Файл: Махнач, А. С. Геохимия микроэлементов группы железа в живетских и франских отложениях Белоруссии.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 22.10.2024

Просмотров: 63

Скачиваний: 0

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

Рис. ІІ-З. Распределение медианных содержаний марганца в среднедевон­ ских отложениях Белоруссии:

1—граница распространения среднедевонских отложений, 2—линии равных медианных содержаний марганца


г

количество проб с аномальными концентрациями элементов, оконтурены и показаны как перспективные. Соответствующи­ ми условными обозначениями (П, Г, К и т. д.) у скважин, расположенных в неоднородном литологическом поле на кар­ те, показано, к какому литологическому типу пород приуроче­ ны аномалии элементов.

Многие исследователи считают фон постоянной величиной в пределах довольно значительных площадей. Однако работы по составлению карты распределения некоторых элементов в осадочных породах восточной части Белорусской ССР показа­ ли переменный характер средних содержаний. Так, медианные концентрации марганца в среднедевонских отложениях Бе­ лоруссии колеблются от тысячных долей процента до 0,09 (рис. ІІ-З). Для расчета аномальных содержаний достаточно знать изменение фона в зависимости от литологических осо­ бенностей пород. Однако при восстановлении палеогеографи­ ческих условий осадкообразования этого явно недостаточно. Чтобы геохимическим методом проследить изменение этих условий, нужно знать изменение фоновых содержаний элемен­ тов по площадям. В настоящей работе, как предлагает А. Н. Заварицкнй (1944), введено понятие о геохимическом коэф­ фициенте F, представляющем собой суммарное содержание микроэлементов группы железа: Е = 2 ж(ІЧі, Со, V, Mn, Ti, Cr).

Его значения были подсчитаны по каждой скважине, вскрыв­

шей те или иные

стратиграфические горизонты, и показаны

на геохимических картах в виде системы изолиний.

Расчленение по геохимическим данным живетских и фран-

ских отложений

осуществлялось в два этапа. На первом

путем построения

графиков и диаграмм изменения ряда гео­

химических показателей, таких, как F, частота встречаемости, дисперсия (а), отношения пар элементов, коэффициент вариа­ ции (V) и другие, а также путем составления спектрограмм отдельных элементов были выяснены геохимические различия однотипных разновозрастных пород. Другими словами, на первом этапе выяснены возможности стратиграфического рас­ членения и корреляции отложений живетского и франского ярусов по геохимическим данным, на втором этапе проводи­ лась практическая проверка полученных выводов путем соб­ ственно расчленения разрезов отдельных конкретных скважин и их корреляции.

Реконструкция палеогеографических условий осадконакоп-

ления по геохимическим данным

осуществлялась на основе

теоретических предпосылок,

высказанных в работах ряда ав­

торов (Ронов

и Ермишкина,

1959; Ронов,

1963; К. И. Лука-

шев и В. К. Лукашев, 1967;

В. К. Лукашев,

1972 и др.). В их

основе лежит

положение о том,

что соотношение некоторых

элементов является геохимическим показателем, величина ко­

40


торого связана с определенными условиями образования по­ роды. В связи с этим изучалось изменение значений таких показателей, как отношение окисного и закисного железа, из­ менение геохимического профиля марганца, органического углерода, коэффициента распределения и т. д.

Для решения ряда конкретных задач были составлены по общепринятой методике в линейном, полулогарифмическом и логарифмическом масштабе различные диаграммы, гисто­ граммы и графики.

Глава III

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ЖИВЕТСКИХ И ФРАНСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ БЕЛОРУССИИ

 

1.

КРАТКАЯ

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

 

МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ГРУППЫ ЖЕЛЕЗА

 

По геохимической

классификации А. Н. Заварицкого (1944),

к группе железа относятся титан, ванадий,

хром,

марганец,

железо,

кобальт

и

никель.

Все эти элементы В.

М. Гольд­

шмидт

(Goldschmidt,

1954)

относит

к

сидерофильным, а

В. И. Вернадский

(1954) — к циклическим. В периодической

таблице Д. И. Менделеева

они

попадают в IV—VIII группы

четвертого периода

(порядковые номера с 2 2 у титана до 28 у

никеля)

и относятся к семейству

железа, т. е. являются эле­

ментами

с

достраивающимися

электронными оболочками,

имеющими

в валентном

слое N по два электрона

(лишь у

хрома— один),

достраивается слой М.

Ниже кратко остано­

вимся на характеристике микроэлементов (т. е. элементов, сумма кларков которых в литосфере не превышает 1 %) груп­ пы железа. При описании весовые кларки литосферы, глин и

глинистых сланцев даны по А. П. Виноградову

(1962), песча­

ных и карбонатных

пород — по К. Ранкама

и Т. Сахама

(Rankama, Sahama,

1955),

почв — по А. П. Виноградову

(1956), осадочного

чехла

Белоруссии — по нашим данным

(Бордон, 1970а), коэффициенты биологического поглощения— по данным А. И. Перельмана (1961).

Кроме железа, которое не является микроэлементом (кларк литосферы равен 4,65%), из описываемой группы наи­ более распространен титан. Его кларк литосферы, а также глин и глинистых сланцев — 0,45%, песчаных разностей по­ род—0,1, карбонатных отложений—0,04, почв—0,46%. Кларк осадочного чехла Белоруссии равен для песчаных пород

0,33%, глинистых—0,58, карбонатных—0,0182% (табл. Ill-1).

В осадках современных водоемов (табл. ПІ-2) содержание титана колеблется в пределах 0,2—0,5%. В современных от­ ложениях, в частности в осадках Средиземного моря (Емель­ янов, 1966), максимальное количество титана приурочено к глинистым илам, минимальное (следы) встречено в песках.

