книги из ГПНТБ / Кузнецов В.А. Геохимия аллювиального литогенеза

в создании условий для повышенной миграции или аккуму­

степени адсорбции микроэлементов; в формировании органоглинистых комплексов; создании обстановок, благоприятных для развития микроорганизмов и для сопровождающих их жизнедеятельность процессов восстановления сульфатов, нит­ ратов, образования углекислоты и т. п.; во влиянии на величи­ ны Eh и рН среды; участии во вторичном минералообразовании (вивианит, пирит); создании биогенных накоплений (торф, ил) и т. д.

По влиянию на среду и миграцию элементов в бассей­ не Днепра можно выделить 5 видов состояния органического вещества: живые растительные и животные организмы, слабо измененный растительный детрит, сильно разложившаяся органика, рассеянное вещество в речных осадках и водах, ,метаморфизованное органическое вещество (дьи и др.).

ным, содержание Сорг меняется в широких пределах. ,Так, у

ловая — пойменная — старичная; вкрест простирания доли­

речных водах бассейна имеет следующие показатели цветно­ сти вод: от 30 (Друть) до 190° (Березина), от 50 (верховье Днепра) до 70° (низовье), у полесских рек колеблется от 30 (Локнея, Ясинец) до 300° (Оресса, Бобрик), от 150—190 (верховье Припяти) до 200—230° (низовье).

В составе органического вещества вод Днепра и Припяти содержится ( % ) : фульвокислот — 87,5—96,4, гуминовых кислот — 3,6—12,7. Его истинно растворимое количество до­ стигает 36,3%.

Прямыми определениями состава речных вод бассейна Днепра показано, что органическое вещество в большинстве случаев оказывается основным фактором и способом мигра­

Процессы оподзоливания почв террас во многом определяют­ ся образующимися здесь фульвокислотами.

Развитие органического вещества, особенно гумусового состава, вместе с высокой подвижностью железа на террито­ рии Припятского Полесья, в долине Березины и низовьях Днепра создает благоприятные условия для формирования болотных железных руд.

Распространение микроэлементов в поймах во многом определяется площадями развития торфяников. Торфяные массивы являются благоприятной средой для мобилизации в аллювиальный перенос соединений железа и других элемен­ тов и выноса их за пределы бассейна. В последнем случае в прошлом, видимо, органическое вещество было основной при­ чиной формирования некоторых месторождений железных и медных руд, приуроченных к дельтам палеорек. Известно,

Суммируя закономерности и особенности проявления описан­ ных сред и сопутствующих им процессов, мы выделяем в речной долине три вида геохимических обстановок аллю­ виального литогенеза: субаквальную, супераквальную и элю­ виальную.

Надводная и подводная обстановки резко различаются характером рН и Eh, проявлением процессов выветривания, окисления, растворения минералов, физико-химической и коллоидной садки, степенью подвижности элементов, разви­ тием и преобразованием биомассы, формированием гипер­ генных минералов и т. д. Одновременно на характер среды оказывает влияние развитие определенного типа отложений. В силу этого в пределах указанных видов выделяются разно­ видности обстановок преимущественного накопления: обло­ мочных, биогенных и хемогенных продуктов.

С у б у к в а л ь н а я о б с т а н о в к а свойственна руслу, старичным и болотным водоемам поймы. В русле, характери­ зующемся, как правило, преимущественным накоплением об­ ломочного материала, миграция и аккумуляция элементов осуществляется в вцде терригенных минералов и обломков пород. Процессы подводного выветривания связаны с дроб­ лением, истиранием и растворением минералов. Распределе­ ние элементов и их соединений подчиняется дифференциации вещества по размерам и удельному весу частиц по зонам: стрежень — пристрежневая полоса — русловая отмель. В по­ следней за счет волнового прибоя могут образовываться природные шлихи, обогащенные минералами редких и рассе­

микроэлементов (исключая условия формирования русловых россыпей Au, Pt, Th, Ті, Zr и т. д.). Новообразования — окислы железа, карбонаты — здесь проявлены слабо. Диагенетические преобразования заключаются в некотором уплот-

нении осадка, окислении и т. п. Среда в целом нейтральная, слабощелочная.

