Факторы, контролирующие распределение элементов в ураноносных сланцах пермского бассейна Лодев (Эро, Франция) » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Факторы, контролирующие распределение элементов в ураноносных сланцах пермского бассейна Лодев (Эро, Франция)

21.07.2021

Введение


Геология. Пермский бассейн Лодев расположен в департаменте Эро в 50 км к северо-западу от Монпелье. Это самый южный из пермо-каменноугольных бассейнов (Родез, Сент-Африк, Лодев), представлявших единый пролив и расположенных вдоль западного края прогиба Кос, на южном окончании Центрального массива (фиг. 1). Эти межгорные структуры ориентированы в широтном направлении и выполнены озерными отложениями; за последнее время они явились объектом исследований, поскольку здесь известны многочисленные урановые аномалии, а также медное оруденение.

В настоящее время только бассейн Лодев имеет промышленное значение; его запасы оцениваются в 13 000 т урана. Проведенные в этих районах исследования позволяют говорить о том, что каменноугольно-пермские образования, включающие в себя стефанские, отенские и саксонские отложения, являются посторогенной формацией, на состав и распределение которой влияли природные условия, структурное положение и поздние эпейрогенические движения герцинского цоколя. В масштабе яруса можно рассматривать стефанское и отенское время как время эволюционной биостазии, которая постепенно вела от биостазии вестфальских гидрофитов" к саксонским типам. Нарушение равновесия, по-видимому, скорее связано с эволюпией рельефа (тектоникой), чем с климатическими изменениями. Однако в саксонское время отмечается небольшое усиление аридности сезонного тропического климата.
Факторы, контролирующие распределение элементов в ураноносных сланцах пермского бассейна Лодев (Эро, Франция)

Бассейн Лодев, детальное геологическое описание которого дано Гарриком, представляет собой моноклинальную структуру с мощностью отложений 2 000 м; из них 600 м приходится на отенские и 1400 м - на саксонские отложения, представленные фацией "красных песчаников". В данной работе нас интересуют только отенские отложения. Они залегают трансгрессивно; базальный горизонт конгломератов переходит в мощную толщу озерно-речных пелитов, более или менее алевритистых, часто с карбонатным цементом. В интервале первых 280 м эти пелиты представлены серыми доломитовыми разностями, выше, на протяжении следующих 120 м, они постепенно становятся все более красными (за счет гематита). Верхние 200 м разреза полностью сложены этими красными разностями, на которых залегают пестро окрашенные отложения саксонского яруса. Съемки и бурение, проведенные КАЭ Франции, позволили выделить в отенских отложениях маркирующие горизонты: маломощные (50-200 см), широко распространенные на площади, они являются прекрасными стратиграфическими реперами. Литология этих горизонтов идеально отвечает "отенскому типу слоев" (фиг. 2). Они отражают осадочный микроцикл, отвечая в низах ингрессивному этапу с его относительно более грубыми фациями, выше -периоду стабилизации, представленному тонкими озерными отложениями, и, наконец, - регрессивному этапу, характеризующемуся засоленностью и следами усыхания. Эти озерные фации, особенно ярко проявляющиеся в средней части разреза отенских отложений, придают осадконакоплению цикличный характер, очень близкий к каменноугольной озерной циклотеме.

В этой серии отложений только доломитовые и битуминозные листоватые сланцы, а также их разновидность, представленная более массивными доломитовыми породами (фиг. 2), образуют пласт в строгом смысле этого термина. Геохимические исследования, проведенные одновременно со стратиграфическими, показали, что, несмотря на многочисленные явления переотложения, уран приурочен к "отенским слоям", точнее, к доломитовым сланцам, в которых отмечается аномальное распределение урана, а также аномальные содержания Mo, Pb и т.д. Этим сланцам и посвящена настоящая работа.

Цель изучения и методы.
Если стратиформный характер залежи и ее литостратиграфический контроль являются очевидными в масштабе бассейна, то в более крупном плане не существует никакого критерия, способного объяснить аккумуляцию урана в определенных пластах. Поскольку генетический аспект этой проблемы практически не изучен, мы посвятим ему свои исследования, что подразумевает, учитывая стратиформный характер залежи, изучение в первую очередь вмещающих пород и реконструкцию среды осадконакопления.

