книги из ГПНТБ / Кузнецов В.А. Геохимия аллювиального литогенеза
.pdfшения содержаний глауконита на отдельных участках совре менных рек (до 13—43%), тогда как в более ранних осадках
(исключая нижнечетвертичный аллювий) его |
концентрация |
не превышает 1,5%, что связано с углублением |
русла Днепра |
в голоцене и новым размывом палеогеновых и неогеновых от ложений.
Для состава галечного материала выявлено более высокое содержание карбонатов в верхнечетвертичном аллювии по сравнению со среднечетвертичным; древние осадки содержат больше биотита.
Минералогическая ассоциация аллювия долины Днепра с возрастом меняется: для нижне-среднечетвертичного она оп ределяется как циркон-лейкоксен-ильменит-гранат-амфиболо- вая; для верхнечетвертичного — эпидот-лейкоксен-ильменит- амфибол-гранатовая и для голоценового — эпидот-лейкоксен- ильменит-гранат-амфиболовая.
Таким образом, формирование минералогического состава речных отложений на различных этапах развития долины Днепра несет черты дифференциации, связанной с изменением состава пород областей размыва (глауконит, карбонаты, тя желые минералы) и разрушением неустойчивых минералов в процессах речной транспортировки (полевые шпаты и т. д.). Ее выраженность в зависимости от возраста аллювия услож няется тем, что река перемывает ранее отложенный материал или вовлекает в размыв породы глубинных горизонтов.
Подмеченное сходство во временных закономерностях из менения минералогического состава аллювия и морен терри тории бассейна (К. И. Лукашев, В. А. Кузнецов, С. Л. Шима-
нович, 1969) свидетельствует |
о главенствующей роли раз |
мыва ледниковых отложений |
в формировании минеральных |
ассоциаций и о специфике их возрастной дифференциации у речных осадков на протяжении четвертичного периода.
В химическом составе речных отложений Поднепровья в за висимости от возраста отмечаются следующие закономерно сти (табл. 32 и 33). В песках концентрация кремнезема умень шается от полтавских до александрийских и затем возрастает к голоценовым. Содержание глинозема в целом с возрастом несколько увеличивается при максимуме в шкловских осад
ках. |
Концентрация окислов |
железа возрастает |
от |
полтавс |
|
ких |
к |
александрийским и |
от александрийских |
к голоце |
|
новым |
с резким увеличением от рутковичских к |
современным |
|||
осадкам. |
|
|
|
Для щелочных и щелочноземельных элементов характерна тенденция к увеличению их содержаний с возрастом, однако максимальные значения связаны с александрийскими осадка ми (для калия также со шкловскими), что хорошо согласуется с повышенными их концентрациями у березинских и днепров-
9. Зак. 204 |
129 |
Средний химический состав аллювиальных и озерно-аллювиальных отложений неоген-четвертичной толщи долины Днепра, %
|
|
О |
|
о |
|
|
о |
он |
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
та |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Аллювиальные |
|
|
|
|
|
||
Q4 |
171 |
91,04 1,19 |
3,04 |
0,52 0,24 |
1,09 |
0,61 |
0,27 0,48 |
1,63 |
|||
Ql |
62 |
90,42 0,71 |
3,22 |
0,54 |
0,31 |
1,06 |
0,43 |
0,11 0,35 |
2,24 |
||
Ql |
40 |
92,71 |
0,86 |
2,98 |
0,43 |
0,11 |
1,21 |
0,39 |
— |
0,16 |
0,23 |
Ql |
17 |
