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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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