Из скважин (район Мас-Алари, слои 1-10) было отобрано 100 образцов, при этом старались не брать образцы из зон, испытавших переотложение. Были проведены детальные петрографические, минералогические и геохимические исследования. Учитывая трудности в интерпретации, с которыми сталкивались предыдущие исследователи, а также трудности в применении классических методов исследования к данному материалу (тонкая зернистость, термодинамическое неравновесие и т.д.), мы попытались проанализировать структуру связей между многими переменными с помощью методов многомерного анализа.

Аналитические методы


Химические анализы. Все химические анализы проводились с помощью рентгеноспектрального флюоресцентного анализа (XRF), только органический углерод измерялся непосредственно по потерям при прокаливании при 135-500° С. Главные компоненты SiO2, TiO2, Al2O3 , Fe2O3 (общее), MgO, СаО, K2O, MnO анализировались путем сплавления проб с боратом лития и C добавлением лантана в качестве абсорбента. Так как в силикатных породах матричный эффект для Na и S незначителен, эти элементы можно определять путем непосредственного измерения в тонко измельченных пробах (т.е. без сплавления).

При определении малых содержаний элементов V, Ni, Cu, Zn, As, Y, Sr, Mo, Pb, U анализировались тонко измельченные пробы (без сплавления) и с введением теоретической поправки на матричный эффект. Этот метод, играющий большую роль в определении микроколичеств тяжелых элементов в легкой силикатной массе, основан на следующих положениях: а) постоянство относительной абсорбции главными элементами, составляющими основу проб; б) пропорциональная связь между первичной и вторичной абсорбцией при данных экспериментальных условиях. Этот метод позволяет рассчитать поправку при определении Ni по линиям К-серии и для Yb по линиям L-серии.

Линейная зависимость для всех этих методов позволяет осуществлять объективный контроль результатов по искусственным эталонам. Воспроизводимость, оцениваемая по повторным анализам (при 95%-ном доверительном уровне), характеризуется для главных элементов (за исключением Na) относительной ошибкой менее 5%. Относительная ошибка определений зависит от абсолютных содержаний элементов; при содержаниях элементов, близких к порогам чувствительности, ошибка достигает 50-100% и уменьшается до 5% при содержаниях несколько десятков частей на миллион. Точность определения главных элементов укладывается в доверительные интервалы статистической ошибки, полученные по международным эталонам, а для микроколичеств элементов составляет +10%.

Минералогические методы. Метод дифракции рентгеновских лучей ( XRD) использовался для подсчета содержаний кварца и альбита с поправкой на массовый коэффициент поглощения, дополнявшегося методом XRF, который применялся для определения микроколичеств элементов. Комбинирование этих двух методов химического анализа для определения главных, второстепенных и микроколичеств элементов с помощью рентгеновской флюоресценции XRF и количественного дифракционного рентгеновского метода является совершенно новой методикой. Немного методов могут соперничать с ними в отношении простоты и быстроты.

Содержание анкерита определялось путем окрашивания и термическим дифференциальным анализом (методом волюметрии). Общее количество глины оценивалось приблизительно следующим образом: 100% - (кварц + альбит + анкерит) = 2 глина. Ее определение проводилось на фракциях мельче 5 мкм, согласно классическим классификационным схемам.

Минеральный состав


В табл. 1 приведен средний состав, полученный по образцам с помощью вышеописанных методов; для сравнения даны средние составы обычных обломочных пород.

Специфической особенностью отенских сланцев является высокое содержание альбита, причем при микроскопическом изучении этих пород эта особенность не была обнаружена. Мелкий размер зерен альбита, его взаимоотношения с другими минералами, малое количество или отсутствие кварца, отсутствие калиевых полевых шпатов (тем более удивительное, что в тропических железистых почвах они сохраняются лучше, чем плагиоклазы) — все это говорит против обломочного происхождения альбита. Так как наличие каолина исключает возможность метаморфизма, встает гипотеза о новообразовании альбита in situ в озере. Об этом свидетельствует и наличие аутогенного анальцима и альбита в красных песчаниках близлежащих пермских бассейнов и бессточный режим отенского озера.

