующая эволюция. Для песчаного аллювия ряда II надпойменная — I надпойменная террасы — современный аллювий отмечается увеличение содержаний кремния, кальция, магния и уменьшение железа, алюминия, щелочей и ряд элементов. Такое распределение элементов характерно для аллювиальной дифференциации вещества рек Русской платформы, Урала и Сибири. Механическая дифференциация наносов от русла в глубь поймы создает типичный фациально-седиментационный профиль аллювия: стрежневая зона русла —> русловая отмель —> прирусловый вал —> приречная пойма внутренняя пойма —> вторичный водоем поймы —> старица —> болотные почвы и торфяники. Причем для последних четырех членов этого ряда характерно существенное влияние наложенных процессов.
При характеристике аллювия внимание нужно уделять изучению всех фаций аллювия с учетом их специфики, так как распределение вещества в фациальном профиле является важной характеристикой аллювиального литогенеза.
Пойменные отложения в целом менее удобны для геохимических поисков. Они характеризуются большим разбросом содержаний химических компонентов. Значительное количество органического вещества, тонкозернистого материала приводят к большому содержанию аномальных образцов при анализе поисковых работ. В частности, в современном аллювии Белоруссии, в органических илах по сравнению с песками концентрация никеля увеличивается в 2,5 раза, кобальта — 5,0, хрома — 4,5, ванадия — 7,0, меди — 7,2, марганца — 2,1, бария — 5,2, титана —2,5 раза.
Повышенные концентрации ряда элементов наблюдаются во вторичных минералах (окислах, гидроокислах, карбонатах, фосфатах, глинистых минералах). Например, во вторичных минералах окислов железа содержание никеля в 1,5—2 раза, марганца — 5—20, кобальта — 1,6—6, ванадия — 1,5—5, меди — 1,4—2, цинка до 20, титана — 1,1—1,8 раза больше, чем в окружающей породе.
Проведенное нами изучение аллювиальных отложений в кайнозойской толще Белоруссии и ПНР показало их значительное разнообразие как по фациальному строению, так и по вещественному составу. В частности, для некоторых районов Белоруссии и ПНР в плиоцене и олигоцене было характерно устойчивое погружение и образование констративного типа аллювия. Он характеризуется увеличением мощности толщ, неоднократным чередованием в разрезе различных фаций аллювия.
Перемыв аллювия становится менее полным. В нем появляются озерные отложения, торфяники, в древних отложениях — угленосные свиты. Аллювий плиоцена рассматриваемой территории в некоторых частях разреза несет черты аридных (степных) рек.
Согласно А.А. Лазаренко, реки степных областей характеризуются непостоянством гидрологического режима, большими различиями между периодами максимального и минимального расхода воды, когда при спаде паводка река распадается на цепи изолированных и полуизолированных водоемов-плесов. В семиаридных условиях засушливых степей в разрезах аллювиальных свит преобладают тонкозернистые отложения пойменного типа. Русловые отложения также отличаются тонкозернистостью, карбонатностью и существенно иными условиями накопления органического материала. Во время межени, которая преобладает в годичном цикле, заметно повышается минерализация вод.
Смена тектонических и климатических условий в конце плиоцена — начале плейстоцена привела к появлению разрезов другого типа аллювия. В частности, в скважинах на территории ПНР прегляциальные (доледниковые) плейстоценовые отложения уже представлены нормальной аллювиальной пачкой (циклотемой), состоящей из песка с галькой в основании. Выше по разрезу песок становится все более мелкозернистым. Пачку венчают серые глины. Мощность всей пачки 16 м, что вполне соизмеримо с нормальными мощностями аллювия средних по размеру равнинных рек гумидной зоны.
На базе изучения аллювиальных отложений удалось установить четкие различия между третичными и четвертичными отложениями. В то же время удалось проследить постепенный переход между ними на основе отложений прегляциальной формации. Исследовался состав глинистых минералов, pH, валовой силикатный анализ, распределение малых элементов в породах и во фракциях, HCl-вытяжки, поглощенный комплекс, органическое вещество и др. Более подробно результаты исследований изложены нами в монографии.
Здесь мы остановимся кратко на некоторых литолого-геохимических индикаторах.
Глинистые минералы. Их состав в значительной степени отражает характер выветривания в речном бассейне, почвообразования и состав размываемых пород.
Нами было установлено, что глинистые отложения третичного возраста характеризуются преобладанием в своем составе монтмориллонита и каолинита, а четвертичного возраста —- преобладанием гидрослюды. Были обнаружены также различия в составе глинистых минералов в различных аллювиальных фациях одной циклотемы.
Согласно А.А. Лазаренко, который изучал современный аллювий рек Днепра, Десны и Оки при ассоциации гидрослюда — монтмориллонит — каолинит — кварц, можно отметить тенденцию к некоторому обогащению старичных илов монтмориллонитом, а русловых взвесей — каолинитом.
Отдельные части аллювиального профиля также отличаются по условиям сохранения глинистых минералов. В фациях, богатых органическим веществом и характеризующихся кислыми условиями среды, создается обстановка для преобразования исходных минералов.
