ПАЛЕООКЕАНОЛОГИЯ

 

 

Геохимические и минералогические критерии

 

Для оценки абсолютной глубины существуют лишь немногочисленные геохимические и минералогические критерии; ряд критериев используется для определения относительной глубины. Эти различные опытные методы включают в себя наблюдения над: 1) лавами, главным образом над размерами в них пустот; 2) железистыми минералами; 3) минеральными фазами, чувствительными к давлению; 4) некоторыми другими геохимическими тенденциями.

 

На основании критерия иузырчагосги предполагается, что разрез ордовикских подушечных лав в Уэльсе формировался на глубине, увеличивающейся от десятков метров до, вероятно, 2000 м [425]. Счшается. что аналогичные отложения в Неваде образовались на глубине 600 и 4000 м [933]. Был сделан вывод (согласно этому критерию) о том, что глубина извержении на гребне хребта Рейкьянес у Исландии уменьшилась от 2500 м 35 млн. лет назад до 600 м 2.7 млн. лет назад [224]. Гаррисон [318] обобщил другие случаи использования этого индикатора глубины Вариоли представляют собой сферулы размером с горошину, которые вст речаются в базальтовых изверженных породах; предполагается,b - 565 что они формируются в результате несмешиваемости расплавов в базальтовой магме во время извержения. Сообщается, что вариоли часто встречаются в подушечных лавах, которые формировались в глубоководных условиях (1600 — 5000 м), и не известны в базальтах, изливавшихся в субаэральной обстановке [309]. Газовые полости или пузырьки отсутствуют в базальтах с вариолями, и их отсутствие также дает основание предполагать г лубоководное происхождение этих пород.

 

2. В некоторых месгах существует градиент в последовательности железистых минералов, прослеживающийся на континентальном шельфе по направлению от берега к морю [655]. У самого берега (0—10 м) может появляться детритовый гётит HFeOi При захоронении и уплотнении, если сохраняется высокий Eh (т. е. очень мало органического вещества), гётиг дегидратируется и переходит в гематит Fe2Ov И наоборот, при высоком содержании органического вещества и в восстановительных условиях гётит будет исчезать, и наиболее распространенной разновидностью окажется пирит FeS-,. Действительно, появление пирита в осадочных породах почти всегда свидетельствует о первоначальном присутствии органического вещества. Как показатель органического вещества пирит является очень хорошим «ископаемым».

 

С удалением от берега появляются зеленовато-черные минералы шамозит и глауконит: первый на расстоянии от 10 до 50 м. а второй — от 125 до 250 м от дельты Нигера (Николаева [613], однако, считает, что для глауконита существует климатическая зональность, и он встречается к северу и югу от экваториальной «неглауконитовой» области). Шамозит (Mg, Fe, AJ)6 (Al, Si)4 Ol0 (OH)8 - высокожелезистый член хлоритовой группы силикатов. Глауконит имеет структуру, подобную мусковитовой, и формулу K(Fe, Mg, Al)2 (Si4Ol0) (ОН)2. Шамозит и глауконит, по-видимому, образуются в результате изменения ранее существовавших глинистых минералов, подвергавшихся воздействию интерститшальных флюидов; содержание железа в последних было более высокое по сравнению с содержанием ею в породах, из которых образовались глинистые минералы. Железо, по- видимому выделяется при восстановлении окислов железа в осадках благодаря восстановительным условиям и более низкому рН (< 7), что является следствием разложения органического вещества.

 

 

Определенная последовательность в образовании железистых минералов (гётит — шамозит — глауконит) установлена для третичного осадочного разреза в восточной части США [628] и логически интерпретируется как результат постепенного увеличения глубины К тому же в третичных образцах низкоглиноземистый глауконит ассоциировался с осадками, образующимися в глубоководных условиях, а высокоглиноземистый — с отложениями, которые, как полагают, сформировались на мелководье (Дистанов и Сорокин [204] сообщали, однако, об обратной зависимости для алюминия, что указывает на необходимость дальнейших исследований).

 

3.         Давление увеличивается приблизительно на I атм на 10 м. В соответствии с этим химические реакции для аутигенных минералов, которые чувс!вительны к давлению or I до 1000 атм, могут дать информацию о палеобатиметрии, если имеет место необратимая реакция. Первоначальные предположения о такого рода реакциях должны основываться на изучении фаз марганцевых, фосфатных и сульфидных минералов, но о наличии чувствительных к давлению фаз в подобных природных минералах до сих пор еше не сообщалось, Лоуэнстем [513] установил, что с увеличением глубины не происходит изменений в арагоните (до 6200 м). кальците (до 8900 м). опале (до 5200 м). а также в дал л и те, аморфных фосфатных минералах. магнетите, гётите. флюорите и уэдделнте (до 3500 м).

