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

фаций литогенная — сиаллитно-глинистая — биогенная про­ исходит закономерное уменьшение содержания Si и увеличе­ ние A l , Са, Mg, К, Na, Ni, Cr, V, Си, Ва, Ті и т. д. Геохими­ ческая специфика среды проявляется в составе осадков даже одного литологического типа, формирующихся в различных фациаЛьных обстановках.

Выделенные литогеохимические фации типичны для нор­ мального типа равнинного аллювия голоцена и межледниковий. В перигляциальных аллювиальных толщах четвертичного периода господствуют литогенная и сиаллитно-глинистая литогеохимические фации, которые пространственно сопоста­ вимы с аллювиальными фациями: русловой, размывов, поло­ водий и проточных водоемов; сиаллитно-карбонатная наибо­ лее характерна для озерно-аллювиальных (лессовых) образо­ ваний. У дельтового аллювия олигоцена развиты продукты литогенной, сиаллитно-глинистой и биогенной фаций.

Отмеченные литогеохимические фации характерны, на наш взгляд, для равнинных рек не только умеренного пояса, но и других климатических зон. Однако в силу проявления зональности геохимических процессов выветривания и лито­

формирования осадков претерпевал значительные изменения и колебания, в основе которых лежат дельтовое и конти­

в условиях чередования ледниковых и межледниковых обста­ новок. Указанные изменения условий осадконакопления от­ ражались на литогеохимических свойствах речных отложений.

Неогеновые осадки характеризуются в целом щелочной средой литогенеза и их продукты относятся к литогенному (преимущественно кварц), биогенному, сиаллитно-глинисто- му (с господством монтмориллонита) типам. Переходные неоген-нижнечетвертичные пестроцветные и красно-бурые об­ разования глин отражают изменение палеогеохимической обстановки: колебание щелочных и кислых условий среды,

повышение карбонатное™ осадков и развитие сиаллитно-фер- ритных (закисных и окисных форм Fe и Мп), сиаллитно-гли- нистых (монтмориллонитовых с примесью гидрослюд) продуктов.

Изменение гидротермического режима с началом четвер­ тичного оледенения привело к господству кислой среды лито­ генеза с формированием литогенных (кварц-полевошпатового типа, обломки гранита и т. д.), сиаллитно-глинистых (с преоб­ ладанием гидрослюд), сиаллитно-ферритных (окислы железа) и сиаллитно-карбонатных продуктов. Существенно измени­ лись источники питания и сноса материала; господствующей питающей провинцией становится комплекс ледниковых акку­ муляций, состоящий из продуктов выветривания дальнего (фенноскандинавского, новоземельного) и местного (девон­ ские, меловые, юрские, палеогеновые и неогеновые отложения) привноса. Роль последнего с развитием ледниковой деятель­ ности в течение четвертичного периода на территории бассей­ на постепенно уменьшалась. Изменения в составах леднико­ вых отложений сказывались на литогеохимических характери­ стиках речных осадков, особенно продуктах литогенной фации.

Межледниковые условия хотя и характеризовались потеп­ лением климата, переменой водного режима, в целом мало из­ меняли среду литогенеза, за исключением периода климатиче­ ского оптимума с развитым органическим веществом. Развитие последнего повышало миграционную способность элементов, вело к накоплению биогенных продуктов, не свойственных ледниковой и перигляциальной обстановкам.

Необходимо подчеркнуть, что четвертичный аллювиальный литогенез не может быть сведен только к механическому на-

\коплению обломочного материала; он сопровождался хими­ ческими и физико-химическими процессами миграции и акку­ муляции элементов, гипергенным минералообразованием, при этом химическая сторона литогенеза имела сложный, ритми­

ческий характер с ослаблением ее при наступлении ледников и усилением в периоды потеплений.

Все эти закономерности и особенности состава речных осадков и условий их формирования в палеогеохимическом аспекте позволяют выделить следующие литофациальные типы аллювиального литогенеза: перигляциальный, нормаль­ но-аллювиальный и дельтовый.

ледниковых осадков, в неглубоких долинах с сильно ветвящи­ мися руслами рек, широкими поймами и озерными водоемами проточного типа, со слабой глубинной эрозией и развитием русловой, половодной фаций и фации проточных водоемов.

Процессы выветривания определялись дроблением материала при переносе и за счет периодических промерзаний грунтов. В силу малой мутности рек отложение глинистого материала

тов. Хемогенные продукты в основном имеют рассеянный ха­ рактер распространения; рН условия преимущественно слабо­ щелочные и нейтральные.