Карбонатность. Выполненные нами исследования показали, что карбонатность весьма характерна для осадков, образовавшихся на границе плиоцена и плейстоцена. Она характерна для аллювия рек засушливых областей. Можно также отметить, что накопление карбонатов (часто в виде мощных карбонатных кор) — характерная черта гипергенеза плиоцена во многих районах мира.
Их содержание в аллювии обусловлено как источником питания, так и фациальной приуроченностью, а также формой нахождения. Например, речные взвеси современных рек гумидной зоны обогащены карбонатами кальция, различными органо-минеральными и коллоидными соединениями.
В то же время карбонаты в современном аллювии рек Днепра, Десны и Оки представлены в основном раковинным детритом и целыми раковинами моллюсков. В песках руслового типа они аллохтонны и сортируются как обычные обломки. В аллювии встречаются как терригенные зерна кальцита, так и различные новообразования карбонатов.
Среди них преобладает кальцит, реже сидерит, который больше характерен для осадков старичного и болотного типа.
Органическое вещество. Как мы уже указывали, в породах четвертичного возраста больше и гуминовых кислот, и битумов, причем в составе органического вещества превалируют первые. В исследованных нами образцах количество гуминовых кислот в отложениях четвертичного периода почти в десять раз больше, чем в породах третичного возраста.
Такое распределение органического вещества зависит как от условий накопления, так и последующих диагенетических процессов. Как известно, органическое вещество образует органо-минеральные соединения железа и малых компонентов (Ni, Co, Cu, Mn, Al), способствуя накоплению их в водах и торфяных залежах (хелаты и др.). Установлено, что в современных реках Белоруссии при фоновом содержании Si, Co, Mn и Cu соответственно 3,94; 3,27; 35,93 и 10,44 у/л в водах с повышенной концентрацией органических веществ количество этих элементов возрастает в среднем на 63, 55, 70 и 66%.
При анализе особенностей распределения органического вещества в аллювии современных равнинных рек гумидной зоны отмечается, что наименьшее содержание Cорг наблюдается в русловых песках, наибольшее — в тонкозернистых осадках старичного типа, а также в луговых и болотных почвах. Особое положение занимают торфяники как по количеству Сорг, так и по его видовому составу. Содержание Cорг в значительной степени зависит и от климатических условий, и от геоморфологических особенностей.
Окислы. При анализе геохимических особенностей третичного и четвертичного аллювия Белоруссии и ПНР были обнаружены также значительные различия в содержании и формах нахождения Fe и Mn.
Согласно А.А. Лазаренко, pH в современных отложениях колеблется от 8,43 до 4,31, a Eh изменяется от 680 до 123 мв.
Содержание реакционно-способного железа проявляет отчетливую связь с Eh и закономерно возрастает от субаэральных пойменных фаций (в среднем 12%) до субаквальных старичных илов (75—90%). К последним явно тяготеют заиленные осадки русел.
Отмытые русловые пески занимают промежуточное положение между пойменными и старичными фациями. На перераспределение железа в аллювии большое влияние оказывают процессы раннего диагенеза.
При изучении аллювиальных бассейнов большое значение имеет исследование гидрогеохимических факторов и индикаторов в отложениях, характеризующих их.
В пределах (области с умеренным гумидным климатом) Белоруссии выделено четыре геохимические провинции.
I. Гидрогеохимическая провинция с преобладанием биогенного (торфяно-болотного) фактора формирования. Гидрогеохимическими показателями вод являются гидрокарбонатнокальциевый тип с суммой ионов 50—150 мг/л, слабокислая и нейтральная среда (pH 6,5—7,1), высокое содержание гумусовых органических веществ с преобладанием фракции фульвокислот над гуминовыми и истинно растворимыми органическими веществами. Максимальное для поверхностных вод республики содержание железа и микроэлементов.
II. Гидрогеохимическая провинция с биолитогенным фактором формирования, сумма ионов 150—250 мг/л. Гидрогеохимические показатели вод: щелочная, слабощелочная, нейтральные среды (pH 7,1—7,8), повышенные содержания органических веществ, цветность вод 200°. Содержание микроэлементов в водах возрастает пропорционально количеству органического вещества.
III. Гидрогеохимическая провинция с литобиогенным фактором формирования, сумма ионов 250—350 мг/л. Гидрогеохимическая характеристика вод: щелочной характер среды (pH 7,4—8,3), невысокое содержание органических веществ, некоторое увеличение концентрации Ni, Mo, Mn, Cu, Al, Pb в отдельных местах (Украинский щит), очевидно, главным образом за счет миграции во взвешенной и коллоидной форме.
IV. Гидрогеохимическая провинция с преобладанием литогенного (карбонатного) фактора формирования, сумма ионов 350—500 мг/л. Гидрогеохимические показатели вод: гидрокарбонатнокальциевый тип, щелочной характер среды, низкое содержание органических веществ (цветность не превышает 70—80°). Содержание микроэлементов невелико.
Выяснение палеогеографических и палеогеохимических условий аллювиального литогенеза приобретает особенно важное значение в связи с тем, что в последние годы установлено, что многие месторождения нефти и газа, железные марганцевые руды и другие виды полезных ископаемых связаны с палеоруслами.