42


В бескарбонатных осадках концентрация титана порядка 0,4—0,5%. Однако при повышении карбонатности отложений на 20% содержание элементов падает на 0,1%. В качествен­ ном отношении это положение справедливо и для девонских отложений Белоруссии. В осадочных хемогенных и биогенных породах содержание титана, как правило, гораздо ниже кларкового. Атомный вес титана 47,9 (порядковый номер в табли­ це Менделеева 22). Валентность элемента 4, 3 и 2, но в при­ родных условиях он присутствует обычно в четырехвалент­ ной форме, что и определяет повышенную устойчивость его соединений. Коэффициент биологического поглощения титана равен 0,On. Титан способен изоморфно замещать алюминий, магний, цирконий, железо. Сам он замещается железом, тан­ талом и ниобием. Эти элементы обычно входят в состав титан­ содержащих минералов. Он ассоциирует со щелочами, каль­ цием, ванадием, хромом, церием, кремнием, марганцем, фос­ фором, оловом, ураном и иттрием. Известно более 80 минералов, содержащих в том или ином количестве титан. Но большинство из них редко встречается в природе, не дает про­

мышленных

концентраций и потому не представляет практи­

ческого

интереса.

Главные

минералы

титана — ильменит,

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а III-1

 

Местные кларки химических элементов в осадочных

 

 

 

 

породах

Белоруссии*)

 

 

 

 

 

Пески,

песчаники,

Глины и аргиллиты

Карбонатные породы

Химический

алевролиты,

алевриты

 

 

 

 

 

элемент

 

 

кларк

 

 

 

 

 

 

кларк

N

N

 

кларк

N

Литий

 

0,0532

622

0,0003

717

 

0,00001

327

Бериллий

 

0,0002

4754

0,0001

6341

 

0,000002

1932

Титан

 

0,33

9095

0,58

8271

 

0,0182

4224

Ванадий

 

0,0058

7029

0,0878

7814

 

0,0494

3493

Хром

 

0,0017

8055

0,0044

7878

 

0,000008

1365

Марганец

0,2178

8872

0,2781

7805

 

0,0006

4315

Кобальт

 

0,0003

4496

0,0001

4295

 

0,00005

1473

Никель

 

0,0013

8538

0,0022

7841

 

0,0011

3624

Медь

 

0,0013

8355-

0,0236

7583

 

0,0001

4024

Галлий

 

0,0005

6814

0,0011

6304

 

0,000003

2280

Рубидий

 

0,0037

645

0,0006

724

 

0,0036

373

Стронций

 

0,0008

3035

0,0573

4892

 

0,0145

2656

Иттрий

 

0,003

3858

0,0036

4827

 

0,0002

1323

Цирконий

0,632

8694

0,3883

6702

 

0,0228

2443

Барий

 

0,5455

4070

0',419

5762

 

0,0168

2097

Иттербий

 

0,0002

4231

0,0001

4932

'

0,00000003

694

Свинец

 

0,0017

6544

0,0012

6588

0,000005

2335

*) Здесь

и далее в таблицах N—количество

образцов

 

 

43


 

 

 

 

Т а б л и ц а III-2

 

Средние содержания химических элементов группы

 

 

железа в некоторых современных водоемах

 

 

(по литературным данным)

 

 

Химичес­

Место взятия

Краткая характе­

Содержа­

Литература

кий

проб

ристика осадков

ние элемен­

элемент

 

 

тов, вес. %

 

 

Ванадий

Мировой океан

Красная глубоко­

0,023

Розенбуш,

 

 

водная глина

0,023

Осанн,

1923

 

«

Красная глина

Калле,

1943

 

«

Синие и зеленые

0,023

Розенбуш,

 

 

глины

 

Осанн,

1923

 

«

Синий ил

0,022

Калле,

1943

 

Черное море

Серия неслоистых

0,030

Архангель­

 

 

глин

 

ский, Копчено

 

 

 

 

ва, 1930

«

Черное море,

гл. 290 м

«

Черное море,

гл. 1450 ж

Черное море,

гл. 1700 л

Черное море,

гл. 1450 л

Черное море,

гл. 1700 л

Черное море,

гл. 2167 л

Железо-марганце­

0,071

«

вые конкреции

 

 

Глинисто-известко-

0,02

«

вистый ил

0,03

 

«

«

Известковистый ил

0,03

«

«

0,04

«

Черный ил

0,4

«

 

0,06

«

*

0,06

Архангельский,

 

Копченова, 1930

 

 

Баренцево море

Морские осадки

0,004—0,005

Кленова, 1937

Полярный бас­

«

0,005—

«

 

сейн

 

0,0119

 

 

Охотское море

Поверхностный

0,005—0,021

Остроумов,

 

слой донных осад­

 

Силина,

1952

 

ков

0,013

 

 

Дельта р. Мис­

Ил

Кларк,

1924

сисипи

 

0,77

Кларк,

1924

Марганец Мировой океан Красная глина

Тихий океан

«

3,1

Муррей

и Л и ,

 

Морские осадки

до 1,75

1909

 

Белое море

Горшкова, 1931

 

Пелитовая фрак­

0,27—0,21

«

 

Баренцево море

ция осадков

0,02—0,56

Кленова, Па­

Морские осадки

Карское море

 

до 1,5

хомова,

1940

«

«

 

Баренцево море

«4

0,055

Пахомова, 1948

Карское море

«

0,552

«

 

Гренландское

 

0,061

«

 

море

*

 

 

 

 

 

 

 

44