WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

На основании результатов изучения вариаций состава пород по профилю выветривания были рассчитаны количественно-минеральные соотношения для субстрата и глинистой зоны кор выветривания (табл. 3). Для расчетов был использован модифицированный алгоритм программы PetMix (Wright, Doherty, 1970) исходными данными для которой послужили:

составы минералов современных гранитоидов и образований гипергенного происхождения, близкого с изучаемыми объектами химического состава, валовый состав субстрата и состав пород глинистой зоны. Объемные соотношения растворившихся компонентов породы определены как разность минерального состава гранита и коры выветривания. Количество новообразованных глинистых минералов определялось исходя из содержания калия в исходных и конечных минеральных фазах и соотношения мольных объемов растворяющихся и образующихся минералов.

Было рассчитано 2 варианта преобразования пород при выветривании для каждого объекта – с максимальной и минимальной степенью растворения калиевых полевых шпатов.

Получившиеся различия не превышали погрешностей, принятых при минеральных пересчетах, и в дальнейшем используются средние значения (табл. 3). Степень химического преобразования пород варьирует от 65% до 95%, при этом главной минеральной фазой выветренных горизонтов является иллит. Значительные различия в степени разложения субстрата кор выветривания при сходном строении еще раз подчеркивают, что высококалиевый состав глинистой зоны профиля отражает специфику геохимии докембрийских гипергенных профилей, а не является результатом эрозии верхних горизонтов кор выветривания.

В раннем докембрии процессы преобразования пород в глинистой зоне гипергенных профилей выветривания происходили при кислотности растворов 4.0 – 6.5 рН и в восстановительных условиях среды. Раннедокембрийские гипергенные растворы отличались от водных растворов современных зоны гипергенеза низкой концентрацией натрия, кальция, калия и магния и значительно более высоким содержанием железа.

На основе результатов моделирования минеральных преобразований в зоне гипергенеза был рассчитан химический состав безводного остатка раствора, дренирующего профиль выветривания. При наличии данных о химическом составе сухого остатка, для определения концентрации элементов в растворе, необходимо оценить количество растворителя.

Минимальное количество растворителя можно рассчитать с использованием данных о максимальной растворимости наиболее трудно растворимых компонентов породы.

Современные представления о растворении силикатов и алюмосиликатов в зоне гипергенеза постулируют инконгруэнтный стиль этого процесса. При разложении минералов первыми из них выносятся щелочные и щелочноземельные элементы, расположенные в полиэдрах с 8, 10 и 12 вершинами. Алюминий и кремний поступают в раствор на самом последнем этапе растворения. Поэтому для расчета количества растворителя наиболее важную роль играют растворимости кремнезема и глинозема. При кислотном выветривании, в условиях которого происходит преобразование гранитоидов, растворимость глинозема, широко варьирует в зависимости от рН, Eh и других характеристик среды, тогда как растворимость кремнезема изменяется не столь значительно. В растворах, находящихся в равновесии с иллитом и монтмориллонитом, растворимость кремнезема составляет 60 мг/л (Гаррелс,1974).

Таким образом, минимальное количество растворителя, необходимое для мобилизации кремнезема, составляет от 8·103 до 12·103 л раствора на каждый кг исходной породы.

Исходя из полученного количества растворителя, были рассчитаны концентрации главных катионов в древних гипергенных растворах. Суммарное количество главных катионов лишь для одного из профилей незначительно превышает 10 мг/л, что позволяет характеризовать их как растворы с низкой общей минерализацией по сравнению с современными гипергенными растворами.

Рис. 4. Концентрации главных катионов в В то же время концентрация железа, гипергенных растворах. Условные обозначения.

раннедокембрийские коры выветривания: 1- рассчитанная для докембрийских оз.М.Янисъярви, 2 – оз.Окуневское, 3 – оз.Воронье, 4 - подземные воды современных зон гипергенеза растворов, значительно превышает (Шварцев, 1998).

содержания железа в современных растворах (рис. 4). Высокие концентрации железа в водных растворах возможны при нахождении его в форме иона Fe2+, что достижимо только в восстановительных условиях, при повышенной кислотности (рН<6,5) среды. Повышенная, по сравнению с современными, концентрация железа в древних растворах указывает на более высокие, чем в настоящий момент, значения окислительно-восстановительного потенциала атмосферы в раннем докембрии. Аналогичные выводы о характере атмосферы в раннем докембрии были получены М.Шидловски, Х.Холлендом, а также P. Corcoran и W. Mueller (Corcoran, Mueller, 2004).

Рассчитанная растворимость Al2O3 в древних гипергенных растворах составляет 12-19 мг/л.

Подобное значение соответствует условиям низкой растворимости Al2O3, которое ограничивается кислотностью раствора от 4 до 9 единиц рН (Мейсон, 1971) и соответствует середине интервала значений, полученных при прямых измерениях концентрации растворимого глинозема в водных вытяжках из почв (Бушинский, 1971). Таким образом, модельные расчеты позволяют оценить кислотность раннедокембрийских гипергенных растворов интервалом от 4.до 6.5 рН.

Сравнение рассчитанных концентраций щелочных и щелочноземельных элементов для растворов докембрийских профилей выветривания с концентрациями этих катионов из современных растворов зон гипергенеза (рис. 4) показало, что в растворах из древних зон выщелачивания концентрация большинства ионов ниже, чем в современных растворах, независимо от субстрата, климатических зон или геоморфологических провинций.