88,69 |
0,85 |
4,63 |
0,83 0,45 |
1,63 |
0,59 |
0,19 0,75 |
1,47 |
||
Q 2 |
6 |
85,68 |
0,81 |
4,09 |
2,69 |
1,26 |
1,36 |
0,71 |
0,28 1,83 |
2,91 |
|
Qi |
16 |
90,08 1,05 |
3,03 |
0,59 0,37 |
0,82 |
0,31 |
0,20 |
— |
2,14 |
||
Ql |
17 |
93,42 1,20 |
3,01 |
0,39 0,37 |
0,45 |
0,17 |
— |
— |
0,77 |
||
|
13 |
97,14 |
0,27 |
0,83 |
0,39 0,13 следы |
следы |
— |
— |
— |
||
Q* |
29 |
75,38 4,78 |
10,99 1,77 |
1,12 |
— |
— |
.—. |
'— |
3,25 |
||
Q3 |
16 |
75,01 4,05 |
13,39 1,36 1,20 |
— |
— |
— |
— |
3,44 |
|||
|
|
|
Озерно-аллювиальные |
|
|
|
|
||||
Q4 |
48 |
74,78 3,67 |
11,73 0,70 1,18 |
— |
— |
—• |
— |
4,84 |
|||
Ql |
15 |
55,99 5,38 |
15,86 7,71 3,31 |
— |
— |
— |
— |
11,44 |
|||
Ql |
9 |
75,68 3,48 |
12,04 0,67 0,91 |
_ |
— |
— |
— |
3,66 |
|||
Q, |
2 |
73,63 4,55 |
14,03 0,66 |
1,33 |
— |
— |
— |
— |
4,11 |
||
|
6 |
66,01 |
4,97 |
17,74 1,98 |
0,61 |
— |
— |
— |
— |
7,72 |
ских морен (А. В. Матвеев, 1966). У глинистых озерно-аллю виальных отложений в целом те же закономерности.
Изучение возрастной химической дифференциации в осад ках с учетом фациальных особенностей показывает, что пес чаные и глинистые осадки русловой, пойменной и старичной фаций (рис. 15 и 16) отражают выявленные закономерности, подчеркивая с разной степенью геохимическую направлен ность аллювиального литогенеза на территории бассейна.
Общая тенденция изменения состава аллювия на протя жении четвертичного периода в Поднепровье, хотя и имеет сложный характер, в основном согласуется с прямым поряд ком возрастной дифференциации, установленным для других
речных бассейнов Б. С. Луневым (1967), согласно которому в молодых отложениях возрастают концентрации кремния, алю миния, калия, натрия, кальция и магния. Однако объяснение такой направленности дифференциации преимущественно вы ветриванием и разрушением минералов, на наш взгляд, недо статочно. Во-первых, не раскрывается поведение карбонатов и глинозема в стратиграфическом разрезе, которые должны,
Я0гАігОзГегО3 |
I |
ЗДАЭДВД |
// |
№ |
Pgl Qt Q2 Q3 Qj, Q, Q2 Q3 O4 flj % З3 rf*
Рис. 15. Распределение макроэлементов в песчаных аллювиальных отложе ниях бассейна Днепра в зависимости от возраста осадков и (радиальных условий их образования: / — Si02 , 2 — А12 0з, 3 — Ре2 0з, 4 — СаО, 5 — MgO, 6 — К2О, 7 — Na2 0; фации: / — русловая, / / — пойменная, III — старичная.
Для палеогеновых осадков — дельтовый аллювий
казалось бы, уменьшить концентрацию; во-вторых, недооце нивается специфика отдельных процессов аллювиального ли тогенеза, связанных с размывом разнообразных пород питаю щих провинций, с гипергенным минералообразованием и па леогеохимическими особенностями отдельных периодов.
Распределение микроэлементов в аллювии Поднепровья имеет сложный характер (рис. 16). В целом для V, Zr, Сг, Ті отмечается тенденция к снижению концентрации в осадках на протяжении четвертичного периода с некоторыми отклоне ниями, например минимальными значениями в осадках мура-
9* |
131 |
винского времени. Повышение концентрации Мп связано со среднечетвертичными отложениями. Характерно некоторое возрастание содержания Мп, Ті, Cr, Zr с переходом от верх нечетвертичного к голоценовому аллювию.
