Файл: Войткевич, Г. В. Происхождение и химическая эволюция Земли.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 60
Скачиваний: 0
Си, V и др. Таким образом, в фанерозое резко увеличи вается воздействие биологической массы на геохимию океана, атмосферы и осадочной оболочки Земли .
Состав |
атмосферы |
по |
соотношению количественных |
||||
пропорций |
N 2 , |
0 2 , |
С 0 2 |
все |
более приближается к совре |
||
менному. Морская вода из |
хлоридно-карбонатно-сульфат- |
||||||
ной, |
какой |
она была на третьем этапе осадкообразования, |
|||||
постепенно |
превращается |
в хлоридно-сульфатную. |
П р и |
||||
этом |
элементы |
с |
переменной валентностью, такие, |
как |
Fe, Mn, V , Сг, Си, стали существовать в виде малораст
воримых, |
наиболее |
окисленных |
соединений, |
и |
поэтому |
|
их концентрация в морской воде резко упала . |
Т а к и м |
|||||
образом, |
возрастание количества |
свободного |
кислорода |
|||
в атмосфере и в морской воде резко ограничило |
подвиж |
|||||
ность элементов Fe, |
Mn, Р , V , |
Cr, |
Со, N i , Си |
и |
других |
редких элементов. Они значительно в меньшей степени
переносились |
в виде растворов и в большей степени — |
в виде тонких |
взвесей, в которых они находились либо |
в составе тонких глинистых частиц, либо в сорбированном состоянии на их поверхности. Скопление их в виде руд ных концентраций в зонах с разными климатическими условиями на фанерозойском этапе в большей степени приурочивалось к континентальным площадям, недалеко от берега. Центральные части морей становились все более безрудными.
Принципиально новым явлением в связи с ростом обширных континентальных площадей явилось образо вание соленосиых — галогенных отложений. Na, Mg, Ca, К поступали не только с суши в океан, но и возвра щались частично во время трансгрессий моря на материки, осаждаясь в виде сульфатов и хлоридов в замкнутых и полузамкнутых водоемах, преимущественно в зонах
сухого (аридного) |
климата. |
Т а к и м образом, |
н а р я д у |
с про |
|
цессами накопления солей |
в |
составе Мирового |
океана |
||
на фанерозойском |
этапе сильно |
развились |
противополож |
ные процессы, частично р а з г р у ж а ю щ и е гидросферу от солей и распресняющме ее. Развитие процессов соленакоплеиия началось с нижнего кембрия и периодически то усиливалось, то ослабевало в течение всего фанерозойского этапа. Химическое содержание процессов соленакопления выступает достаточно я р к о . В полуизоли рованные от открытого моря заливы и краевые полуизолпрованные участки — обширные по площади внутри-
151
коптипеитальные моря — поступала океаническая вода, испарялась и отлагала разнообразные соли, в большей
степени в виде CaSO,j, |
реже, по все ж е в |
повышенном |
количестве — NaCl и |
еще реже — хлориды |
и сульфаты |
К и Mg. Таким способом из общей солевой массы океанов извлекались и захороиялись в составе осадочной оболочки огромные массы солей. Ы. М. Страхов считает, что при
этом соленость океанов |
не могла |
оставаться постоянной, |
||||
а |
уменьшалась, когда галогенез был особенно |
мощным, |
||||
и |
увеличивалась, |
когда галогенез |
временно |
ослабевал. |
||
В |
общем накопление |
типичных |
соленосных |
отложений |
||
на фанерозойском этапе носило периодический |
характер . |
|||||
Эпохи усиленного |
накопления солей |
в нижнем |
кембрии, |
среднем девоне и перми чередовались с эпохами их осла бления в силурийском, каменноугольном, юрском и ме ловом периодах. Приблизительные подсчеты, проведен ные А. Б . Роновым и другими исследователями, показали, что в одной лишь пермской эпохе солеобразоваиия сосре доточено около 10% общих запасов натрия и хлора со временного океана.
Весьма характерной особенностью фанерозойского этапа осадконакопления было обильное осаждение орга нического вещества как в осадках древних морей, так и на континентах. В море происходило формирование биту
минозных глин, горючих |
сланцев, на суше — образо |
вание углей. |
|
Накопление углей также |
носило периодический х а р а к |
тер, теснейшим образом связанный с эволюцией расти тельности, что отражалось на структуре и петрографии сампх углей . В начале палеозойской эры — в кембрий ском, ордовикском и силурийском периодах — каменных
углей не было, |
так |
как наземная |
растительность была |
|
еще очень скудной. |
В |
девонском |
периоде развиваются |
|
кустарниковые |
формы |
псилофитов |
и появляются первые |
маломощные угольные месторождения. В каменноуголь ном и пермском периодах в связи с резким прогрессивным развитием растительного мира углеиакопление резко усиливается и дает три максимума. В триасовом периоде углеиакопление ослабевает, затем следуют три волны
угленакоплеиия в юрском, меловом |
и палеогеновом |
|
периодах. |
|
|
Роль организмов в извлечении ряда |
веществ из |
оке |
ана отчетливо возрастала . Извлечение MgG0 3 стало |
про- |
152
цессом исключительно биогенным, но все же малораз витым. В целом накопление карбонатов в условиях гумидного климата стало почти полностью известковым. Использование организмами С а С 0 3 для построения ске летов в ходе геологического времени все время возрастало, поскольку все новые группы животных, начиная от мель чайших организмов планктона (глобигерин) и кончая моллюсками, морскими лилиями, губками и кораллами,
приобретали способность |
извлекать С а С 0 3 из воды. Ана |
|||||
логичное |
явление отмечается |
и в геохимической истории |
||||
S i 0 2 , дл я |
которого чисто химическое |
осаждение |
сменя |
|||
ется чисто биогенным, с участием многих |
организмов. |
|||||
Причем |
использование |
S i 0 2 |
организмами |
происходит |
||
еще более резко, чем это характерно |
д л я |
С а С 0 3 . |
|
|||
Повышенная щелочность морской воды создала |
благо |
приятные условия дл я осаждения фосфоритов и на по следнем этапе образуются их огромные скопления в виде крупных месторождений.
