научная статья по теме ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ В СОВРЕМЕННЫХ ОСАДКАХ МИРОВОГО ОКЕАНА И ИХ СВЯЗЬ С ТИПАМИ ЛИТОГЕНЕЗА Геология

Текст научной статьи на тему «ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ В СОВРЕМЕННЫХ ОСАДКАХ МИРОВОГО ОКЕАНА И ИХ СВЯЗЬ С ТИПАМИ ЛИТОГЕНЕЗА»

ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2008, № 2, с. 143-154

УДК 551

ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ В СОВРЕМЕННЫХ ОСАДКАХ МИРОВОГО ОКЕАНА И ИХ СВЯЗЬ С ТИПАМИ ЛИТОГЕНЕЗА

© 2008 г. М. А. Ратеев, Т. А. Садчикова, В. П. Шаброва

Геологический институт РАН 119017 Москва, Пыжевский пер., 7 E-mail: tamara-sadchikova@yandex.ru Поступила в редакцию 11.07.2007 г.

Рассмотрена проблема распространения глинистых минералов в акваториях Мирового океана, их связь с различными типами литогенеза: гумидным, аридным и вулканогенно-осадочным. Показана возможность использования слоистых силикатов в качестве минералов-индикаторов при определении типов литогенеза в условиях морского осадконакопления. Гумидный морской литогенез представлен осадками Белого, Балтийского, Черного и Средиземного морей. Отмечена генетическая связь морского глинообразования с почвенно-климатическими зонами, отчетливо проявленная в современных осадках Мирового океана. Накопление статистических данных по минеральному составу глин позволило обнаружить два типа пространственно-широтного распределения глинистых минералов: иллиты и хлориты образуют максимумы в высоких широтах, тогда как каолинит и смектит формируются в экваториальной зоне. В аридном литогенезе практически отсутствует зависимость глинообразования от водосборов, весь процесс осуществляется в поверхностных осадках и в придонных водах: в условиях интенсивного испарения, особенно в бессточных водоемах, концентрация элементов в среде достигает величин, достаточных для синтеза слоистых силикатов, таких как палыгорскит и сепиолит. Процессы изучены на примере Ферганского залива палеогена, донных осадков Аральского моря, а также Атлантики (у западного побережья Африки) и Индийского океана (в районе Аравийского полуострова) по керновым материалам скважин DSDP. Исследования процессов вулканогенно-осадочного литогенеза проводились в пределах Восточно-Тихоокеанского поднятия (по керновым материалам рейсов НИС "Д. Менделеев" и НИС "Академик Курчатов") и результатом их стало установление аутигенной (преимущественно селадонитовой) калиево-желе-зистой минерализации в наиболее активных геотермальных зонах. В каждом из изученных типов литогенеза - гумидном, аридном и вулканогенно-осадочном - формирование глинистых минералов имеет свои особенности, что необходимо учитывать при литологических исследованиях и при изучении минералогии глин прошлых геологических эпох. Минералы глин, особенно нестабильные смешанослойные фазы, активно используются в качестве минералов-индикаторов палеогеографии и климата.

Академик Н.М. Страхов в своих работах 19501960 гг. впервые теоретически обосновал выделение типов литогенеза на континентальном блоке Земли. В соответствии с его представлениями, на континенте наиболее ярко проявляются гумидный, аридный и вулканогенно-осадочный типы процессов. Определение типов литогенеза в морском осадконакоплении является по Н.М. Страхову важным этапом исследований, при этом существенная роль принадлежит минералам-индикаторам палеогеографии и климата. Формативными в этом отношении являются глинистые минералы, наиболее полно отражающие процессы выветривания на континенте. Приведенные в настоящей работе результаты изучения дисперсных силикатных смешанослойных минералов согласуются с положениями теории литогенеза Н.М. Страхова и дополняют его данные.

Представления о закономерностях глобального размещения глинистых минералов сложились

только в конце XX и начале XXI века. Имеются в виду монографии П.Е. Бискайе [Biscaye, 1964], Ж. Милло [Millot, 1964], М.А. Ратеева [1964], М.А. Ратеева с соавторами [2001], В.Б. Курносова [1982], В.Б. Курносова с соавторами [1980], Дж. Кеннета [1987].

В данной работе приводится более полная информация о составе и распределении глинистых минералов в отложениях различных типов литогенеза: гумидного, аридного и вулканогенно-оса-дочного. Известно, что эти минералы часто обладают нестабильными смешанослойными структурами, что позволяет рассматривать их как индикаторы условий осадкообразования.

ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ В ОБЛАСТЯХ ГУМИДНОГО ЛИТОГЕНЕЗА

Благодаря обилию атмосферных осадков в этих областях морские глинистые отложения

формируются за счет речных взвесей, содержащих дисперсные минералы. Состав этих взвесей зависит как от вертикальной смены почвенных горизонтов, так и от широтной зональности поч-венно-климатических поясов. Схема типов размещения смешанослойных минералов в почвах Евразии представлена Б.П. Градусовым [1976]. На ней показано, что неупорядоченные смешано-слойные образования широко распространены в почвах Евразии. Таким образом, становится понятным, что комплексы глинистых минералов зоны седиментации начинают формироваться еще на водосборах.

В составе морских глинистых осадков преобладают устойчивые обломочные минералы, такие как иллит, каолинит, хлорит и др. Эти минералы почти не изменяются в путях переноса. Их распределение по акватории водоемов зависит от рельефа морского дна, циркулярных течений и расположения устьев рек, поставляющих взвешенный материал.