Детальное минералогическое изучение альбита, очень сложное из-за малых размеров его зерен (< 10 мкм), показало, что дифрактометрия дает по всем образцам совершенно одинаковую картину и что здесь мы имеем дело с чистым альбитом (отсутствие Ca и К проверялось микрозондом), низкотемпературным, но довольно не упорядоченным. Снимки, полученные с помощью камеры Гинье, показывают диффузные, расплывчатые, широкие линии, а также триклинность, равную Δ(θ)1 = 1,25 ± 0,05° 2θ, явно слишком высокую для чистого альбита, для которого соотношение Si - Al должно быть точным. Эти особенности не противоречат гипотезе новообразования альбита, и если аутигенный альбит в карбонатных породах (единственные породы, для которых имеются такие данные) является хорошо упорядоченным, это еще нельзя считать достоверным и, во всяком случае, экстраполяция здесь была бы слишком смелой, учитывая иную литологию и совершенно иные содержания.

Анкерит, самого различного габитуса, чаще всего представлен идиоморфными кристаллами (20-30 мкм), рассеянными в очень тонком глинисто-альбитовом цементе, что свидетельствует о его более раннем формировании.

Постоянно присутствует хорошо раскристализованный иллит, часто - каолин, редко - хлорит в виде ксеноморфных новообразованных пластинок. Органическое вещество, в тонко дисперсном состоянии, обусловливает цвет и часто подчеркивает напластование пород. Иногда происходит накопление органического вещества в некоторых горизонтах и образуются линзы и прожилки битумов.

Повсеместно распространены вкрапленники пирита и сфалерита, галенит встречается реже. Такое же количество пирита наблюдается в алевритистых прослоях. Микроскопические исследования и изучение на микрозонде показали, что в горизонтах, обогащенных органическим веществом, присутствуют сфалерит, леллингит, галенит, коффинит и уранинит, причем два последних минерала тесно связаны с битуминозными прослоями.

Название "сланец", или, точнее, "доломитовый или битуминозный сланец", можно считать удовлетворительным только на макроскопическом уровне. Петрографически эти породы являются алевритистыми глинами (более 50% 4 мкм-частиц), а по классификационному треугольнику алеврит - глина - карбонат - "доломитовым аргиллитом". Самое существенное, что выявило минералогическое изучение этих озерных отложений, следующее: смешанный характер пород (смесь минералов обломочного и

химического происхождения) и наличие процессов диагенеза (аутигенные минералы преобладают, и их образование связано с диагенетическими процессами). Эти особенности, о которых Николини неоднократно говорит, как о благоприятных металлогенических факторах, считаются типичными для замедленного осадконакопления.

Химический состав


Главные элементы. Как это уже можно было предвидеть по результатам минералогических исследований и по смешанному характеру этих отложений, их средний химический состав является довольно специфическим и не соответствует ни одному из классических типов пород (табл. 2). Явно видно их сходство со сланцами платформ, более богатыми карбонатным материалом, чем сланцы геосинклинальных областей; но по содержаниям Na они могут сопоставляться только с кислыми магматическими породами. Обеднение кремнеземом, в меньшей степени алюминием и железом и обогащение натрием, магнием и кальцием легко объяснить, если учитывать то, что Тарди называет "хроматографией ионов в природе". В период биостазии при климате сахельского типа кустарниковая саванна является плохим фильтром, и наиболее тонкие продукты выветривания (глины) вместе с мигрирующей фазой, представленной щелочными и щелочноземельными элементами, аккумулируются в бессточных озерах.

В табл. 2, кроме среднего арифметического (х), приведены значения медианы (х) и среднего квадратичного отклонения (s), величины которых говорят о том, что распределение главных элементов в осадочных породах не всегда соответствует нормальному закону. Действительно, если Si, Ti, Al , Na и К подчиняются нормальному закону (проверка проводилась с помощью критерия X2), то Ca, Mg и Fe, а также содержания анкерита распределены по логнормальному. Микросодержания Mn, S, Сорг также распределены по логнормальному закону (х < х').

