ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2011, № 3, с. 292-297
УДК 551
О "МИГРАЦИИ" СУЛЬФИДОВ В РАБОТАХ Н.М. СТРАХОВА
© 2011 г. В. Н. Холодов
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский переулок, 7; E-mail: rostislavn@yandex.ru Поступила в редакцию 01.03.2010 г.
В статье рассмотрена эволюция взглядов Н.М. Страхова на формирование диагенетических сульфидов в голоцен-четвертичных отложениях Черного моря. Показано, что Н.М. Страхов по существу отказался от утверждения А.Д. Архангельского о перетекании гидротроилита из древнечерно-морских толщ в новоэвксинские и связал формирование сульфидов гидротроилитового пласта с окислительно-восстановительным сероводородным барьером. Новые данные о закономерностях распределения сульфидов в осадках Черного моря и представления о древнечерноморских отложениях как о полупроницаемых мембранах свидетельствуют об определяющей роли сероводородных растворов в образовании сульфидных скоплений.
Идея высокой миграционной способности сульфидов в диагенетически преобразованных илах была впервые высказана академиком А.Д. Архангельским [1934] при рассмотрении условий образования гидротроилитового прослоя в верхней части терригенных новоэвксинских отложений Черного моря, перекрытых древнечерноморскими глинисто-органогенными отложениями в разрезах голоцен-четвертичных толщ. А.Д. Архангельский допускал диагенетическое перемещение гидротроилита, образовавшегося в верхней части разреза, в состоянии коллоидного раствора сверху вниз, из богатых органическим веществом слоев древнечер-номорского возраста в песчано-алевритовые ново-эвксинские слои, где он и формировал обособленный сульфидный пласт.
Следует подчеркнуть, что в этом случае речь идет о гидротроилите (Бе8 х пИ20) — рентгеноаморфном коллоидном минерале, который наряду с грейгитом (мельниковитом), маккинавитом, канзитом, смай-титом принадлежит к группе кислоторастворимых сульфидов и который в соответствии с представлениями Н.И. Андрусова является основой для формирования прослоев и конкреций пирита — устойчивого сульфидного минерала с трудом растворимого в азотной кислоте и "царской водке".
В работе Н.М. Страхова [1960] проблема миграции и локализации сульфидов была вначале рассмотрена с чисто геологических позиций. Он писал: "... в норме наибольшее количество стяжений пирита (и марказита) встречаются в серых и темных глинах, т.е. в тонкозернистых осадках, в которых и диффузно-рассеянные сульфиды Бе наиболее обильны. При переходе в алевролиты и особенно в пески, с одной стороны, в мергели и особенно в известняки, с другой, количество пиритных стяжений убывает, в соответствии с малым содержанием рас-
сеянного в этих породах Бе82. В аномальных случаях, однако, наблюдается прямо противоположная картина — обилие стяжений Бе82 в песках или известняках при меньшем их развитии в глинах. Причиной таких уклонений является вторичное перетекание Бе82 в более грубозернистые осадки из переслаивающихся с ними более тонкозернистых глинистых; перетекание это вызвано, как правило, аномально высоким содержанием в песках растительного детрита, создававшего в них аномально низкий ЕЙ, либо просто гравитационно-диффузионным подтоком сульфидов из вышележащего глинистого пласта в нижележащий, более грубозернистый" [Страхов, 1960, с. 457, 458] (подчеркнуто В.Н. Холодовым).
Далее в качестве примера подтока сульфидов в песчаные пласты рассматривается разрез ордовика Прибалтики, причем утверждается, что подток сульфидов "доказывается самим местоположением сульфидной плиты", подстилающей диктионемо-вые сланцы.
Новые представления о механизме сульфидооб-разования в Черном море возникли у Н.М. Страхова после минералого-геохимического исследования фактического материала, собранного в 1960 г. в 52-м рейсе НИС "Витязь".
Изучение форм железа и распределения Сорг в разрезе голоцен-четвертичных отложений привело к результатам, отображенным в таблице 1.
Анализируя данные, приведенные в ней, Н.М. Страхов отмечает, что в современных и древ-нечерноморских отложениях развиты сульфиды, среди которых повсеместно главенствует пирит, при малых содержаниях гидротроилита.
В отличие от них в новоэвксинских толщах, где существенно уменьшается содержание органики,
Таблица 1. Формы железа в голоцен-четвертичных отложениях Черного моря (% от реакционноспособного железа) [Страхов, 1963]
Фациальные типы
Бе+2 ре+2 геИС1 геНС1
пиритное гидротро-илитовое
Соргост.
Кислородная область (10—150 м), 25 образцов
Верхние сероводородные зоны (100 м), 8 образцов
Основная сероводородная часть водоема, 8 образцов
А. Современные осадки
2.42
6.19 3.00 40.12
4.44 1.30
В. Древнечерноморские осадки
Микрослоистая глина, 18 образцов Черный ил, 1 образец
33.00 60.60
0.72 3.60
С. Новоэвксинские осадки
64.48 69.26 58.58
68.28 35.80
26.91 23.30
0.85 0.77 2.00
Мелководные, 7 образцов 1.64 3.86 72.05 22.04 0.31
», 7 образцов 4.31 6.30 81.49 7.90 0.64
», 3 образца 6.36 13.44 69.22 10.95 1.13
Глубоководные, 13 образцов 0.12 1.01 63.71 36.10 0.41
», 9 образцов 0.14 1.04 72.32 26.50 0.79
», 9 образцов 0.20 4.87 66.13 28.80 1.28
господствующей формой становится гидротроилит, заметно преобладающий над пиритом.
