Литология - Япаскурт О.В.
ISBN 978-5-7695-4685-3
Скачать (прямая ссылка):
3.3. Стадия мобилизации осадочного вещества
Осадкообразование предваряется стадией мобилизации осадочного вещества. Мобилизация осуществляется гипергенными, био-к-нными либо вулканогенными способами.
Гипергенез понимается, согласно трактовке академика А. Е. Ферсмана (1955, 1977), как весь комплекс химических, био- и физико-химических явлений, которые протекают на границе между аімосферой и твердой земной оболочкой. Поднятые тектоническими силами наверх из земных недр горные породы (магматические, метаморфические, древние осадочные) состоят из минеральных агрегатов, которые в большинстве своем были сформированы при динамотермальных (P-T) и физико-химических усло-ииях, совершенно иных, чем на поверхности Земли. Оказавшись в зоне гипергенеза, эти минеральные агрегаты попадают под воздействие чужеродных им атмосферных газов и вод, а также бактериального, растительного и животного биоса. Такая природная система (в которой живые организмы не изолированы от неорганической, или «косной*, материи) названа академиком В.И.Вернадским биокосной. Она исключительно неравновесна. Ее компоненты стремятся к уравновешиванию, и это служит основной движущей силой гипергенных процессов. Они принадлежат к двум категориям: господствующей деструктивной (корродирование пилот ь до полного растворения наиболее неустойчивых в экзогенной среде минеральных видов — в первую очередь оливинов, ромбических пироксенов, амфиболов, кальциевых плагиоклазов и др. — см. табл. 3.1) и конструктивной (глинизация цепочечных, каркасных и слоистых силикатов; новообразования гидроксидов, оксидов и сульфатов; формирование и минерализация органических компонентов и др.). Очень широкое распространение получают химические реакции гидратации и гидролиза твердых веществ.
К гидролизу восприимчиво большинство силикатных минералов субстрата. Характерным примером этого процесса служит разрушение чрезвычайно нестойкого в зонах осадкообразования минерала, который был рожден в недрах земной мантии — оливина. Обломки его сохраняются в осадочных породах крайне редко, будучи корродированными, а отчасти превращенными под воздействием гидролитических процессов в серпентин, согласно реакции:
2Mg2SiO4 + 3H2O = 3MgO ¦ 2SiO2 2H2O + Mg(OH)2 оливин серпентин
Таким же способом обломочные калишпаты превращаем в глинистый минерал с высвобождением в иловый раствор катионов К" и кремнезема. Последовательность гидролитического разложения ортоклаза, к примеру, можно представить такой:
2K(Si3AlOsI + 2[H+ - ОН"] = AI2[Si4O10][OH]3 + 2SiO2 + 2К0Н, ортоклаз монтмориллонит
(формула упрощена)
а в более кислой среде
2K[Si3AlOs] +6[H+ - ОН "]= Al4[Si4Om][OHb + SiO2-IiH2O + K2CO3 ортоктаз каолинит опал
Плагиоклазы тоже глинизируются с высвобождением Na+, Ca+ и SiO2. Этот гидролиз алюмосиликатов приводит не только к химическому преобразованию горных пород, но одновременно с ним и к ионному разложению воды. Выделившиеся в результате диссоциации ионы H+ на стадии выветривания силикатных горных пород связываются в кристаллических решетках новообразованных глинистых частиц, а гидроксильная группа в форме HCO3- концентрируется в растворе. Кроме того, часть молекул H2O связывается с группой SiO2, образуя кремневую кислоту. Пример — реакция выветривания альбита, по данным гидрогеолога С.Л.Швар-цева (1975):
4Na[AlSi1On] + 22H2O + 4CO2 = альбит
= Al4[Si4O111](OHb + 8H4SiO4 + 4Na+ + 4HCOj каолшшт
Вышеупомянутый исследователь подсчитал, что для выветривания I т альбита с полной его каолинизацией потребно участие 0,38 т воды; для выветривания анортита по той же схеме — 0,2 т, а микроклина (с образованием гидрослюды) — 0,26 т H3O и т.д.
При этом из кристаллической решетки выветриваемых минералов вытесняются основания. Они образуют истинные растворы и выносятся наземными и подземными водами. А кремнезем частично переходит в коллоидное состояние, выносится либо выпа-
дает здесь же в осадок в виде аморфного опала, а частично расходуется на синтез частиц глинистых минералов.
Очевидно, что главными агентами влияния на перечисленные процессы служат вода совместно с потребляющим ее живым органическим веществом (ОВ). Без участия последнего и при невысоких значениях экзогенных P-T параметров роль чистой воды в качестве растворителя минералов и концентратора минеральных солей была бы весьма скромной. Однако эти функции воды существенно активизируются за счет живущих там бактерий и других организмов, в особенности за счет растворенных в воле продуктов их жизнедеятельности. Это различные газы, в первую очередь СО;, а также H3S1 CH4, NH3 и другие, гумус и различные органические кислоты. Количества и качественные их составы зависят от насыщенности воды биосом и видовой пpинaдлcжJюсти его (например, от господства аэробных либо анаэробных бактерий, из которых первые продуцируют преимущественно CO2, а вторые — H2S и другие газы).
Таким образом, природа создает естественные реактивы, которые способствуют заметному понижению рН, понижению или повышению Eh, и тем самым существенно ускоряют темпы химического разрушения и преобразования горных пород зоны ги-пергенеза.
