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

Однако на протяжении четвертичного периода речные от­ ложения неоднократно захватывались и перерабатывались ледниками и, следовательно, в палеогеохимическом аспекте второй тип взаимоотношений пород имел циклический харак­ тер.

Количественная сторона рассматриваемых взаимоотноше­ ний пород и миграции элементов в процессах выветривания в связи с речной деятельностью носит разнообразный характер. На рис. 24 показано поведение в речных долинах относительно инертного кремния, легко мигрирующего кальция и средне мигрирующего титана.

Характерно обогащение кремнием (главным образом в форме Si02 K Bapna) речных отложений. Коэффициент его миграции (отношение содержания в исходной породе к содержанию в речном осадке) составляет 0,68—0,98. О некоторой подвиж­ ности элемента в растворенной форме свидетельствует нали­ чие его в составе речных и грунтовых вод и в аморфной фор­ ме осадка, образование опала и т. д. Эоловые процессы и раз­ витие аллювиально-луговых почв ведут к некоторому допол­ нительному обогащению кремнеземом.

Активная миграция кальция в условиях долины сопровож­ дается его выносом за пределы бассейна. Коэффициент ми­ грации данного элемента характеризуется величинами от 1,4 по отношению к моренным и до 4,6 — к озерно-ледниковым от­ ложениям, т. е. отражает выход определенного количества элемента из процесса формирования речных отложений. По отношению к эоловым осадкам и аллювиально-луговым поч­ вам формирование речных отложений характеризуется накоп­ лением кальция.

Место аллювия среди других продуктов континентального выветривания. На территории бассейна в зависимости от от­ ношения к исходным породам мы выделяем элювиальный и аккумулятивный типы продуктов выветривания. Элювиальный, остаточный тип не широко распространен и представлен дрес­ вой гранитов (верховья Уборти, Словечны и т. д.) и глинами (в основании террас и пойм в верховьях Припяти, Ю. Случи и других рек), формирующимися при выветривании извержен­ ных пород Украинского кристаллического массива. Аккуму­ лятивный, переотложенный тип представлен ледниковыми (моренными, флювиогляциальными, лимногляциальными) от­ ложениями, образовавшимися за счет выветривания извержен­ ных и метаморфических пород Фенно-Скандии и дочетвертичных осадочных образований Русской платформы. Среди местных продуктов выветривания, образующихся за счет ука­

Рис. 24. Геохимические циклы поведения Са, Ті и Si в четвертичных отло штриховые — прямые и обратные опосредованные связи. Цифры: в кругах у круга — величина отношения содержания элемента в исходных породах менная нарушенная

В генетическом смысле продукты аллювиального лито­ генеза могут рассматриваться как специфическая кора вывет­ ривания, которая в определенной мере может оцениваться как конечный продукт выветривания (в отдельных местах по ней развиваются лишь эоловые и делювиальные коры).

С геохимической точки зрения на территории бассейна ав­ тором совместно с К. И. Лукашевым (1964) выделены следую­ щие типы кор выветривания и их продукты: сиаллитно-глини- стый (преимущественно элювий, моренные глины и суглинки), сиаллитно-карбонатный (лессы и луговые мергели), лйтогенный, силицитный (флювиогляциальные и аллювиальные пески и супеси), биогенный (торф, гумусовый горизонт почв), сиал- литно-ферритный (болотные руды). Впервые составлена гео­ химическая карта современного выветривания территории бассейна Припяти.

По мере перехода с севера на юг в Поднепровье и от пери­ ферии к центру в Полесье улавливаются черты зональности, выраженные в смене сиаллитно-глинистых и сиаллитно-карбо- натных литогенным (силицитным) типом продуктов выветри­ вания.

Выше освещались закономерности изменения состава от­ ложений различного генезиса под влиянием речной деятель­ ности, геохимические особенности дифференциации элементов и продуктов аллювиального литогенеза. В конечном счете аллювиальная кора, развивающаяся за счет других кор вы­ ветривания, ведет к преимущественному формированию силицитного типа. Однако эта направленность усложняется дру­ гими процессами и продуктами кор выветривания, связанными с подтоком глубинных и грунтовых вод, заболачиванием, почвообразованием и т. д., которые сопровождаются формиро­ ванием биогенных, сиаллитно-карбонатных и других продук­ тов.