Для возрастной дифференциации речных отложений доли ны Припяти при переходе от аллювия надпойменных террас к современному выявлено увеличение содержаний Si и умень шение содержаний Са, Mg, Na, V, Zn, Си, Ва и Ті, т. е. обрат ный порядок, что обусловлено неоднократностью перемыва однородного песчаного материала в условиях Полесья с выно сом щелочей и карбонатов. Высокие концентрации микроэле ментов в древнем аллювии здесь связаны главным образом
Мі
|
•С^- |
|
і |
||
НО |
• |
|
|
А |
|
1 |
'•к. І |
* |
v |
||
1 |
:f>< |
\ |
А |
||
; 2 |
/)/ |
|
1M |
||
1 |
*7 |
V |
*Ч* \ |
• * |
|
1 , |
* |
|
|||
t* |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
' * |
і |
|
|
V |
V' |
|
|
|
|
Риє. 16. |
Распределение |
микроэлементов |
в |
песчаных |
аллювиальных |
отло |
|
жениях |
бассейна Днепра |
в зависимости |
от |
возраста |
осадков ( л - 1 0 - 3 % ) : |
||
фации: / — русловая, 2—пойменная,.? |
— старинная, |
4 — дельтовые |
отло |
||||
жения; штрихами |
дан масштаб |
для |
V в старинных осадках |
|
с большей глинистостью террасовых отложений. Как уже от мечено, в породах межледниковий имеются свои закономер ности распределения элементов, обусловленные сменой теплых сред осадконакопления перигляциальными.
В табл. 33 приведены статистические данные распределе ния микроэлементов в песках русловой фации разного возра
ста. |
Определение |
медианного значения |
(Me) |
и квартилей |
||||||
(Qi |
и <2з) велось |
графически. Математически рассчитывались |
||||||||
нижние (GH ) и верхние |
(GB ) квадратичные |
значения распре- |
||||||||
деления по формулам: Gn |
3 |
и |
|
3 |
—Me); |
|||||
= —{Me—Qi) |
G B = — (Q3 |
|||||||||
верхняя (НПВ) и нижняя |
(ЯЯ Н ) границы |
нормального |
геохи |
|||||||
мического поля: |
НПВ= |
1,503—0,5 Me и |
НП„= |
1,50—0,5 Me; |
||||||
коэффициент вариации |
(V) по формуле V = |
Q |
.Коэффициент |
|||||||
Me |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
встречаемости (Кв) представляет отношение |
количества |
проб |
||||||||
с содержанием элемента выше порога чувствительности |
ана |
|||||||||
лиза |
к общему количеству |
анализированных |
проб в %• |
|
Анализ данных показывает, что вверх по разрезу неогенчетвертичной толщи в аллювии отмечается снижение концен траций (по Me, Qi и Q3 ) Ті (при некотором повышении в голоценовых осадках), Cr, V, Zr. Максимальные значения кон центраций Мп связаны со среднечетвертичным, Ті и V с неогеновым аллювием.