"Представим себе — пишет Н.М. Страхов, — что происходило в илах после окончания новоэвксин-ского времени, когда Черное море приобрело сероводородное заражение воды, а новоэвксинские осадки стали перекрываться все более мощной толщей резко редуцированных отложений с обилием в них сульфидов и свободного И28.
Так же как и в случае иловых вод, неизбежно должно было начаться диффузионное проникновение свободного И28 и Бе8 из вышележащих отложений вниз, в новоэвксинские слои. Гидротроилит шел, вероятно, в виде коллоидного раствора, причем мицелла моносульфида, как и сульфидов вообще [Чухров, 1955], была окружена роем диссоциированных ионов И28. В форме коллоидного раствора, вероятно, происходило перемещение свободной серы. Диффундирующий в новоэвксинские отложения свободный И28 реагировал с находившимся в иловом растворе Бе+2, образуя гидротроилит, выпадавший в осадок" [Страхов, 1963, с. 23].
Любопытно, что воздействие сероводорода в толще новоэвксинских илов создавало, по-видимому, дефицит железа, причем на место осажденного железа снизу происходил диффузионный подток этого компонента, компенсировавший его убыль в верхней части диагенетической системы илов.
Анализируя предложенный механизм сульфидо-образования, далее Н.М. Страхов утверждает: "какая форма сульфидного материала — свободный И28 или коллоидные мицеллы Бе8 • И28 — играла главную роль в нисходящем диффузионном потоке сказать трудно до специальных исследований. Учитывая, однако, что диффузия газов в жидкостях идет гораздо быстрее диффузии коллоидных мицелл, надо полагать, что перемещение вниз восстановленных форм серы осуществлялось главным и даже решающим образом в виде свободного И28. Недаром нижняя граница гидротроилитового слоя совпадает с нижней границей проникновения И28 в новоэвксинские отложения"[Страхов, 1963, с. 24] (подчеркнуто В.Н. Холодовым).
Характерной особенностью новоэвксинского гидротроилитового горизонта является его крайняя неоднородность. По простиранию он распадается на ряд "облакоподобных" участков, разделенных терригенными осадками, не содержащими сульфидов. От периферии к центру такого скопления содержание гидротроилита увеличивается и одновременно появляются дисульфиды железа — мельни-ковит и пирит. И.И. Волков [1964] исследовал формы серы и рассчитал соотношения гидротроилита, мельниковита и пирита в различных частях таких фрагментов пласта; полученные им результаты представлены на рис. 1.
Очевидно, что в целом дисульфиды в гидротрои-литовых стяжениях играют подчиненную роль, но
294
ХОЛОДОВ
VI X VI V VII IX II II I I I III
Номера проб
Рис. 1. Состав сульфидных образований гидротрои-литового горизонта в пределах отдельных конкрецие-видных стяжений [Волков, 1961]. 1 — гидротроилит, 2 — мельниковит, 3 — пирит.
их максимальное содержание устанавливается на участках максимальной концентрации гидротрои-лита. Такие соотношения между разными минеральными формами, по мнению Н.М. Страхова, свидетельствуют о процессах интенсивного перераспределения сульфидного материала и о постепенной трансформации гидротроилита в пирит.
В целом очевидно, что в работе 1963 г. Н.М. Страхов, говоря современным языком, блестяще описал сероводородный диффузионный геохимический барьер, возникший на рубеже двух разных геохимических сред в диагенетическую стадию осадочного процесса; он во многом аналогичен тем геохимическим явлениям, которые были исследованы и описаны в работах А.К. Лисицына, А.И. Гер-манова, А.И. Перельмана, Е.М. Шмариовича, В.Н. Щеточкина, Я.М. Кислякова, В.Н. Холодова и других исследователей сульфидных и редкометаль-но-урановых месторождений.
Любопытно, что, приняв новую трактовку геохимического процесса сульфидообразования в новоэвксинских отложениях Черного моря, во второй части рассматриваемой статьи, в которой Н.М. Страхов [1963] касается древних аналогов этого явления (пиритоносных оболовых песчаников ордовика Эстонии или тульских пиритовых конкреций, связанных с угленосными пластами Подмосковного бассейна), он продолжает говорить о потоке или перетекании сульфидов из одних отложений в другие.
Думается, что представление о перемещениях или "миграции" сульфидов из одних отложений в
другие несостоятельно. Как это хорошо показал сам Н.М. Страхов [1963] в первых разделах статьи, перемещаются не сульфиды, а составные части сульфидной системы (сероводород, сера, возможно, гидротроилит, двухвалентное железо); их сочетание и формирует ряд сульфидных новообразований, отнюдь не повторяющих минеральные ассоциации вышележащих отложений, а создающих свой собственный "сульфидный мир". Поэтому, оценивая процессы формирования стратиформных тел сульфидов в древних отложениях, следует говорить не о "миграции" сульфидов, а о миграции химических элементов или составных частей сульфидных систем.
В 1960-е и 1970-е годы исследования геохимии гидротроилитового горизонта новоэвксинских отложений Черного моря б
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.