В фанерозое в общем-то мы встречаем большое разно образие в формировании всех типов и разновидностей
осадочных горных |
пород. В целом, следуя формулировке |
H . М. Страхова, фанерозойский этап осадкообразования |
|
можно определить |
как двухстадийный закисио-окисный, |
углисто-карбонатно-галогенный, протекавший под силь
ным влиянием не |
только косвенным, как раньше, но |
и непосредственно |
под прямым воздействием живого |
вещества. |
|
Выделенные четыре этапа эволюции химико-биоген ного осадконакопления являются в общем основными
этапами с далеко не четко |
выраженными границами |
в пространстве и времени, но |
все ж е отражающие опре |
деленную тенденцию в развитии осадочной оболочки пла неты. Эта тенденция заключается в том, что происходило постепенное вытеснение химической седиментации, частью терригенной, частью биогенной. Н а весь ход миграции химических элементов в верхних оболочках Земли все сильнее косвенно и прямо влияло живое вещество био сферы.
Следовательно, осадочную |
оболочку Земли — гидро |
сферу и атмосферу — нужно |
рассматривать как единую |
взаимосвязанную систему, в которой непрерывно происхо
дил обмен |
веществ, изменение химических равновесий |
в связи с |
эволюцией органического мира. Все это привело |
11 Г. В. Войткешіч |
453 |
|
|
Абсолютное время, млн лет |
|
|
|
Р и с. 28. |
Схема гнюлгаціш |
литологического состава |
|
||
Î I пропорций |
осадочных н |
вулканических |
пород |
|
|
областей |
оелдконнкопленпя |
континентов |
|
|
|
(по Л. Б. Ромову) |
|
|
|
||
к тому, |
что |
суммарный вклад |
осадочного |
материала |
|
в строении земной коры должен значительно |
превышать |
||||
10%, а по |
оценке А. Б . Роиова он |
достигает |
30%. Веко |
вой рост осадочной оболочки Земли происходил за счет поступления вулканогенного материала с глубин, терригенного материала — за счет приподнятых участков лито сферы и химического материала (хемогеииого) из океана
иатмосферы, за счет выноса продуктов химического
выветривания с |
материков и газовых летучих выделений |
из недр Земли. |
|
Общий характер изменения во времени литологиче ского состава, соотношений осадочных и вулканических пород в областях осадконакопления материков, по дан ным А. Б . Ронова, показаны на рис. 28.
Поскольку древний осадочный материал неоднократно попадал в зону метаморфизма и в настоящее время пред ставлен преимущественно кристаллическими породами — разного рода сланцами, гнейсами и гранитами и поскольку континентальная земная кора сложена главным образом указанными выше породами, то, естественно, допустить,
154
V |
V |
V |
|
|
- і с а д о ч п ы е п о р о д ы |
кг |
I A I |
P t ] - 2 |
I • Pt 3 ' M g |
||||
4500 |
3500 |
2700 |
|
1400 |
600 |
250 |
0 |
|
Абсолютное |
Б р е м я |
млн. лет |
|
|
Р и с . 2!). Схема изменения во времени пропорций важнейших групп пород областей эрозші континентов (по А. Б. Ропооу)
что эволюция осадочной оболочки Земли отразилась на
химической эволюции |
континентального |
сегмента |
зем |
ной коры в целом. |
|
|
|
Химическую эволюцию континентальной части |
зем |
||
ной коры, или сиаля, |
можно в принципе |
выяснить |
путем |
сравнения химического и петрографического состава са мых древних известных геологических формаций с более
молодыми формациями. Такое |
сравнение |
было |
сделано |
А. Энгелем дл я континента Северной Америки. |
Обобще |
||
ние большого аналитического |
материала |
геологических |
формаций разного возраста Североамериканской и Во сточноевропейской платформ выполнено А. Б . Роновым (рис. 28 и 29). Оказалось, что крупные геологические провинции, возраст которых превышает 2,5 млрд. лет,
имеют средний |
суммарный химический состав, |
близкий |
к базальту, т. |
е. к океаническому типу земной |
коры, |
в то время ка к провинции моложе 2,5 млрд. лет характе ризуются типичным составом континентальной коры. Сравнение петрографического состава древних ядер мате
риков в Северной |
Америке, |
Южной Африке, |
Индии |
|
и Западной |
Австралии показало, что в них широко рас |
|||
пространены |
так |
называемые |
зеленокаменные |
породы, |
11* 155