Разделение микроэлементов по коэффициенту встречаемо сти показывает, что их ассоциация в русловых песках от нео гена до верхнечетвертичного времени в целом аналогична, так как Кв лежит в пределах 75—100%. Ассоциация современных песков выделяется пониженной встречаемостью Сг и Ni
( К в < 5 0 % ) , По величинам коэффициентов вариаций выделяются три
группы элементов: 1) Ті, Cr, Ni, Zr, максимумы которых свя заны с нижнечетвертичными отложениями, 2) Мп — наиболее высокие значения у современных осадков и 3) V, Zr — ми нимальные значения относятся к среднечетвертичному, аллю- ЕИЮ. Максимальные величины коэффициентов вариации могут расцениваться как показатели особенностей аллювиального литогенеза, связанные с большей возможностью концен трирования элементов, минимальные — с их рассеиванием. С этой точки зрения поиск погребенных россыпей имеет наи большее значение в нижнечетвертичном аллювии, что выте кает также из изучения геологического строения и истории развития рассматриваемой территории. Величиной стандарт ных отклонений выделяются по Ті и V осадки неогенового и нижнечетвертичного аллювия, по Мп — среднечетвертичного. Резко выделяются максимальными значениями по отношению
|
|
Статистические показатели |
распределения микроэлементов в русловых песках |
|
|
||||||||||
|
|
|
аллювия неоген-четвертичной толщи Белорусского Поднепровья |
|
|
|
|||||||||
Возраст |
Кол-во |
Me |
Qi |
|
* в |
G H |
C B |
|
нпв |
V |
Me |
Qt |
Q, |
*8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
проб |
|
|
|
|
Ті |
|
|
|
|
|
|
Mn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Q* |
57 |
44 |
25 |
80 |
100 |
28 |
54 |
15 |
98 |
94 |
13 |
6 |
31 |
97 |
10 |
Q3 |
70 |
34 |
25 |
55 |
100 |
13 |
31 |
20 |
65 |
66 |
12 |
8 |
14 |
100 |
1,6 |
Q2 |
33 |
50 |
32 |
85 |
100 |
27 |
52 |
23 |
102 |
79 |
46 |
29 |
78 |
100 |
25 |
Qi |
23 |
80 |
35 |
175 |
100 |
67 |
142 |
12 |
222 |
131 |
10 |
7 |
15 |
100 |
3 |
Щп |
10 |
140 |
78 |
200 |
100 |
90 |
93 |
47 |
230 |
65 |
9 |
7 |
16 |
100 |
3 |
Возраст |
Кол-во |
|
|
|
|
Ni |
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
проб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
57 |
|
|
|
33 |
|
|
|
|
|
0,7 |
0,5 |
1,2 |
43 |
0,4 . |
Q3 |
70 |
0,3 |
0,2 |
0,6 |
92 |
0,2 |
0,3 |
0,1 |
0,7 |
84 |
1,7 |
1,2 |
2,4 |
90 |
0,7 |
Q2 |
33 |
0,3 |
0,2 |
0,5 |
94 |
0,2 |
0,4 |
0,1 |
0,7 |
108 |
2,9 |
2,3 |
3,8 |
100 |
0,9 |
Qi |
23 |
0,4 |
0,2 |
1,1 |
100 |
0,3 |
0,9 |
0,1 |
1,4 |
143 |
3,8 |
2,0 |
6,0 |
100 |
2,7 |
щп |
10 |
0,3 |
0,2 |
0,5 |
100 |
0,1 |
0,4 |
o.i |
0,6 |
108 |
12 |
4,4 |
19 |
100 |
10 |
Возраст |
Кол-во |
|
нпа |
|
V |
Me |
Qi |
Q3 |
« в |
°Н |
° в |
|
н п * |
V |
Мп |
Мп |
Cr |
проб |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сг |
|
|
|
|
Ni |
V" |
Ni |
|
|
|
|
|
Мп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q4 |
57 |
27 |
2,5 |
40 |
144 |
0,7 |
0,5 |
1,2 |
37 |
0,4 |
0,7 |
0,4 |
1,4 |
71 |
— |
17 |
— |
|
|||||||||||||||||
Q3 |
70 |
3,7 |
6 |
16 |
41 |
0,9 |
0,6 |
1,5 |
90 |
0,5 |
0,9 |
0,4 |
1,8 |
72 |
40 |
7 |
3 |
Qz |
33 |
48 |
20 |
94 |
80 |
1,4 |
1,0 |
1,8 |
100 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
2,0 |
43 |
153 |
15 |
4,6 |
Qt |
23 |
8 |
6 |
17 |
62 |
2,1 |
0,9 |
3,5 |
100 |
1,7 |
2>1 |
0,4 |
4,2 |
90 |
25 |
2,6 |
5,2 |
N P » |
10 |
10 |
6 |
19 |
75 |
3,4 |
1,4 |
4,2 |
100 |
1,2 |
3,0 |
0,4 |
4,6 |
62 |
30 |
0,7 |
11 |
Возраст |
Кол-во |
|
|
V |
|
|
|
|
|
Zn |
|
|
|
|
Ті |
Ni |
Ті |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
V |
Zr |
||||
