Химический состав основных типов пелагических осадков

(в масс.%)

Терригенные полевые шпаты и другие силикатные минералы под­вергаются интенсивному гидролизу, что приводит к образованию иллита, гидромусковита, монтмориллонита, нонтронита, хлорита, палагонита. Широко распространены в пелагических осадках оксиды Fе и Мn. Весьма важной составной частью являются СаСО₃ и MgCО₃ в виде скелетов или фрагментов организмов планктона в из­вестковых илах, глобигериновом и птероподовом. Вместе с кальцитом и арагонитом скелетного материала встречаются и другие карбонаты – доломит, брейнерит эолового происхождения.

Остатки кремнистых организмов образуют главную массу диатомовых и радиоляриевых илов. Аморфная SiO₂ · nH₂O растворяется в ило­вых водах, поэтому содержание растворённого SiO₂ в глубинных илах увеличивается. Наряду с этим встречается кварц эолового происхож­дения, вулканическая пемза и пепел. Фосфаты распространены пов­семестно в виде частей скелетов позвоночных. Наиболее распростра­нён франколит Са₅[(РО₄)(СO₃)]₆F_2–3 – неполный фторапатит. Значи­тельно более редки сульфаты, из которых наиболее распространён барит BaSО₄.

В зависимости от происхождения мате­риал океанических осадков подразделён на литогенный, гидрогенный, биогенный, атмогенный и космогенный. Решаю­щую роль играет биогенный ма­териал, основным источником ко­торого служат организмы план­ктона, отмирающие и падающие непрерывным мельчайшим "дож­дём" на океаническое дно. Вто­рое место занимает литогенный (чрезвычайно тонкодисперсный) и гидрогенный материал, обра­зующий основу красной глины.

Сравнение химического соста­ва пелагических осадков с составом средней изверженной породы литосферы по­казало отсутствие существенного различия в отношении главных породообразующих элементов: Si, Al, Ti, Fe, Mg, Ca, Na, K. Однако ряд более редких эле­ментов испытывает существенные систематические колебания концентраций в разные стороны. Обращает на се­бя внимание пониженное содер­жание Сr в пелагических осадках. Зато концентрация Мn, Ni, Cu, Co, Pb, Mo, Yb, Y, La, Sc, Ba и В примерно на порядок выше, чем в литосфере. В этом заключается одна из главных геохимических особенностей ог­ромной площади океанического дна по сравнению с остальными бассейнами седимен­тации. Намечается также резкая тенденция к увеличению концент­рации F, C1, Вг, I, Те, As, основным источником которых являются преимущественно вулканические выделения (эманации).

Накопление ряда металлов в океанических илах предполагает воз­можность их далёкой миграции с континентов. Миграция осуществля­ется с помощью тонкодисперсной фазы водных растворов, имеющей частицы коллоидных и субколлоидных размеров. По периферии суб­коллоидных и особенно коллоидных терригенных частиц происходят сорбционные процессы, которые приводят к окружению её роем раз­нообразных катионов Na, Ca, Mg, а также редких элементов Сu, Ni, Со, Mo, Р, Pb, Zn. Следовательно, чем более тонкодисперс­ная фракция, тем резче выражен сорбционный слой и тем больше мас­са сорбированного вещества. В тонкую фракцию входят также коагу­ляты Fe и Мn, возникающие за счёт окисления ещё в речной воде ио­нов Fe²⁺ и Мn²⁺.

Существует зависимость распределения хими­ческих элементов на дне морских водоёмов от размеров самих во­доёмов. Чем больше площадь водоёма, тем большая доля тонкозер­нистого дисперсного материала принимает участие в пелагическом осадкообразовании и, следовательно, тем большая вероятность на­копления адсорбированных металлов в донных отложениях. Таким образом, содержание в пелагических илах Fe, Мn, Р, Сu, Ni, Со, Mo, W и других редких элементов находится в прямой зависимости от площадных размеров водоёмов. Естественно, что чем больше акватория бассейна, тем интенсивнее накапливаются в пелагических илах эти элементы. Эта закономерность относит­ся к наиболее фундаментальным геохимическим закономерностям рас­пределения химических элементов в отложениях гумидных зон.

С увеличением размеров океанических бассейнов содержание Мn, Ni, Со, Сu, Mo, Pb, Zn постепенно возрастает и значительно превыша­ет средние кларковые концентрации, то есть становятся потен­циально рудными концентрациями. Таким образом, на огромной площади океанов создаётся возможность необычайно круп­ного экзогенного рудообразования, которое наиболее ярко реализу­ется в развитии железомарганцевых конкреций. Нахождение и распределение их также является функцией площади акватории. Так, в пределах Арктического бассейна они пока ещё не отмечены. В пелагических илах Атлантического и Индийского океанов железомарганцевые конкреции установлены во многих местах. Повсеместно они встречаются в пелагических осадках Тихого океана, где достигают громадных размеров (до 1 м в диаметре). Общие запасы марганца в донных конкрециях оцениваются в 360 · 10⁹ т. Ими покрыто 10 % пло­щади Тихого океана. Марганцевые конкреции встречаются главным образом среди отложений красной глины и карбонатных осадков преимущественно в океанических котловинах (глубины 3000-4000 м), там, где происходит медленное осаждение гидрогенного и биогенного вещества. Конкреции сложены главным образом МnО₂, манганитом (гидратированным МnО), оксидами железа, гетитом.

Железомарганцевые конкреции содержат очень высокие концентрации ряда химических элементов. Так, для них особенно характерно высокое содержание Со, Ni, Cu, Mo, Th, Вг, которое в 20 - 40 раз выше содержания их в пелагических осадках. Концентрации этих элементов дополнительно объясняются явлениями сорбции элементов из океанического раствора. Особенно это характерно для МnОН или Мn(ОН)₂. Соединения марганца имеют исключительную способность осаждать некоторые элементы, например кобальта в виде иона Со²⁺.

Таким образом, огромная поверхность дна Мирового океана пред­ставляет собой обширную арену весьма своеобразных геохимических процессов, мало проявляющихся либо совершенно неизвестных в пре­делах континентальных водоёмов или шельфовых зон современных морей. Процессы эти громадны по площади и приобретают обще-планетарное геохимическое значение.

ПРОЦЕССЫ ГАЛОГЕНЕЗА

В противоположность открытым водоёмам с нормальной солёностью в замкнутых водоёмах аридных зон благодаря испарению солё­ность увеличивается, и создаются пересыщенные раст­воры, из которых начинается последовательное выпадение солей. Возникают отложения, которые обычно называют эвапоритами.

Общая последовательность выделения минералов из растворов опре­деляется в основном растворимостью солей. Первыми выделяются наименее растворимые минералы, последними – наиболее растворимые. Важнейшие минералы эвапоритов – сульфаты и галоиды, состав их представлен в табл. 10. В морской воде соли широко представлены катионами Na⁺, Mg²⁺, Са²⁺, К⁺ и анионами Cl^– и SO₄^2–. Кроме хлоридов и сульфатов имеются карбонаты и около 30 боратов, среди которых первое место принадлежит борациту (Mg, Fe, Mn)₃ClB₇О₁₃.

Таблица 10