В старичных и болотных водоемах с их преимущественно биогенным накоплением процессы механической садки выра­

основном слабощелочная и слабокислая. В условиях малого доступа кислорода идет медленное преобразование вещества отмерших организмов. Формируются гипергенные окислы железа и карбонаты; в старицах в резко щелочной среде об­ разуются сульфиды железа — пирит, марказит; в болотах — минералы группы вивианита. Процессы диагенетических пре­

вод здесь сопровождается хемогенной садкой труднораство­ римых солей и коллоидов с новообразованиями карбонатов, глинистых минералов, глауконита и т. д.; меняется состав по­

ме. Особенности протекания процессов аллювиального лито­

гической обстановки седиментогенеза и т. д.

В пойме выделяются участки с преимущественным накоп­ лением тонкого обломочного материала в прибрежной пойме, хемогенных (луговые мергели, болотные железные руды на заболоченных поймах) и биогенных продуктов (торф в при­ террасной пойме).

Ослабленное движение речных вод здесь ведет к механи­ ческому накоплению химических элементов главным образом в составе тонких песков, супесей, глин, наилков либо круп­ ных скоплений древесины, листвы и т. д. В глубь поймы в связи с уменьшением Md частиц происходит закономерное

уменьшение содержаний Si и увеличение А1, Са, К, Na и мик­ роэлементов в составе терригенных продуктов.

Смена аквальных и аэральных условий, а особенно перио­

окислы и гидроокислы железа и марганца. В местах скопле­ ния органического вещества и развития микроорганизмов, характеризующихся восстановительной средой, образуются карбонаты, фосфаты; окисные формы железа переходят в за-

минералов. Образующиеся гипергенные минералы вызывают инконгруэнтные явления, задерживающие процессы выветри­ вания (пленки гематита по магнетиту, биотиту и т. д.).

Литогенез в условиях поймы тесно переплетается с почво­ образованием. Миграция элементов в процессе педогенеза в основном происходит вверх по разрезу в связи с жизнедея­ тельностью растений. Процессы инфильтрации атмосферных и паводковых вод ведут к перераспределению элементов в на­ правлении сверху вниз с развитием горизонтов ожелезнения и оглеения. По корням растений, ходам червей и т. п. образу­ ются трубчатые формы и конкреции гидроокислов железа, карбонаты, опал, лейкоксен, а на поверхности осадка — выцветы и порошковатые налеты сернокислых, хлористых и других солей. Геохимическая специфика почвообразования в

элементов. Характерно тесное переплетение процессов синге­ неза, диагенеза и эпигенеза.

Э л ю в и а л ь н а я о б с т а н о в к а свойственна преиму­ щественно террасам, где сформированные аллювиальные отложения испытывают вторичные эпигенетические измене­ ния. Выветривание, миграция и перераспределение элемен­ тов здесь связаны главным образом с элювиальными, делювиальными и эоловыми процессами. Геохимическая специфика почвообразования заключается в основном в про­ цессах подзолообразования.

При формировании речных осадков в перигляциальных условиях отмечаются те же черты субаквальных и супераквальных обстановок. Однако особенностью их является отсутствие органического вещества и связанной с ним сово­ купности проявления биогеохимических и геохимических про­ цессов и продуктов литогенеза; частое накопление тонко­ дисперсного однородного материала в водоемах озерного типа с признаками проточности; перегруженность русловых потоков однородным песчаным материалом; слабое по сравнению с теплыми периодами развитие хемогенных про­ дуктов (исключая карбонатообразование лессовых пород).

Таким образом, обстановки литогенеза на территории бассейна Днепра имеют большое разнообразие и пестроту. Основные закономерности их проявления таковы: 1) умень­ шение субаквальных и возрастание супераквальных обстано­ вок вниз и вкрест простирания речных долин; 2) в субакваль­ ных обстановках влияние на среду литогенеза преимущест­ венного накопления обломочного материала уменьшается, а биогенного и хемогенного — возрастает от стрежени в глубь

ранней, озерной и стадии зарастания — болото). С зараста­

Отдельные регионы имеют свои особенности развития геохимических обстановок. Например, широко проявлены субаквальные условия с доминирующим влиянием биогенных накоплений в долинах Припяти и Березины по сравнению с условиями в днепровской долине.

