30.04.2018

Химические и минеральный состав известковых осадков


Химико-минералогические исследования современных мелководных карбонатных осадков, проведенные многими авторами, особенно Чилингаром, Стели, Стели и Гувером, Клаудом и Тафтом и Гарбаухом, показали, что они состоят преимущественно из метастабильных карбонатов (арагонита и высокомагнезиального кальцита) и небольшого количества устойчивого низкомагнезиального кальцита. Большая часть магния, присутствующего в этих осадках, замещена кальцием в структуре кальцита типа твердого раствора и встречается в известковых скелетах водорослей, фораминифер, морских линий, брахиопод, моллюсков, остракод и Cyrripedia. Очень высокое отношение Ca/Mg в скелетных частях мадрепоровых (madreporarian) кораллов, пелеципод, гастропод и головоногих обусловлено тем, что арагонитовые организмы содержат очень мало магния (редко более 1% MgCO3).

Детальные минералого-химические исследования известковых скелетов морских организмов показали явную зависимость их химического состава от характера полиморфизма карбоната кальция. Например, каждому из двух полиморфных разновидностей карбоната кальция — арагониту и кальциту — присущи определенные катионы. В арагоните кальций легко замещается стронцием (до 4,08% SrO), тогда как содержание окиси стронция в кальците редко превышает 1 %. В то же время магний наиболее часто присутствует в структуре кальцита (до 30 мол.% MgCO3), тогда как в арагоните магния почти нет. Ловенстам показал влияние температуры на образование полиморфных разновидностей осажденного карбоната кальция в известковых скелетах организмов. Для четырех групп животных (кишечнополостных, мшанок, аннелид и моллюсков) устанавливается хорошая зависимость относительных содержаний кальцита и арагонита от температуры среды обитания; при этом предполагается, что арагонитовые скелеты образовались в теплых водах, а кальцитовые — в холодных. Влияние температуры на выделение полиморфных разновидностей карбоната кальция в организмах сказывается и на относительных содержаниях в них стронция. В результате стронций концентрируется в арагонитовых скелетах, а кальций и магний — в кальцитовых. Додд показал, что в молодых одиночных пелециподах Mutilus californianus, которые характеризовались различными физиологическими особенностями на разных стадиях роста, не наблюдается зависимости содержания Sr от температуры.

Ловенстам определил содержание стронция в морской придонной фауне в районе островов Палау в южной части Тихого океана, где круглый год температура воды и относительные содержания в ней кальция и стронция постоянны. Этот автор показал, что отношение стронция к кальцию в организмах определяется главным образом кристаллохимическими особенностями минералов, тогда как физиологический фактор играет при этом второстепенную роль.

Чэйв и др. определили растворимости арагонита, высокомагнезиального кальцита и низкомагнезиального кальцита. Эти минералы по степени уменьшения растворимости располагаются в следующий ряд: высокомагнезиальный кальцит —> арагонит —> низкомагнезиальный кальцит.

На основании полученных данных Чэйв и соавторы предположили, что высокомагнезиальный кальцит и арагонит растворяются в толще воды или на дне во многих местах, вследствие чего в осадке преобладает только наиболее устойчивая полиморфная разновидность (низкомагнезиальный кальцит). Однако Джансен и Китано показали, что в растворах хлористого магния растворимость карбоната магния уменьшается.

Паилки и Гуделл предостерегали исследователей от поспешных геохимических и палеоэкологических выводов на основании химического состава известковистых скелетов, особенно в тех случаях, если они могли подвергнуться перекристаллизации. Эти авторы обратили внимание на важную роль миграции и устойчивости ионов в скелетах известьвыделяющих организмов. Ловенстам сопоставил химические и минеральные составы осадков. Он подтвердил положение о том, что температура и химизм морской воды — среды обитания организмов — влияют на относительные количества арагонита и кальцита в скелетных частях, что в свою очередь определяет содержание в них и стронция, а также величину отношения 18O/16O.

Одним из наиболее важных результатов изучения карбонатных осадков. за прошедшее десятилетие было открытие, что доломиты в большом количестве образуются в современных известковых бассейнах. В этих случаях карбонатонакопление связано с эвапоритовыми бассейнами, что должно помочь понять происхождение древних доломитов, возможно образовавшихся в сходных условиях. Формированию доломитов в современных осадках посвящено много работ.





Яндекс.Метрика