проб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Q4 |
57 |
0,7 |
0,4 |
1,5 |
7,6 |
6,9 |
1,7 |
14 |
79 |
7 - 7 |
10 |
0,8 |
17 |
133 |
62 |
— |
6,2 |
|
|||||||||||||||||
Q3 |
70 |
1,1 |
0,9 |
2,7 |
53 |
7,0 |
4,5 |
12 |
92 |
3,7 |
8,3 |
3,2 |
15 |
86 |
20 |
0,1 |
4,5 |
Qz |
33 |
1,4 |
2,0 |
4,2 |
39 |
12 |
6,5 |
17 |
97 |
7,5 |
9,0 |
3,5 |
20 |
66 |
17 |
0,1 |
4,1 |
Qi |
23 |
1,1 |
3,3 |
7,1 |
79 |
12 |
6,9 |
31 |
100 |
8,1 |
28 |
4,1 |
40 |
145 |
21 |
0,1 |
6,6 |
|
N pit |
10 |
12 |
0,6 |
22 |
91 |
10 |
3 |
17 |
100 |
10 |
11 |
0,5 |
20 |
105 |
11 |
0,02 |
14 |
Cr : Ni и Ті : Zr неогеновые, по Мп : V и Mn : Ni — среднечетвертичные и Т і : V — голоценовые речные пески.
Выше отмечались различия в поведении микроэлементов в теплых и перигляциальных условиях аллювиального литоге неза. Особенно различаются ори этом величины коэффициен
тов вариации (например, для |
верхнечетвертичного |
аллювия |
|
они соответственно составляют |
у Сг — 102 и 37, Ni — 84 |
и 64, |
|
V — 109 и 36; для среднечетвертичного у Сг — 66 и 43, |
Ni — |
||
40 и 19, V — 32 и 17, Мп — 168 и 37 и т. д.). |
|
|
|
Таким образом, в возрастной дифференциации |
состава |
||
речных осадков и их эволюции |
в разрезе неоген-четвертичной |
толщи бассейна выявляется прямой порядок химической диф ференциации аллювия Поднепровья и обратный бассейна Припяти.
Направленность химической дифференциации аллювия в пределах межледниковий подчиняется изменениям второго порядка, связанным с переходом от теплых к холодным кли матическим условиям осадконакопления и от нормального к перигляциальному типу аллювия, сопровождающимся умень
шением содержаний микроэлементов |
и степени |
их вариа |
||
ции и т. д. |
|
|
|
|
Существенное влияние на характер дифференциации аллю |
||||
вия в межледниковьях оказал размыв |
ледниковых аккумуля |
|||
ций, а с переходом к голоцену — развитие |
органического |
ве |
||
щества. |
|
|
|
|
Специфика дифференциации элементов |
при |
переходе |
от |
верхнечетвертичного к голоценовому аллювию на территории долины Днепра заключается в возрастании содержаний микро элементов в речных осадках, связанном с усилением глубин ного вреза и вовлечением в переотложение дочетвертичных пород; в Полесье — уменьшении их концентраций в связи с новым перемывом флювиогляциальных и аллювиальных акку муляций.
Установленные величины статистических показателей рас пределения микроэлементов отражают временные особенности литогенеза и могут быть использованы как местные критерии при корреляции речных осадков, определении их возраста, а также в поисковых целях.
Геохимическое районирование территории распространения аллювиальных отложений
В основе геохимического районирования территорий и вы деления провинций лежит изучение концентраций элементов в горных породах, почвах и растительном покрове. Примени тельно к площадям распространения речных отложений оно основывается главным образом на минералогическом изуче-
нии шлихов руслового аллювия. В настоящее время развива ются методы с применением данных химического анализа тя желых минералов (Б. С. Лунев, 1967), распространения микро элементов в глинистой фракции русловых осадков и ее эк страктах (J. S. Webb и др., 1963, 1968) и т. д. Эти методы обладают рядом преимуществ, но не лишены недостатков. Например, шлиховая съемка наиболее проста по выполнению и в целом отражает закономерности распространения мине ралов и элементов в долине, однако является неполной, по скольку не основана на всестороннем изучении процессов и продуктов аллювиального литогенеза.