В гумидных обстановках кроме стабильных обломочных минералов присутствуют и аутиген-ные, новообразованные, чаще представленные смешанослойными фазами, такими как иллит-смектит, иллит-хлорит, гидробиотит и др. Как правило, они формируются за счет неустойчивых минералов, например, биотита и основного вулканогенного материала. Однако объем новообразований в гумидном литогенезе невелик и трудно доказуем.

Распределение глинистых частиц внутри водоема показано нами на примере современных осадков четырех крупных морей. Эти данные основаны на рентгенографическом анализе массовых проб донных осадков из многолетних сборов экспедиционного судна "С. Вавилов" Института океанологии РАН.

В тундровой и таежной зонах района Белого моря донные осадки слагаются в основном илли-том и смектитом; в виде примеси отмечены каолинит, хлорит, редко вермикулит. Распределение минералов зависит от расположения устьев рек, содержащих во взвесях варьирующие их количества, а также от гидродинамического режима бассейна. Кроме того, удалось выявить четкую приуроченность смектита к более глубоководным зонам, а иллита - к более мелководным, что особенно отчетливо видно, если оперировать абсолютными массами, т.е. процентом выхода фракции <0.01 мм и содержанием в ней количества минерала в процентах [Калиненко и др., 1974].

Среди дисперсных минералов присутствуют также и смешанослойные: иллит-смектит, иллит-хлорит и иллит-вермикулит. Они обнаружены на заливаемых мелководьях и встречаются в тундровых почвах. Можно полагать, что это продукты преобразования неустойчивого в этой зоне био-

тита, которые могут формироваться как в тундровых почвах, так и в условиях раннего диагенеза при обогащенности донных илов углекислотой (СО2).

Интересно также отметить, что устойчивые слюды типа серицита связаны преимущественно с ледниковыми отложениями, а группа смектито-вых и вермикулитовых минералов - с межледниковыми; для смектита это отмечал еще в своей статье Ж. Милло [МШо1, 1964].

В Балтийском море механизм формирования ассоциаций глинистых минералов аналогичен рассмотренному выше, но с некоторыми особенностями. В этом мелководном водоеме с преобладающими глубинами около 50 м основной сток происходит с севера (с Феноскандии), при этом дно северной части акватории более неровное, изрезанное. В донных осадках присутствуют иллит, смектит, каолинит, хлорит, вермикулит и три типа смешанослойных минералов: иллит-смек-тит, иллит-хлорит и хлорит-вермикулит. Доминирующим минералом является устойчивая обломочная гидрослюда (часто до 50-70%), что объясняется преобладанием стока с Феноскандии, развитием подзолистых почв на водосборе и размывом древних пород [Блажчишин и др., 1977; Блажчишин, Гайгалас, 1998].

Резкое обеднение донных осадков смектитом связано с тем, что в подзолистых и тундровых почвах аутигенный смектит практически не образуется. Кроме того, вокруг Балтийского моря не обнаружено основных и щелочных вулканических пород, способных легко подвергаться смек-титизации.

Таким образом, в ряде морей гумидной зоны, расположенных в различных широтах, можно наблюдать генетическую связь процессов глинооб-разования с почвенно-климатическими зонами (таблица). Так, в арктической тундровой зоне наряду с главными минералами донных осадков -иллитом и смектитом - присутствуют аутигенные гидробиотит (север Камчатского побережья на мелководье) и вермикулит (Чукотское море). В Белом море (на границе с таежной зоной) появляются аутигенные смешанослойные образования типа иллит-смектит, иллит-вермикулит, биотит-вермикулит, иллит-хлорит по биотиту. Они обнаружены в суглинках террас четвертичного возраста, но, вероятно, могут образовываться и в донных илах зоны седиментации. Иллиты и смек-титы - компоненты фракции < 0.001 мм - являются здесь детритными и выносятся реками в арктические моря из таежной зоны.

Комплекс минералов, связанных с оледенением, моренами и т.п. (вермикулит и смешанослойные), аналогичный беломорскому, еще более четко выражен и в осадках Балтики, но здесь он

Соотношение комплексов глинистых минералов в морских осадках разных почвенно-климатических зон

Почвенно-кли-матическая зона Регион Детритные глинистые минералы Аутигенные глинистые минералы Источник исследованного материала

Тундра Прибрежная часть Чукотского моря Иллит, смектит, примесь хлорита, следы каолинита Вермикулит, гидробиотит Ледокол "Ленин", Т.И. Горшкова

Тундра-тайга Белое море - прибрежные четвертичные террасы Иллит, смектит, каолинит, примесь хлорита Смешанослойные: вер-микулит-иллит, биотит-вермикулит, биотит-смектит Институт океанологии РАН, В.В. Калиненко

Холодно-умеренная зона Баренцево море Иллит, смектит, каоли-нит,хлорит Вермикулит, смешано-слойные: иллит-смектит, иллит-хлорит, биотит-вермикулит - неупорядоченные и упорядоченные, каолинит торфяных болот Атлантическое отделение института океанологии, А.И. Блаж-чишин

Теплая и субтропическая зоны Черное море Смектит, смешанослой-ные смектит с иллитом (выносы с Анатолийского побережья), иллит дунайского приноса, примесь каолинита, хлорит

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.

Показать целиком