 

Фазы окислов марганца, которые вместе с железом и фосфатом присутствуют в конкрециях, связывают с воздействием давления, однако термодинамические расчеты в настоящее время показывают, что давление не оказывает значительного влияния [329, 330]. Основная фаза марганца в конкрециях, отобранных со станций в открытом океане, представлена iSMnOi (особенно распространен на глубинах от 0,5 до 3 км [38]}. По неизвестным причинам (но. по-видимому, связанным с окислительно-восстановительным потенциалом, а не с давлением) 10-А манганит (Mn-ОН, годорокит) является основной минеральной фазой в марганцевых конкрециях континентальных окраин (и наиболее распространен на глубинах от 3.5 до 5.5 км). Марганцевые конкреции известны во многих отложениях от кембрия до настоящего времени [420] и особенно хорошо описаны для юры Сицилии и мела Тимора. Тонкозернистые глубоководные осадки, состоящие главным образом из окислов железа и марганца («умбры»), известны во многих регионах [689], но их минералогия пока не описана с точки зрения оценки изменений, связанных с давлением (i е. с ба- тиме трией)

 

4.         Существует несколько общих геохимических тенденций, которые ориентировочно связаны с увеличением глубины. Некоторые из них соответствуют изменениям в размерности осадков от грубых к тонким (т. е. от песков к глинам) и поэтому могут быть связаны просто с типом осадка. Другие тенденции соответствуют такому зависящему от глубины фактору, как температура. Обособить условия минера- лообразования в прошлом и настоящем часто бывает весьма затруднительно [117].

 

Вследствие сложных взаимосвязей между некоторыми минералами, способами переноса, местными обстановками осадконакопления и скоростями и процессами диагенеза бинарные графики зависимости распространенности элементов или их концентрации от глубины могут запутывать основные взаимоотношения. По всей вероятности, полезно во многих случаях проводить многовариантный статистический анализ. Спенсер, Дегенс и Кульбицки [791] использовали многовариантные методы для того, чтобы идеи i ифииировать некоторые факторы, ог- ветственные за распределение элементов. Они определили пять основных факторов, которые коррелировались с распределением элементов, карбонат, растворимость кварца. окис, [ительно-восслановительный потенциал, иллит —глауконит и монтмориллонит. Ни для одного из этих факторов не отмечается простой связи с глубиной, хотя в любом разрезе любой из них мог коррелироваться с глубиной. Поэтому данные о распределении элементов в целях батиметрического анализа являются не основными, а только дополнительными данными.

 

Фюхтбауер (307J сообщил, что в условиях низкого рН и сильного окисления красновато-коричневый биотит (глинистый минерал) и олив- ково-зеленый турмалин (силикат бора и алюминия) обнаружены только в солоноватых морских осадках, тогда как коричневым и голубовато- зеленым турмалином «относительно обогащены озерные породы того же возраста».

 

Некоторые дополнительные минералогические и геохимические тенденции, имеющие отношение к батиметрии, включают в себя следующее

1.         Для карбонатов на глубинах от 0 до 100 м по сравнению с карбонатами на глубинах порядка 3200 м Пилки и Блеквелдер |646] сообщили о следующих тенденциях: количество низкомагнезиадъного кальцита увеличивается примерно от 35 до 95 0о; количество арагонита уменьшается от 50 до 2 °0; количество высокомагнезиального кальцита уменьшается от 15 до 3%. Чилинджар [133] пришел к предварительному заключению о том, что отношение Ca/'Mg увеличивается С глубиной и расстоянием от берега.

2.         Концентрации некоторых рассеянных металлов изменяются с глубиной [898, 836, 609], и это изменение соответствует увеличению гонкозернистости осадков.

3.         Любая связанная с температурой тенденция (см. гл. 4) будет согчасовываться с батиметрией. Например, изотопный состав кислорода для агерматипных кораллов соответствует температуре воды и, следовательно, глубине [895].

 

В общем, геохимические и минералогические критерии, позволяющие оценить батиметрию в прошлом, являются далеко не самыми легкими для использования при исследовании плейстоценовых и третичных осадков. Вероятно, наибольшую пользу для установления батиметрии палеозойских глубоководных осадков принесет использование физических признаков изменения в пористости базальтов как функции глубины излияния.

 

 

К содержанию книги: Шопф: "ПАЛЕООКЕАНОЛОГИЯ"

 

Смотрите также:

 

Что такое мировой океан  Мировой океан  объем гидросферы Земли  гидросфера Земли. Откуда взялась вода