Геохимическая специфика перигляциального литогенеза проявляется также в своеобразии состава осадков фации размыва, часто переходящих в гляциоаллювиальные накоп­ ления, обычно приуроченные к переуглубленным долинам ледникового выпахивания и размыва. Их литогенные продук­ ты характеризуются большим разнообразием обломочного материала, сложенного изверженными, метаморфическими и осадочными породами, обусловливающими особенности их минералогического и химического состава.

По особенностям отложения материала, отражающимся на составе литогенных продуктов и распределении в них элемен­ тов, выделяются два подтипа литогенеза: зоны краевых морен и зоны полесий.

Н о р м а л ь н о - а л л ю в и а л ь н ы й л и т о г е н е з свойст­ вен теплым периодам межледниковий и голоцену. Широко развиты механические, химические, биогеохимические и педогеохимические процессы миграции и аккумуляции элементов. Литогеохимическими особенностями его являются большое разнообразие литологических спектров литогенных продуктов, биогенных аккумуляций, повышенная роль локальных накоп­ лений сиаллитно-глинистых, сиаллитно-карбонатных (луговые мергели), сиаллитно-ферритных (болотные руды) продуктов. Обширна по масштабам и разновидностям дифференциация элементов в связи с развитием органического вещества. С дан­ ным литогенезом связано формирование нормального типа аллювия с проявлением русловой, пойменной и старичной фаций.

Усиливается роль глубинной эрозии и вовлечения в литоге­ нез нового материала, в частности для голоцена это выражает­ ся в размыве дочетвертичных пород (третичные, меловые, девонские) и сносе с Украинского кристаллического массива (докембрийские породы).

аллювия;

в) концентрации V и Мп в составе поглощенного комп­ лекса: повышенные у осадков нормального аллювия и пони­ женные или их отсутствие у перигляциалыюго;

г) закономерности уровней содержаний макро- и микро­ элементов и их отношений ( S i 0 2 : А12 03 , К 2 0 : Na2 0, СаО : MgO, Fe+2 : Fe+3 и др.); коллоидных форм Si, Al , Fe; состава вытяжек и поглощенного комплекса органического углерода; величины рН в фациальном ряду речных отложе­ ний: русловые, пойменные, старичные, фации размыва, поло­ водий и т. д.;

д) уровни концентраций и характер ассоциаций микро­ элементов в новообразованиях аллювия — как показатели рудопроявлений и месторождений в бассейнах рек.

К палеогеографическим показателям среды литогенеза могут быть отнесены:

а) концентрации Na, CI, S04 , Са, величины коэффициентов хлор-сульфатного, магнезиальностц, карбонатное™ и щелочно­ сти в составе поровых растворов — при выделении дельто­ вых осолоненных и континентальных пресноводных условий; б) закономерности широтной дифференциации химических элементов — при установлении приледниковых зон и зон по­

лесий; в) кларки химических элементов в фациальных рядах

осадков — для суждения о пространственных особенностях речных отложений, геохимической и геологической специфике бассейнов сноса;

г) особенности распределения микроэлементов в терригенных минералах и новообразованиях — как показатели состава питающих провинций и путей сноса речного материала;

д) особенности состава базальных горизонтов и гляциоаллювия — как показатели условий формирования речных до­ лин и древних ложбин ледникового размыва и выпахивания, а также состава пород и геологического строения погребенных бассейнов:

Необходимо подчеркнуть, что цифровые значения многих показателей имеют местный характер применения; в то же время отмеченные закономерности в их изменениях могут быть широко использованы при изучении аллювия других бассейнов, особенно равнинных рек областей гумидного климата и зон континентального оледенения. Разработка местных и регио­ нальных критериев приобретает в настоящее время особое зна­ чение в связи с Международной программой геологических корреляций.

Специфика литогеохимического состава продуктов аллювиального литогенеза

Особенности проявления геологических и геохимических процессов и условий среды, сопровождающих накопление реч­ ных осадков, их диагенетические и эпигенетические преобразо­ вания обусловливают некоторую специфику состава продуктов аллювиального литогенеза. При сравнении составов различных генетических типов гипергенных образований она выступает более ярко по отношению к морским и моренным отложениям. По отношению к другим осадкам (флювиогляциальным, озер­ ным и т. д.) она незначительна и на первый план здесь высту­ пает сходство их составов.

Средняя величина Md аллювиальных осадков несколько меньше флювиогляциальных; аллювиально-дельтовых сходна с величиной Md морских. По So речные отложения стоят меж­ ду эоловыми, с одной стороны, и остальными генетическими типами, с другой. Особенность спектра аллювиальных отложе­ ний— минимальные содержания фракции <0,01 мм, исклю­ чая эоловые (табл. 57).