На территории Белоруссии специфика состава аллювиаль­ ной коры наиболее резко проявляется в паре аллювиальные — моренные коры. Очень близки по составу продуктов аллюви­ альные, флювиогляциальные и эоловые коры, хотя каждая из них имеет свои особенности. Специфика аллювиальной коры проявляется при сравнении составов наиболее типичных про­ дуктов выветривания — глин:'-элювиальных с территории Финляндии, моренных и аллювиальных Белоруссии, образую­ щих между собой временной и пространственный генетиче­ ский ряд (табл. 67).

Весьма показательно в ряду 1-—2—3 постепенное увеличе­ ние содержаний Si0 2 и уменьшение содержаний А12 0з и MgO за счет постепенного обогащения морен, а затем, аллювия песчаным материалом. Резкое увеличение содержаний СаО в моренных глинах связано с захватом ледниками отложений

Средние составы глин Финляндии и Белоруссии (%) и их отношения*^

* Состав глин Финляндии по J . J . Dormer, 1965.

палеозоя, представленных преимущественно известняками; речной перемыв моренного материала ведет к обеднению глин этим компонентом. Уменьшение содержаний окислов железа отмечается в связи с аллювиальным перемывом моренных осадков.

Интересно отметить, что степени преобразования исходных материалов (отношения 2 : 1 и 3 : 2) при моренном и аллю­ виальном литогенезе оказываются близкими для Si, M g и несколько разнятся для А1, Са и Fe. Различия речных глин Белоруссии (в определенном отношении как конечного про­ дукта преобразования глин Скандинавии) выступают более резко ( 3 : 1 ) .

Особенностью аллювиальных кор является разнообразная и четко выраженная дифференциация элементов, что проиллю­ стрировано выше на примере составов различных литологиче-

Полесья имеет степень концентрации (отношение содержания элементов в аллювии к их содержанию в покровных отложени­ ях): Si — 1,01, А1 — 0,96, Fe — 0,92, Са — 0,80, M g — 0,96, К— 0,91. Геохимическая специфика аллювиальных кор выветрива­ ния выступает также при сравнении их состава с кларками земной коры (табл. 68). Площади развития речных осадков выделяются повышенными концентрациями Si и пониженными А1, Fe, Са, Mg, Na, К. Среди четвертичных песчаных отложений Русской платформы аллювий рек БССР, сложенный главным образом песками, выделяется также подобными соотношения­ ми элементов.

Среднее отношение содержания элементов в современных песчаных аллювиальных отложениях БССР к кларкам земной коры и четвертичных песчаных пород Русской платформы*

* Кларки земной коры — по А. П. Виноградову (1956), кларки четвер­ тичных песчаных пород Русской платформы — по А. Б. Ронову, М. С. Ми­ хайловской, И. И. Солодковой (1963).

Таким образом, аллювиальные коры выветривания харак­ теризуются как области, обогащенные кремнием и обедненные алюминием, железом, щелочноземельными и щелочными эле­ ментами. Специфика аллювиальной коры четко проявляется в составе ее продуктов как в целом, так и в отдельных ее литологических и геохимических типах.

Глава V

НАУЧНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ГЕОХИМИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ АЛЛЮВИАЛЬНОГО ЛИТОГЕНЕЗА

В предыдущих главах показано, какие возможности открыва­ ет исследование закономерностей геохимической дифферен­ циации элементов и аллювиального литогенеза для реконст­ рукции палеогеохимических и палеогеографических сред осадконакопления, геохимического районирования территории, разработки стратиграфических коррелятивов, для выяснения роли аллювиальных процессов в выветривании и континен­ тальном литогенезе и т. д. В основу изучения были положены характеристики кларкового состава породообразующих и микроэлементов в различных фациальных, литологических, возрастных и пространственных комплексах речных отложе­ ний; величины геохимических коэффициентов; особенности распределения элементов по гранулометрическим и минерало­ гическим составляющим осадков; данные составов поглощен­ ного комплекса, водных и кислотных вытяжек и поровых раст­ воров; содержаний Со р г; величины рН и т. д. Ниже кратко остановимся на некоторых научно-теоретических и прикладных аспектах данной работы.