Элементы в микроколичествах. Представляется нежелательным использовать, как это обычно практикуется, значение среднего арифметического из-за присущих ему искажений в качестве оценки центрального момента. Распределение содержаний этих элементов обладает большой дисперсией, имеет хорошо выраженную левостороннюю асимметрию и иногда подчиняется логнормальному закону, как, например, V, As, Sr, Pb. Следовательно, сравнение средних геометрических (за неимением медиан), которые проще рассчитать, дают картину, более близкую к реальности, и на них меньше влияют крайние значения.

Учитывая все эти замечания теоретического порядка, наиболее правильным представляется сравнение полученных данных со средними значениями по 800 анализам "черных сланцев", а не с другими группами пород, тем более что содержание Cорг (х =3,2%) в "черных сланцах" ближе всего к данным, полученным по изученным образцам (х =2,7%). Сравнение медиан (табл. 3) позволяет выделить среди этих элементов три группы: с пониженным содержанием - Cu; с нормальными содержаниями -V, Ni, Zn, Sr; с повышенными содержаниями - As, Y, Mo, Pb, U.

Дисперсии в первых двух группах гораздо меньше, чем в третьей. Что касается третьей группы, то сравнение с цифрами, которые Вайн и Туртелот называют минимальным коэффициентом обогащения ("minimum enrichment factor"), показывает, что 25% образцов для Y, 35% для Mo, 45% для Pb и 79% для U аномально обогащены этими металлами. Такая концентрация тяжелых металлов также рассматривается как критерий очень замедленного осадконакопления в восстановительной среде.

Анализ данных


Общие сведения. Аналитические данные составили большую количественную выборку (25 переменных х 80 образцов = 2000 данных). Ее объем и существующие внутри ее взаимосвязи делают обычный анализ практически невозможным или в большой степени фрагментарным. Для анализа структуры связей всеми переменными использовались первичные данные, корреляционный анализ (множественная и частная корреляции), метод главных компонентов и факторный анализ ( R -факторная модель). Чтобы избежать повторений, ниже приведены результаты только факторного анализа, тем более что этот метод дает самые интересные результаты в сжатой форме и легко поддающиеся интерпретации.

Факторный анализ. Факторный анализ был предложен психологами в начале века, затем его усовершенствовали математики, а в послевоенное время он быстро распространился на другие области науки. В геологии он начал применяться гораздо позднее, но в наше время он широко используется для интерпретации аналитических данных по минералогии, по древним и молодым отложениям, при геохимических поисках и т.д.

Из многочисленных работ, затрагивающих теоретические аспекты анализа, мы будем обращаться к работе Хармэна и к обзорной работе Каттеля о сущности факторного анализа и его применении, а также к работам Спенсера по использованию факторного анализа в геохимии.

Основная цель факторного анализа - объяснить наблюдаемые связи между большим количеством переменных некими более простыми и, главное, более общими закономерностями. Это цель всякого научного исследования, а в факторном анализе ей соответствует поиск небольшого количества гипотетических переменных (факторов), которые позволили бы обнаружить связанные с ними закономерности более низкого порядка среди наблюдаемых данных. Интерпретация факторов дает возможность попытаться объяснить эти закономерности; в других случаях, когда ситуация неизвестна, факторный анализ может служить исследовательским методом создания гипотезы.

Вернемся к осадочным породам: распределение элементов в них характеризуется наличием геохимически когерентных групп, т.е. групп таких элементов, которые в данных условиях ведут себя одинаково (ковариантны). На распределение и природу этих естественных групп влияют такие факторы, как скорость осадконакопления, диагенетические процессы, удаленность от береговой линии, величина pH и т.д.

Факторный анализ позволяет установить эти группы когерентных элементов, или факторы и оценить влияние их на каждый отдельный образец или оценить вес фактора (множество R). Имея такие данные и зная вес каждого элемента в этих группах или нагрузку, можно уже высказывать предположения об основных факторах, влияющих на распределение элементов.

