07.05.2018

Современные карбонатные отложения в геохимическом аспекте


Некоторые геохимические особенности современных морских карбонатов могут быть особенно полезными для интерпретации глубин и температур древних седиментационных бассейнов. Большей частью эти параметры среды оцениваются по элементам-примесям. Особенности кристаллических решеток кальцита и арагонита таковы, что в них в виде твердого раствора могут входить соответственно магний и стронций; особенно часто это происходит при органическом образовании карбонатов. Другие элементы-примеси, присутствующие в еще меньших количествах, также служат объектом исследования нескольких различных лабораторий. Обычно концентрации различных элементов выражаются в виде отношений, например, Ca/Mg и Ca/Sr. Кроме того, можно определить зависимость между скоростью осаждения CaGO3 (зависящей от температуры) и скоростью осаждения других элементов; например, иногда можно использовать отношение Ca/Fe/Ti, так как отношение Fe/Ti не зависит от температуры.

Отношение Ca/Mg

Отношение Ca/Mg следует определять для кальцитовых компонентов осадка, а не для осадка в целом, так как ионы Mg2+ селективно адсорбируются иллитовыми глинами и поэтому валовое отношение может отражать только общее содержание иллита или, возможно, степень диагенеза осадка. Для кальцитовой фракции было установлено, что Mg2+ селективно избирается организмами некоторых таксономических групп и что для каждой группы обычно отмечается увеличение содержания магния с повышением температуры. Будучи зависимым от температуры воды в любой данный сезон года, это отношение может отражать периоды роста организмов. Поэтому различные части раковин могут иметь различное отношение Ca/Mg.
Ввиду того что неглубокие прибрежные воды, как правило, теплее глубоких вод открытого моря, валовое отношение Ca/Mg смешанного детритусового карбонатного осадка изменяется в зависимости от расстояния от берега (от температуры и глубины вод) (фиг. 5). Однако вследствие экологического распределения некоторых сообществ (суммарно они могут выделять много или мало магния) существуют аномальные концентрации магния, которые нельзя связывать с температурой или другими факторами (фиг. 6).

Отношение Ca/Sr

Отношение Ca/Sr по существу характеризует лишь арагонитовые осадки, так как кальцит обычно содержит незначительное количество стронция. Поэтому это отношение полезно использовать только при исследовании осадков теплых вод, которые благоприятствуют развитию арагонитвыделяющих организмов и хемогенному осаждению арагонита. Однако пригодность этого параметра ограничивается метастабильным характером арагонита. Тем не менее, согласно Кринслею, Sr2+ более устойчив, чем Mg2+, по времени. Отношение Ca/Sr в морской воде, по-видимому, остается постоянным и не зависит от температуры или солености. В среднем морские арагониты содержат 0,1-1,0% Sr, морские кальциты — около 0,01% и пресноводные кальциты — около 0,001%. В современных морских обстановках отношение Ca/Sr так же, как и отношение Ca/Mg, изменяется в зависимости от температуры и глубины вод или от расстояния от берега; точно так же имеются локальные экологические концентрации арагонитвыделяющих сообществ (например, части известковой водоросли Halimeda).

Отношение Ca/Fe/Ti

Как показал Аррениус, неорганическое извлечение железа и титана из донных осадков океана в настоящее время, вероятно, происходит очень легко и не зависит от температуры. Ввиду того что извлечение кальция пелагическими фораминиферами представляет собой по существу органический процесс и зависит от температуры и других метаболических параметров, оно очень сильно меняется; поэтому весьма удобно использовать отношение Ca/Fe/Ti для определения степени измельчения кальция. Вайсман и Тодд проанализировали колонки современных осадков в тропической зоне Атлантического океана с определением этих компонентов. Построенная ими кривая весьма близко соответствует кривой колебания среднего уровня моря в течение голоцена. Эти колебания уровня моря зависят от температуры, т. е. они имеют гляциоэвстатическую природу.

Однако если для экваториальной зоны имеется прямая зависимость между суммарным количеством осажденного кальция и температурой, то она отсутствует для субтропических и промежуточных зон. Возможно, это обусловлено тем, что таксономические разновидности сменяются, и тем, что метаболическая активность частично может зависеть от поступления питательных веществ. Для срединной части Тихого океана Аррениус определил «показатель циркуляции», который обратно пропорционально связан с температурой; это означает то, что эпохи с более низкой солнечной радиацией характеризуются более высоким меридиональным температурным градиентом и поэтому скорость перемешивания вод океана возрастает. Следовательно, в промежуточных широтах Атлантического океана и в Мексиканском заливе в ледниковые фазы извлекается больше кальция. Таким образом, эта зависимость, вероятно, отражает метаболическую стимуляцию, избыток питательных веществ (и так далее) для пелагических фораминифер и характер распределения некоторых видов; однако детали этой зависимости еще не выявлены полностью.





Яндекс.Метрика