Геологические и палеогеографические аспекты

Аллювиальные процессы в бассейне Днепра на протяжении четвертичного периода имели большое развитие во всех межледниковьях и широко развиты в настоящее время. Переход от теплых к холодным условиям межледниковий сопровож­ дался изменениями гидрологического режима рек и соответ­ ствующей сменой типов аллювия от нормального к перигляциальному. При этом в перигляциальной обстановке, как по­ казано в работе, формировались предледниковая и полесская разновидности перигляциального аллювия. Особенностью

В четвертичном периоде, несмотря на большую значимость ледников, роль аллювиальных процессов в рельефообразова-

леогеоморфологические особенности строения и развития тер­ ритории, закономерности унаследованное™ в развитии реч­ ных долин и составе осадков, связи деятельности речных потоков и ледников в условиях формирования ложбин ледни­ кового выпахивания.

Изучение состава речных отложений и их геохимических особенностей помогает решению ряда геологических вопросов, прежде всего связанных с определением генезиса осадков, их возраста и стратиграфического положения, с пространствен­ ной й возрастной корреляцией отложений и структур, с выяс­ нением фациальной обстановки осадконакопления и геологи­ ческого строения бассейна эрозии. Здесь нет необходимости доказывать важность правильного определения генезиса осадков. Вместе с тем решение этого вопроса остается в ряде случаев трудным, что обусловлено наличием обстановок, в которых происходит формирование осадков близкого генезиса (озерно-аллювиальных, старично-болотных и т. д.); условия­ ми, когда одновременно формируются отложения одного и того же литологического типа под действием разных геологи­ ческих агентов (пески в пойме аллювиального и эолового происхождения, переходы зандровых в речные образования и

скважин.

Выше вскрыты различия вещественного состава осадков нормального, перигляциального и дельтового аллювия терри­ тории Белоруссии; отмечен ряд отличий состава песчаных и глинистых отложений аллювиального от сходных осадков мо­ ренного, флювиогляциального, озерно-ледникового и озерноаллювиального происхождения; показано, что геохимические особенности состава осадков даже одного и того же литоло­ гического типа несут в себе информацию о фациальной среде. Использование многокомпонентных диаграмм химического состава, сведений о составе вытяжек, концентрации аморфных форм соединений и соотношений микроэлементов в осадках помогает определению фациальных обстановок и генезиса отложений.

Впервые освещены вопросы геохимической эволюции со­ става аллювиальных отложений на протяжении неогенчетвертичного времени в бассейне Днепра, показана его специфика для осадков различных возрастов. Вскрыты сущест­ венные различия обстановок аллювиального литогенеза меж­ ду неогеном и четвертичным периодом, обусловленные клима­ тическими и палеогеографическими различиями развития региона. Эти различия использованы для уточнения возраст­ ной принадлежности отдельных опорных горизонтов.

Подмеченные закономерности цикличности состава речных осадков с учетом закономерностей его пространственной хими­ ческой дифференциации в дальнейшем будут способствовать более детальному стратиграфическому расчленению и геоло­ гическому картированию аллювиальных толщ. Определение палеофациальных сред осадков по данным вещественного со­ става использовано при выяснении особенностей развития межледниковых аллювиальных свит, не содержащих орга­ нических и палеонтологических остатков.

Характеристики состава аллювия различных фациальных условий, примененные автором для районирования и картиро­ вания территории бассейна, показывают хорошую сопостави­ мость их с данными изучения геохимических провинций по­ кровных пород Белоруссии, что позволяет шире рекомендовать изучение аллювия для целей геологического картирования территорий.

Изучение геохимических закономерностей состава речных отложений и развитие методов геологических и палеогеогра­ фических реконструкций по нему в настоящее время приобре­ тают важное значение в связи с увеличением находок погре­ бенных аллювиальных свит и приуроченных к ним полезных ископаемых в различных геологических системах. В этой связи необходимо учитывать ряд особенностей формирования древ­ них аллювиальных отложений.

Как отмечалось еще Л. Б. Рухиным (1960), древние речные сети отличаются от современных меньшей врезанностью до­ лин, большим разделением речной артерии на ряд русел, на­ коплением материала в условиях гигантских конусов выноса и огромных дельт; органическое вещество в них в отдельные периоды развития земной коры было слабо развито или, на­ оборот, накапливалось в больших количествах (соответствен­ но палеозойские красноцветные или мезозойские угленосные аллювиальные толщи).

При восстановлении условий древнего литогенеза большой интерес представляет анализ состава новообразований, со­ держаний аморфных соединений железа, кремнезема и глино­ зема, состава глинистых и терригенных минералов, вытяжек и поровых растворов, анализ закономерностей распределения,