Перераспределение редкоземельных элементов в профилях выветривания Карелии также свидетельствует о кислотных условиях раннедокембрийского гипергенеза. Для предверхнелопийского гипергенного профиля (оз.Воронье) значение отношения La/Yb изменяется от 12,8 в субстрате до 5,4 в выветренном образце, для предсариолийского профиля (оз.Ватулма) от 23,1 в субстрате до 18,0 в выветренном горизонте, а для предъятулийского (оз.М.Янисъярви) от 30,8 до 13,0. Подобные изменения La/Yb соотношения свидетельствуют в пользу кислых условий среды минералообразования (Бурков, 1996).

Заключение.

Детальные геологические, минералого-петрографические и геохимические исследования кор выветривания раннего докембрия Карелии позволяют сформулировать следующие выводы:

1 В строении профилей химического выветривания пород раннего докембрия Карелии, независимо от состава пород субстрата и климатических условий их формирования, выделяется 2 зоны – карбонатная и глинистая. Эти зоны формируются последовательно в ходе единого процесса и, таким образом, генетически связаны друг с другом.

2 Наряду с полными профилями химического выветривания наблюдаются и редуцированные коры выветривания, в разрезе которых преобладает одна (карбонатная или глинистая) зона.

3. Главными новообразованными минералами остаточных кор выветривания раннего докембрия Карелии являлись глинистые минералы группы смектита и иллита. Химические преобразования уменьшают объем субстрата весьма значительно – от 65 до 95 % об.

5. В раннем докембрии преобразования пород в глинистой зоне гипергенных профилей происходили при кислотности 4.0 – 6.5 рН и в восстановительных условиях.

В заключение хочется добавить, что автор осознает ограниченность возможностей реализуемого в диссертационном исследовании модельного подхода, а также необходимость расширения спектра методов, применяемых для изучения раннедокембрийского гипергенеза. В ходе дальнейших исследований представляется целесообразным привлечение методов изотопной геологии, экспериментальная верификация используемых математических моделей, рентгенографическое исследование современных аналогов древних кор выветривания и ряда других методов.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Алфимова Н.А., Матреничев В.А. Условия континентального выветривания в архее.

Моделирование состава вод зоны гипергенеза при выветривании гранитоидов Лехтинской структуры, Северная Карелия. // Материалы XIV молодежной конференции, посвященной памяти К.О.Кратца. Петрозаводск, 2003,. С.14-16.

2. Алфимова Н.А., Матреничев В.А. Накопление калия в архейской коре выветривания:

специфика континентального выветривания на ранних этапах геологической истории Земли.//Материалы международной научной конференции «Глины и Глинистые минералы». Воронеж, 2004. С.3-4.

3. В.А.Матреничев, Л.О.Пинькова, О.А.Левченков, А.Ф.Макеев, С.З.Яковлева, Н.А.Алфимова Древнейшая кора континентального выветривания гранитов на Балтийском щите // Докл.

РАН. Геохимия. 2005. Т. 400. №1. С.83-87.

4. Алфимова Н.А., В.А.Матреничев, С.Б.Фелицын. Эволюция химического выветривания в истории Земли и образование уникальных осадочных формаций. Материалы совещания «Геология и геодинамика архея». СПб. 2005, С.18-22.

5. Матреничев В.А, Алфимова Н.А., Левченков О.А. и др. Лопийский комплекс Лехтинской структуры (С.Карелия). Изотопный возраст, стратиграфия и взаимоотношения с фундаментом // Материалы совещания «Геология и геодинамика архея». СПб.: 2005. С.

242-248.

6. Алфимова Н.А. Геологическое строение и стратиграфическая последовательность пород нижнего протерозоя западной части Паанаярвинской структуры (С.Карелия).. Материалы международного (X всероссийского) петрографического совещания. «Петрография XXI века», Апатиты. 2005. Т.3. С. 21-24.

7. Матреничев В.А., Алфимова Н.А, Беляцкий Б.В. Перераспределение изотопов Rb и Sr при континентальном выветривании в архее. Состав растворов зоны гипергенеза гранитоидов фундамента Лехтинской структуры (С. Карелия). Материалы совещания «Геология и геодинамика архея». СПб. 2005, С.248-255.

8. Алфимова Н.А. Характеристика минеральных преобразований и состава растворов, сформированных при континентальном выветривании протерозойских гранитоидов – модельный подход (Лехтинская структура, С.Карелия) //Материалы XVI молодежной конференции, посвященной памяти К.О.Кратца. Апатиты. 2005. С.161-165.

9. Климова Е.В., Алфимова Н.А., Матреничев В.А. Глинистые отложения пещер – современные аналоги древнейших гипергенных образований // Материалы 14 научной конференции «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента». Сыктывкар. 2005., С.68-71.

10. Алфимова Н.А., Матреничев В.А. Континентальное выветривание в раннем докембрии:

особенности минеральных преобразований и состав гипергенных растворов // Литология.

Полезные ископаемые. 2006. Т. 41, №6. С.518-529.

11. Алфимова Н.А.,. Матреничев В.А. Особенности строения профилей химического выветривания раннего докембрия Карелии // Материалы XVII молодежной конференции, посвященной памяти К.О.Кратца. Петрозаводск. 2006, С.127-129.

12. Климова Е.В., Алфимова Н.А.. Условия континентального выветривания в докембрии.

Гипергенные преобразования раннепротерозойских гранитов Лехтинской структуры (С.

Карелия). Материалы XVII молодежной конференции, посвященной памяти К.О.Кратца, Петрозаводск, 2006, С 140-143.

13. Фелицын С.Б., Матреничев В.А., Алфимова Н.А. Химическое выветривание в истории Земли и проблема рудогенеза // Глава II – го тома энциклопедического справочника «Планета Земля», ВСЕГЕИ, СПб. Издание 2006.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»