Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
Однако в экспериментальных работах были воспроизведены те же химические изменения, что наблюдаются в природных системах. В подушечных базальтах, драгированных на Средин-но-Атлантическом хребте, где наблюдаются минеральные ассоциации, соответствующие зеленосланцевой- фации метаморфиз
11. Химическая океанография 291
Время, часых.шоо
Рис. 11.3. Концентрации Са, Mg, S102, S04a- и рН в морской воде при взаимодействии с базальтовым стеклом; 150 °С, 500 бар, отношение масс вода/порода =10 [358].
'Г
Время, ч-асых 1D0O
Рис. 11.4. Концентрации Са, Mg, S102, S042_ и рН в морской воде при взаимодействии с диабазом; 150 °С, 500 бар, отношение масс вода/порода=10 [358].
ма, различия в составе свежих и измененных базальтов соответствуют предсказанным по результатам экспериментов (табл. 11.8, 11.9). Морская вода — источник воды в скважинах геотермальной области полуострова Рейкьянес в Исландии, но состав этих растворов резко отличается от морской воды вследствие
292 Часть III
Таблица 11.10. Химический состав геотермального рассола из скважины № 2, полуостров Рейкьянес, Исландия (в мг/кг)
По отношению к концент-
рации в морской воде
Na 10 440 0,97
к 1 382 3,64
Ca 1 812 4,40
Mg
so42- 8 72 0,006 0,03
S2_ 51 ,—.
СІ 20 745 1,07
Si02 374 93,5
в 11,6 2,61
Fe 0,48 240
По работе [190].
взаимодействия их с базальтами при повышенных температурах (200—300°С). Томассон и Кристманнсдоттир {396] описали минеральные ассоциации в измененных базальтах этой области. В работе [190] приведены анализы некоторых гидротермальных рассолов из этих скважин; один из них (скважина № 2, температура 221 °С) приведен в табл. 11.10. Концентрации натрия и хлора здесь почти идентичны содержаниям их в морской воде, но по другим компонентам наблюдается или повышение, или обеднение. Рассолы почти полностью лишены магния и сульфат-иона.
Многие из вторичных минералов, образовавшихся при изменении базальтов полуострова Рейкьянес, получены и в экспериментах (ангидрит, монтмориллонит, альбит, пирит, халькопирит, пирротин, гематит). Однако хлорит и эпидот, зафиксированные в породах Рейкьянеса и метабазальтах зелеиосланце-вой фации со дна океана, не найдены в продуктах экспериментов, что, вероятно, связано с кинетическими ограничениями [265].
Значение этих результатов для изучения химии воды океана, состава океанической коры и происхождения рудообразую-щих флюидов огромно. Как уже указывалось в. разд. 9.6.2, глубина, на которую морская вода может проникать в породы дна, составляет по меньшей мере 0,5 км, и более чем однокилометровый слой океанической коры может быть изменен гидротермальными процессами. Холланд [190], исходя из вероятной величины потока морской воды, циркулирующей через океаническую кору '(примерно 1017 г/год), рассчитал вклад взаимодействия морской воды с породами в баланс океана для нескольких элементов (табл. 11.11); Сейчас уже ясно, что этот процесс
11. Химическая океанография 293
Таблица 11.11. Поток растворенных веществ менаду океаном и средиино-океаническими хребтами в результате циркуляции морской воды
В % годового речного стока
.=250 °С
М?2+
Са2+
к+
304г~ 5Ю2
-63
+48
—23
~0
—24
+26
По работе [190].
+17
-16
+100
-50
+15
очень важен для многих элементов, а для некоторых он может быть даже доминирующим. Есть основания думать, что учет гидротермального изменения новообразованной океанической коры позволит ликвидировать кажущийся дефицит магния в расчетах баланса вещества в океане, выполненных Дривером [93] (см. разд. 11.4).
Важность взаимодействия вода — порода для рудообразова-пия уже обсуждалась в предыдущих разделах этой книги. В дополнение упомянем только о металлоносных рассолах Красного моря. Горячие рассолы, богатые растворенными металлами, обнаружены в срединном троге Красного моря; с ними связано образование металлоносных осадков, содержащих окислы железа и марганца, сульфиды и сульфаты. Металлы, содержащиеся в рассолах, частично поступили в них в результате выщелачивания из осадков и вулканических пород '[83, 23].
11.6. Кинетические аспекты некоторых процессов отложения минералов. Как во всякой стационарной системе, в океане кинетика процессов оказывает очень сильное воздействие на химию вод и донных осадков. Влияние кинетического контроля и сложность процессов образования и осаждения минералов могут быть показаны на двух примерах — осаждении карбонатов кальция и образовании железомарганцевых окислов.
Большая часть поверхностных вод океана пересыщена по отношению к карбонату кальция. Образование зародышей кальцита ингибируется магнием, возможно, благодаря тому, что последний дает ассоциаты с карбонатным ионом (см. разд. 11.2) и таким путем понижает активность карбонат-иона ниже уровня, требуемого для зародышеобразования кальцита. Если.; же кристаллизация происходит, то первым осаждается арагонит,
294 Часть III
метастабильный во всем диапазоне условий океана. Удаление карбоната кальция из раствора происходит главным образом за счет образования известковых скелетов организмов (кальци-товых или арагонитовых), и, по-видимому, большая часть карбоната кальция в известковистых осадках имеет биогенное происхождение.
