Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
Ті 0,64 1,1 Ва 0,20 4,7
V 0,056 4,1 ІГ 9,4«10~7 71
Сг 0,001 0,14 Аи 2,5-10~7 0,62
Мп 16,17 170 не 5,0-Ю-5 6,2
Ре 15,61 2,8 Т1 1.3.10-2 290
Со 0,30 120 РЬ 8,7-10-2 70
N1 0,49 65 Ві 8-Ю-* 47
По данным работы [77].
ЦИЙ. Например, было показано, что поровые воды осадков не могут переносить достаточно марганца, если мощность окисленного слоя в разрезе осадков превышает 40 см, что обычно и наблюдается [34]. Контролируемый диффузией поток марганца из толщи морской воды через придонный пограничный слой также может поставлять марганец в глубоководные конкреции. Этот механизм согласуется с наблюдаемыми скоростями роста конкреций, которые были определены радиометрическими методами. Скорость роста конкреций имеет порядок несколько миллиметров в миллион лет, что соответствует скорости осаждения Мп порядка 1 мкг-см~2-год~'.
Исследования скорости окисления Мп2+ (главного валентного состояния марганца в морской воде; см. табл. 11.3) до Мп4+, сопровождающегося осаждением, показали важную роль каталитических реакций на поверхностях [379, 437]. Как только образуется осадок окислов железа, он начинает адсорбировать ионы Мп2+, которые затем медленно окисляются до окислов Мп по реакции
Мп2++ 20РГ + 1/202= Мп02 + Н20. (11.11)
Возникший таким образом Мп02 в свою очередь становится реакционной поверхностью для дальнейшего окисления. Уилсои [437] показал, что гётит и монтмориллонит могут служить хорошими катализаторами. В его опытах возрастание количества этих минералов (а следовательно, возрастание количества адсорбционных позиций) привело к тому, что реакция окисле
11. Химическая океанография 297"
ыия стала реакцией первого порядка, т. е. скорость окисления Мп2+ стала прямо пропорциональной концентрации Мп2+. Относительно низкая скорость этой реакции (при рН~8) соответствует скорости роста конкреции на дне океана. В сочетании, с результатами исследования диффузии это позволяет предполагать, что главным источником железа и марганца является морская вода.
11.7. Постоянство состава морской воды. Идея стационарного состояния океанической системы получила большую поддержку со стороны исследований, доказывающих постоянство осадочных минеральных ассоциаций в течение большей части фанерозоя, чем в доказательствах существования строгого баланса между привносом и выносом элементов в океане (разд. 11.4). Проблемой выявления возможных изменений состава морской воды в геологической истории занимались многие авторы. Первые попытки решения этой проблемы — эта классические работы Конвея [68, 69] и Руби [335].
Руби оценил разгрузку воды через горячие источники на континентах и морском дне, которая составила около 6,6-10ls г/год. Если бы эта скорость сохранялась в течение 4 млрд. лет, то суммарный объем разгрузки составил бы 2,6-1026 г. Чтобы получить современный объем океана, нужно,, чтобы ювенильная (newly emergent water) компонента составляла только около 0,5% этого количества. Тогда возникает вопрос: насколько быстро шла начальная дегазация Земли и с какой интенсивностью ювеиильные воды добавлялись в океан в течение фанерозоя? Поскольку атмосфера и ее эволюция оказывают влияние на химические свойства морской воды, важно попытаться оценить и изменение атмосферы в геологической истории. Имеющиеся на этот счет данные показывают, что, по-видимому, состав атмосферы не испытывал сильных колебаний, на протяжении фанерозоя, в то время как в протерозое явно происходили значительные изменения. В вулканических эмана-циях кислород обычно отсутствует, и поэтому накопление атмосферного кислорода должно было происходить путем фотосинтеза (а также, вероятно, в некоторой степени за счет фотодиссоциации воды в верхних слоях атмосферы). Минералогические и биологические данные свидетельствуют о том, что изначально присутствовавшие в древней атмосфере восстановленные газы были почти полностью окислены 3 млрд. лет назад и что кислород стал существенным компонентом атмосферы в позднем докембрии. Недавно полученные данные о присутствии древесных углей в породах нижнего карбона также показывают, что уровень кислорода был выше 6 об.% в течение большей части фанерозоя [70].
20-398
298 Часть III
Исследования состава поровых вод, отжатых из осадков различного возраста, указывают на изменения отношения N3 : К, которые вначале интерпретировались как отражение изменения состава воды океана; однако сейчас их рассматривают как результат диагенетических процессов. Например, Сейлс и Манхейм [344] зафиксировали значительные изменения концентраций 1%, Са, Бг, К и Ш в поровых водах различных морских осадков, происходящие в результате реакций поровых вод с осадками. Кроме того, систематические изменения химического и минерального составов осадочных пород с возрастом могут быть связаны со вторичными процессами. В работе Маккен-зи [245] проведен тщательный анализ таких данных, включая результаты, полученные советскими геохимиками, главным образом А. Б. Роновым. Например, для многих элементов (М) отношение МО/А1203 в сланцах понижается с увеличением возраста. Эти изменения отражаются в минеральном составе глинистых минералов сланцев — молодые сланцы имеют «пестрый» минеральный состав, но часто обогащены монтмориллонитом, в то время как для древних характерно присутствие илли-та и хлорита. На химический состав их влияют вторичные реакции, которые в обобщенном виде могут быть записаны следующим образом:
