Литология - Япаскурт О.В.
ISBN 978-5-7695-4685-3
Скачать (прямая ссылка):
Хемобиогенные реакции окисления органических веществ восстановления сульфатов морской воды бактериями в несколыа^ упрощенном виде представляются так:
CaSO4 + 2С -> CaS + 2CO2 CaS + 2H2O + 2CO2 -» Ca(HCO3J2 + H2S
Следовательно, главные продукты метаболизма суд[>фатреду-1 цирующих бактерий — H2S и CO2; продуцируются и другие газы —1 CH4, NH3, N2. Их накопление резко меняет величины рН, Eh и' другие геохимические параметры — Рсо2- Ph2- Здесь, по данным Н.М.Страхова, возникает геохимический мир, резко отличный от мира наддонной воды, хотя и находящийся в ближайшем С ним соседстве: среда осадка из окисленной превращается в восстановительную. Eh ее понижается до минус 150 — 300. а рН после некоторого понижения в начале процессов обычно повышается и колеблется от 6,8 до 8,5. Этими процессами могут быть камуфлированы или даже полностью уничтожены следы прежнего окислительного минералообразования. Происходит это так. Начинается активное восстановление Fc'^io Fe2*. Оно осуществляется двояким способом. Первый — когда в иловых растворах морских осадков редукция ионов SO^" приводит к накоплению бактери-
ального сероводорода. Геохимические исследования таких процессов, проведенные в морских и океанских осадках И. И. Волковым (1980, 1984), показали, что микробиологическое восстановление сульфатов до H2S дает начало образованию целого ряда восстановленных соединений серы, характеризующейся различной растворимостью в иловой воде и различной стабильностью. Это свободный H2S, тиосульфаты (S2Oj) и сульфиты (SO32-), преобразуемые по следующей схеме:
SOJ- -»so|- -»s4o|- -> S2Ol -* sJ-
Сера здесь является соединением промежуточным, никогда не накапливаемым в осадках до высоких концентраций (ее содержание не превышает тысячных или сотых долей процента). Однако ее значение в диагенетических процессах важно для механизмов аутигенной пиритизации. Самый главный участник этих процессов — свободный сероводород, концентрация которого в зоне восстановленных осадков достигает до ЮО мг/л. Продуктом его взаимодействия с железом осадков является черный порошковидный агрегат — коллоидный моносульфид FeSnH2O, который именуется гидротроилитом. Он в современных осадках достаточно быстро преобразуется в пирит посредством твердофазной реакции со свободной серой:
FeS + S* -> FeS2
Еще возможный вариант взаимодействия сероводорода с гид-роксидом железа в растворе:
2FeOOH + H2S = 2Fe2+ + S° + 40Н" Fe2+ + S' + H2S = FeS2 + 2Н*
Другой механизм восстановительных преобразований существует в пресноводных или опресненных бассейнах. Там восстановительные реакции осуществляются не по сероводородному, а по так называемому глеевому типу, вместо пирита в растворе, насыщенном бикарбонатом, кристаллизуется аутигенный сидерит FeCO3. Источником для него могут быть также и железоорганические коллоидные соединения, а потому в морских осадках весьма часто пирит и сидерит сосуществуют, но формируются они не синхронно, а на разных этапах рассматриваемой стадии. Совместно с этими минералами в восстановительной обстановке формируются железистые хлориты. Они в сочетании с гидротроилитом, микрозернистым пиритом, сидеритом и тонкодисперсным органическим веществом придают буровато-серому или красноватому осадку окислительной зоны иной цвет — темно-серый, с зеленоватыми или синеватыми оттенками. Изначальная окраска ила утрачивается нацело либо сохраняется только в реликтах (на участках, которые менее соседних насыщены ОВ).
Выявив, объяснив и описав в подробностях механизмы перечисленных здесь процессов, Н.М.Страхов констатировал наличие у бассейнового диагенеза геохимической зональности, которая отразила наличие двух стадиальных этапов породообразования: 1) окислительного и 2) восстановительного. Граница между этими зонами предстаачяет собой важный природный геохимический барьер. На нем активизируются процессы встречной диффузии веществ и дегазации осадков. Тем самым обеспечиваются условия, чрезвычайно благоприятные для конкрециеобразования. Напомним, что конкреции могут формироваться также до и после диагенетической стадии. Но здесь, на окислительно-восстановительной границе, по-видимому, зарождается большинство из них.
Однако данная граница не стабильна. Уровни ее глубины от дна бассейна и площади распространения испытывают непрерывные колебания и в геологическом времени, и в разнотипных бассейнах породообразования — вплоть до того, что при определенных палеогеографических ситуациях полностью исчезает одна из геохимических зон (окислительная либо восстановительная).
На местоположение внутрилиагенетической окислительно-восстановительной границы оказывает решающее влияние конкретный фактор: степень насыщенности осадка компонентами органических веществ. В случае массовых захоронений OB вспышка жизнедеятельности питаемых им аэробных организмов вскоре приводит к полному истощению ресурсов растворенного кислорода, т. е. к гибели этих существ и расцвету жизни их антиподов — анаэробных микроорганизмов, сильно влияющих на понижение Eh. Перенасыщенность осадка OB может стать причиной полного отсутствия окислительной зоны и наличия придонных аноксиче-ских (бескислородных) восстановительных обстановок, подобных тем, которые наблюдаются в современном Черноморском бассейне. Напротив, в случаях очень малых количеств OB (в долях процентов) и его окисленности восстановительная обстановка при диагенезе осадка совсем или почти не возникает, что свойственно некоторым озерным, лагунным и мелководно-морс ким бассейнам аридных климатических областей в геологическом прошлом и нынешнему океанскому глубоководью.