Близкие данные получены для территории республики и другими исследователями. Так, С. Г. Дромашко, К. И. Лукашев, В. М. Сологуб (1966) выделяют аллювиальные отложения

26,02%). Отмечается сходство речных песков с флювиогляциальными, в то же время вторые несколько крупнее из-за пре­ обладания фракции 0,1—0,075 мм. Речные осадки отличаются от других генетических типов также минимальными выходами тяжелых минералов во фракциях 0,25—0,1 и 0,1—0,075 мм.

Исследования Э. А. Левкова (1962) показали, что в гра­ нулометрическом спектре песков удельное содержание основ­ ной фракции'0,025—0,1 мм возрастает от зандровых к аллюви­

S0 падает в ряду зандровые — аллювиальные — эоловые — озерно-ледниковые пески. Указанное свидетельствует не толь­ ко о некоторой специфике механического состава речных осад­ ков, но и том, что процессы переотложения зандровых песков реками сопровождаются увеличением степени однородности осадка и уменьшением размера частиц, что также отмечалось нами для Припятского Полесья.

По Г. И. Горецкому (1970), аллювиальные пески Верхнего Днепра отличаются от флювиогляциальных несколько повы-

шенными содержаниями песчаных фракций, а озерно-аллюви- альные — преобладанием фракции 0,25—0,1 мм (60,3—79,3% против 21,7—28,3%) и повышенной глинистостью-

По данным Г. И. Сачка (1970), глины территории БССР по величине Md можно выделить в ряд: озерно-ледниковые (0,006) —моренные (0,009) —озерно-аллювиальные (0,013) —

менее 0,01; 0,01—0,005, менее 0,005 мм и повышенное — 0,05—0,25 мм.

Распределение минералов в речных осадках также имеет ряд особенностей (табл. 58). Так, в песках фракции 0,25—0,1 мм близкие содержания имеют кварц (80,3—89,7%), полевые

альными (0,6) осадками. Для фракции 0,1—0,01 мм отмечает­

нералов выражены резче. Во фракции 0,25—0,1 мм озерно-ал- лювиальных и аллювиальных осадков максимальные концент­ рации кварца (89,4 и 89,7%) и минимальные — полевых шпа­

и минимальным для флювиогляциальных (1,2) отложений. Во фракции 0,1—0,01 мм повышенным содержанием кальцита (11,6%) выделяются моренные аккумуляции.

Распределение тяжелых минералов имеет более сложный характер. Во фракции 0,25—0,1 мм песков в ряду отложений ледниковые — флювиогляциальные — аллювиальные наблюдадается некоторое уменьшение содержания амфиболов, пироксенов и увеличение ильменита и лейкоксена. Максимальное содержание граната связано с речными осадками (25,5), мини­

ки. Эта закономерность для фракции 0,1—0,01 мм нарушена максимальными значениями у флювиогляциальных отложе-

фракций супесей у аллювиальных отложений резко уменьша­ ется по сравнению с моренными и близка у флювиогляциаль­ ных, что связано с падением концентрации неустойчивых амфи­ болов и увеличением устойчивых метаморфических минералов в процессе их переноса водными потоками при размыве лед­ никовых отложений.

По данным 3. А. Горелика и др. (1961), аллювиальные пес­ ки центральной и южной провинций, к которым приурочена рассматриваемая территория, отличаются от флювиогляциаль­ ных повышенными верхними пределами содержания ильмени­ та (для аллювиальных песков 0,60 и флювиогляциальных 0,31%), циркона (0,28 и 0,09) и пониженными — глауконита. По содержанию полевых шпатов они (4,4—15,9%) мало отли­ чаются от песков конечноморенных (2,4—12,0) и эоловых (2,4-11,5%).

Таким образом, различные генетические типы осадков име­ ют свои особенности распределения минералов, которые долж­ ны приниматься во внимание при изучении пород спорного генезиса и исследовании процессов литогенеза.

Сравнение химического состава аллювиальных и других генетических типов осадков Полесья (В. А. Кузнецов, 1965 б; «Геохимическая характеристика литогенеза...», 1966) показало,

моренных и озерных отложений по критерию t и средним квад­ ратичным отклонениям. По критерию / для А1 2 0 3 к аллювиаль­ ным и флювиогляциальным осадкам близки озерно-болотные отложения, также не имеющие существенных различий между собой по критерию F. Эти осадки отличаются по последнему показателю от моренных и эоловых аккумуляций. Для Fe 2 0 3 аллювиальные и флювиогляциальные осадки существенно от­