Геохимическая характеристика гипергенного минералообразования в аллювии

Продуктами геохимических процессов, сопровождающих аллювиальный литогенез, являются гипергенные минералы. Для бассейна Днепра они представлены 6 группами: окислы и гидроокислы железа, марганца, титана, кремния; карбонаты кальция, магния, железа, марганца; фосфаты; сульфиды железа; сульфаты кальция; алюмосиликаты. Биогеохимиче-

ские процессы при аллювиальном литогенезе ведут к образо­ ванию различных органических соединений. Формирование

роокисью, лимонитом и очень редко лепидокрокитом, эренвертитом и другими.

0,03—0,50, MgO — 0,24—1,44, K 2 0 — 0,18—0,66, Na 2 0 — от следов до 0,27, S0 3 — до 0,05, п.п.п. 2,24—7,82. Содержание кремнезема и глинозема в них обычно связано с включения­ ми кварца, полевых шпатов и глинистых минералов; в мень­

железистых минералов указывают также исследования Е. В.

А. А. Лазаренко (1964) отмечает также концентрирова­ ние в железистых конкрециях современного аллювия Днепра Р, Со р г, С 0 2 , Са, Ga. По степени концентрации им выводятся ряды подвижности элементов: Mn->Fe ~^Р-> Са для поймен­ ных и P-»-Mn->- Fe->Ca для старичных условий.

В железистых новообразованиях пойменных почв Русской равнины В. В. Добровольский (1968) указывает повышенные концентрации для Fe, Мп, Р, S, Со, Cr, Ni и V.

Интересно отметить (табл. 55), что во вторичных образо­ ваниях соединений железа речных осадков по сравнению с болотными рудами отмечается больше Si0 2 и А1 2 0 3 и меньше

женных Fe(OH)3 на отрицательной поверхности .Si02 связано обволакивание кварцевых зерен пленочками железа. Нема­ лую роль играют жизнедеятельность бактерий и процессы преобразования железоорганических соединений. Лимонит может накапливаться за счет разложения гумматных соеди­ нений железа под действием кислорода. Источником железа для новообразований в речных долинах бассейна Днепра являются выходы подземных и грунтовых вод, а также реч­ ные воды, связанные с болотными массивами.

В условиях русла Днепра часто отмечаются пленки и разводы окислов железа на поверхности вод и прибрежных участках. В литературе отмечены случаи образования бобовин и конкреций железа на дне быстротекущих рек, что связано с выпадением коллоидов. Эти же процессы, видимо,

товых (плиоценовые руды Керченского бассейна и Лисаковского месторождения, А. Н. Соловкин, 1967) условиях.

Характерно, что руды обеднены кремнеземом, имеют по­ вышенные концентрации железа по сравнению с конкреция­ ми в аллювиальных песках и супесях. Дельтовые руды по сравнению с русловыми имеют более высокие концентрации фосфора.

В пойменной обстановке генезис ортзандов связан с раз­ грузкой грунтовых вод, а трубчатых новообразований — с •подъемом вод корневой системой растений. Эти процессы широко развиты в условиях стариц и вторичных пойменных водоемов Полесья. Значительное количество железа выпада-

шением Fe : Мп 0,8—2,3), в глееватых — бурые марганцови- сто-железистые образования (3,2—36,2) и в глеевых поч­ вах — черные^ гумусовые ортштейны (до 80,7). Отношения Fe : Мп в однонормальных сернокислых вытяжках из указан­

Г и д р о о к и с л ы м а р г а н ц а обычно формируют смеси с окислами железа. Отмечаются самостоятельные, выделения псиломелана. Последние в речных осадках рассматриваемой территории часто встречаются в виде примазок и порошковатых налетов. Основной процесс их образования связан с пере­

лов титана среди аллювиальных новообразований установить /трудно, несмотря на повышенные содержания лейкоксена в ассоциации тяжелых минералов осадков Днепра, Припяти и других рек Белоруссии. Лейкоксен встречается в виде зерен, пленок и налетов на ильмените и биотите. На возможность лейкоксенизации в процессах аллювиального литогенеза в бассейне Днепра указывает присутствие вторичных гидро­ окислов титана по растительным остаткам, формирование которых связывается с окислением титанорганических соеди­ нений. Процессы лейкоксенизации в четвертичном аллювии территории СССР рассматриваются в работе Н. Г. Судаковой (1965), а в русловых и дельтовых осадках древних угленос­ ных формаций — Н. В. Рентгартен (1956).