Нами в основу геохимического районирования территории развития речных отложений принимается учет связи состава речных осадков со строением и литологией бассейна эрозии, химической дифференциации в долинах, закономерностей распространения элементов во всех фациальных комплексах аллювия, основанных на принципе изучения устойчивых и не устойчивых ассоциаций. Под устойчивой ассоциацией понима ется такая, содержание химических элементов в которой во всех аллювиальных фациях данной территории оказывается повышенным (или пониженным) по отношению к их содержа нию в комплексе фаций других территорий. В неустойчивой ассоциации относительные содержания элементов в различных фациях оказываются непостоянными.
В бассейне Днепра по особенностям, химического состава речных осадков с учетом специфики аллювиальных толщ и фа циальных сред осадконакопления мы выделяем следующие геохимические районы распространения аллювия (рис. 17). Подробная характеристика районов дана в работе «Гео химические провинции...» (1969) и др.
В е р х н е д н е п р о в с к и й |
район охватывает |
верховья |
Днепра, Друти, Сожа, Прони |
и характеризуется |
формирова |
нием аллювия преимущественно за счет лессовых и моренных
отложений в условиях нешироких долин. |
Развиты |
главным |
|||
образом осадки русловой и менее развиты |
пойменной фаций. |
||||
Речные осадки имеют максимальные содержания |
глинозема, |
||||
щелочных и щелочноземельных элементов, бария, |
марганца, |
||||
повышенные ванадия. |
|
|
|
|
|
С р е д н е д н е п р о в с к и й |
район |
занимает |
территорию |
||
среднего Днепра, Друти и Сожа. В составе осадков |
отмеча |
||||
ются переходные черты между первым и третьим |
районами. |
||||
Характерно повышенное содержание Ті, Cr, V и |
других эле |
||||
ментов. ' |
|
|
- |
|
|
Н и ж н е д н е п р о в с к и й |
район |
расположен |
в |
нижнем |
|
течении Днепра и Сожа. Характеризуется |
преимущественным |
накоплением осадков при размыве и переотложении древних и современных аллювиальных песчаных отложений, выделяется
широко развитым пойменным и старичным аллювием. Речные осадки имеют максимальные содержания кремния и мини мальные остальных макро- и микроэлементов.
Б е р е з и н с к и й район охватывает долину Березины. Формирование аллювия происходит главным образом за счет флювиогляциальных и моренных отложений в условиях
Рис. 17. Карта-схема геохимического районирования аллювиальных отло
жений бассейна Днепра: геохимические районы: |
/—Верхнеднепровский с |
||||||
Оршанским |
(а) |
участком, 2—Среднеднепровский, |
3— Ясельда-Птичь-Бе- |
||||
резинский, |
4 — Припять-Нижнеднепровский |
с Мозырским (б) |
участком, |
||||
5 — Стырский, |
6—Горынь-Словечанский, |
7 — Ствига-Горынский |
участок; |
||||
8— литогеохимические провинции: |
/ — северная, |
II— центральная, |
III— |
||||
южная; границы: 9 — геохимических |
провинций, |
10—геохимических |
райо |
||||
|
|
нов, 11 — бассейна |
Днепра |
|
|
сильно заболоченной долины и водоразделов. Характеризуется промежуточным содержанием элементов между первыми дву мя и третьим районами. Концентрации щелочноземельных эле ментов здесь минимальные.
Состав осадков выделенных райбнов отличается от кларковых содержаний элементов в аллювии Днепра в целом. На пример, третий район имеет повышенные (к кларку) содержа ния кремнезема и пониженные остальных компонентов, первый характеризуется их противоположными соотношениями.
В Белорусском Полесье выделяются следующие геохими ческие районы: