- 2 -
Введение
В геохимии океана на протяжении двух последних десятилетий последовательно развивается три основных направления исследований: физико-химическое [ 32,140] , седиментациоиное [108] и био-геохимическое [25]. Каждый из этих подходов к проблеме океанского осадкообразования имеет свою область применения, свои ограничения и, в сущности, ориентирован на программно-целевое изучение конкретного типа природных процессов, обеспечивающих дифференциацию осадочного материала его миграции на океанское дно.
Разнообразие состава морских и океанских осадков определяется совместным действием (наложением и взаимовлиянием) всей совокупности биологических, химических, физико-химических и физических факторов, способствующих трансформации форм химических элементов на различных этапах седиментогенеза. Индивидуальные геохимические свойства микроэлементов, их сродство с определенными ыакрокомпонентами - носителями биогенного и терригенного происхождения проявляются в типовой схеме океанского пелагического осадкообразования на фоне мощной биогенной дифференциации вещества.
Специфика седиментогенеза и условий диагенеза в пелагиали морей, сохраняющих связь с океаном, конечно, исключает возможность полной реализации механизмов перераспределения и накопления химических компонентов в системе наддонная вода - осадки, управляющих океанским седиментационным и постседиментационным процессами. Однако, многие основные черты океанского геохимического цикла веществ, поступающих с водосборов и продуцируемых в толще вод биотой, должны сохраняться и проявляться в ослабленном виде во внутриконтинентальных водоемах.
Важнейшими типовыми звеньями, общими в пространственно-структурной схеме морского и океанского седиментогенеза и диагенеза,
- 3 -
являются геохимические барьерные зоны, оказывающие определяющие влияния на качественную трансформацию и количественные соотношения форм миграции химических элементов, способствуя во многих случаях накоплению и локализации на дне различных видов минеральных ресурсов.
Понятие о геохимических барьерах ввел в геохимию видный советский исследователь А.И. Перельман [ЙЗ]. Этим термином он обозначал участки земной коры, в которнх на коротком относительно линейных масштабов области с равномерным распределением свойств расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов и, как следствие, их концентрация. В основу классификации геохимических барьерных зон А.И. Перельман положил рассмотрение ввдов миграции, вьщелив таким образом два основных типа геохимических барьеров - природные и техногенные. Природные он разделил на три класса: механические, физико-химические и био-геохимические. К механическим барьерам были отнесены участки резкого уменьшения интенсивности механического переноса, к физикохимическим - участки ослабления и смены форм физико-химической миграции. Среди последних выделялись окислительные, восстановительные, щелочные, кислые и т.д. Понятие "биогеохимический барьер" связывалось со скачкообразным изменением интенсивности биогенной миграции. Вслед за А.И. Перельманом различные аспекты концепции геохимических барьерных зон в приложении к океану были рассмотрены Ф. Хорном Ш*(] , Т.А. Айзатуллиным [П , Т.А. Ай-затуллиным и Е.А. Вэманкевичем [21 , а в наиболее полном и систематизированном виде Е.М. Емельяновым [3 9 ] , Е.М. Емельяновым и А.Г. Лисицыным [65] . По определению Е.М. Емельянова "геохимическая барьерная зона в море (океане) - это естественная граница (.слой, полоса), по разные стороны которой существуют различные условия среды осадкообразования, приводящие к резкому изменению
- 19 -
новил, что 60-80% избыточного солесодержания обусловлено испарением, 10-20% - накоплением взвеси и 10-15% - за счет углеводородов нефтяного происхождения [7*1 ] . Нами проводились сравнительные исследования макрокомпонентного состава поверхностного слоя вод Черного моря и Индийского океана [ АА.к 6] . Фактор обогащения нМС
по сравнению с ПВ рассчитывали следующим образом:
р . с" - А . 100%
V* Б
где Сц и С 5 - концентрации компонента в 11МС и на горизонте
0,5 м соответственно.
Данные табл. 1.4 наглядно иллюстрируют повышение концентраций всех макрокомпонентов в микрослое относительно вод стандартного горизонта. Однако величина фактора обогащения существенно варьирует от элемента к элементу. Наиболее высокие - р у Со и 50^ ,
самые низкие - у N0 . Это сказывается на изменении соотношений между химическими компонентами в 11МС по сравнению с основной массой воды (табл. 1.5). Можно отметить особо вариабельность таких пар, как 1ЫК , СР/БОа, , Со/N9 . полученные данные свидетельствуют о том, что фракционирование ионов при транспорте вещества в поверхностном микрослое происходит непосредственно в пределах НМС, до момента выброса в атмосферу.
Наиболее вероятным механизмом обогащения ШС химическими элементами является процесс селективной адсорбции ионов на поверхностноактивных органических молекулах, накапливающихся у границы море-воздух [92,1^5Л . Присутствие ПАВ дает возможность ионам различных минеральных солей перейти из объемной фазы к поверхности раздела фаз. Впервые поглощение катионов из раствора поверхностными пленками жирных кислот было установлено Ленгмюром. Адсорбция может осуществляться путем присоединения противоиона к коллоидальной
- 20 -
Таблица 1.4
Концентрация основных компонентов солевого состава (г/л) и биогенных элементов в ШС и ДВ Черного моря
Координаты :го-: : I :
точек отбора проб :риз: : и : :? : :(#): $ N0 К | Со «9 а 50/, • С . :Р0*| • л • $; МГ Л
Ст. 3142 ПВ 18,42 5,59 0,211 0,254 0,693 10,12 1,428 5,2 2,10
43°00’ с ♦ ш* ШС 19,02 5,72 0,230 0,268 0,705 10,41 1,541 28 3,2
37°30* В.д. р % 3,25 2,33 9,50 5,51 1,73 2,86 7,91 438 52,4
Ст. 3204 ПВ 17,72 5,38 0,204 0,248 0,666 9,75 1,380 6,7 1,21
43°00* с • ш* ШС 18,05 5,50 0,212 0,271 0,680 9,94 1,492 19 1,42
32°00* в.д. р % 1,69 2,23 3,90 5,24 2,10 1,95 8,12 183 17,4
Ст. 3184 ПВ 18,10 5,52 0,208 0,252 0,681 9,99 1,409 3,8 1,45
43°40* с.ш. ШС 18,42 5,59 0,222 0,278 0,699 10,15 1,531 14 1,61
34°30* в.д. 1,73 1,27 5,82 6,35 2,64 1,60 8,65 268 11,0
р * 2,22 1,94 6,41 5,70 2,16 2,14 8,23 296 26,9
Таблица 1.5
Средние величины соотношений между ионами в ПмС и на
горизонте 0,5 м
то/в; К/б \Cal5 ;1уб ;б0</б ;Мо/К;Со%;С(!т
Черное море
ПВ 0,303 0,0114 0,0138 0,0376 0,5473 0,0775 26,37 0,366 7,03
ШС 0,301 0,0119 0,0139 0,0367 0,5450 0,0810 25,94 0,380 6,75
% отклонения -0,7 +4,3 +1,1 -2,3 +0,4 +4,5 -1,4 +3,8 -3,9
- Київ+380960830922