По ряду причин (они были детально проанализированы, но здесь их слишком долго излагать) использовался метод, называемый "открытым", или "методом факторов общих и специальных", а не прямой метод, используемый обычно в геохимии. Мы считаем, что, несмотря на свои многочисленные преимущества, прямой метод вносит фоновый шум, необоснованно выделяя отдельные факторы и мешая интерпретации. Квадрат коэффициентов множественной корреляции послужил основой для оценки общности и матрицы главных компонент, полученной в результате диагонального преобразования матрицы коэффициентов корреляции.

Ортогональное решение (модель предполагает некоррелированные факторы) было получено путем вращения, согласно аналитическому критерию "варимакс". Этот критерий стремится максимизировать нулевые и более высокие значения нагрузки и делает интерпретацию факторов гораздо более легкой, потому что остается мало переменных со значимой нагрузкой.

Сущность природных явлений такова, что ортогональная модель маловероятна: опыт показывает, что для природы закономерны косоугольные факторы. Неортогональное вращение осуществлялось согласно критерию "промакс" для различных значений параметра наклона (Кмин). Конечным решением будет такое, при котором рост Кмин дает только слабое увеличение наклона. Были рассчитаны веса факторов.

Сам комплекс операций, выполняемых оператором (использовалась довольно сильно измененная программа Кэмерона), не представляет интереса для исследователя. Он приводит к самому важному этапу факторного анализа - к интерпретации. Эго индуктивная задача, требующая глубокого знания анализируемого материала.

Результаты факторного анализа


При факторном анализе не использовались. минералогические данные, но, как мы увидим ниже, благодаря наличию корреляции со значением факторов они позволяют проверять интерпретацию. Так было сделано по двум причинам: 1) невысокая точность их замеров может привести к большой дисперсии; 2) минералогические данные дают постоянную сумму при небольшом числе слагаемых (4 переменных), что может привести к ложной корреляции. Для химического состава это несущественно. Наличие ошибок, вызванных этой причиной, исследовалось частной корреляцией. Для всех данных, распределение которых не соответствовало нормальному закону, было проведено логарифмическое преобразование.

Восемь общих факторов определяют 79% изменчивости первичных данных и свидетельствуют о значительных корреляционных связях между 21 элементом в отенских сланцах. Ортогональное решение, приводимое в табл. 4, оценивает нагрузки, роль фактора в общей изменчивости и общность. Последнее определяет не только часть изменчивости каждого элемента, обусловленной факторами, но» что гораздо важнее, и часть изменчивости, отражающей только взаимную корреляцию.

Повышенное значение общности свидетельствует о том, что распределение элементов в этих озерных отложениях не испытывало существенных случайных изменений. На фиг. 3 приведена схема неортогонального решения, а в табл. 5 - корреляция между соответствующими факторами (косинус угла между ними). Эта схема, более наглядная, чем цифры, служит основой для интерпретации. Факторы показаны в прямоугольной системе, где по оси ординат откладывается оценка их участия в изменчивости (т.е. их значение), а по оси абсцисс (корреляционной оси) - вес каждой переменной в каждом факторе. Ясно видны ковариантные группы. Значимыми считались только те величины, которые в два раза превышают стандартную ошибку для нагрузок.

Сопоставление табл. 4 с фиг. 3 показывает, что переход от одной модели к другой уничтожает некоторые слабые корреляционные связи, усиливает наиболее прочные, что и необходимо при поиске простой структуры.

Из восьми факторов, "объясняющих" распределение элементов в сланце, семь определяются надежно, последний же, вероятно, малозначителен.

Фактор I "диагенез сульфидов в восстановительной среде" Статистически наиболее важный, этот фактор имеет высокие нагрузки по ряду элементов, тесно связанных между собой (Mo, Pb, As, S), а также по U, стоящему несколько отдельно, далее по Cu и, наконец, по Zn на грани значимости. Так как квадрат нагрузок показывает часть изменчивости элемента, которая объясняется фактором, видно, что первая группа полностью объясняется фактором 1. В ортогональной модели (неортогональная модель не позволяет делать такие расчеты), например, для Mo фактор 1 составляет (0,85) = 0,72, т.е 72% общей изменчивости, или при сравнении со всей общностью -90% своих взаимных корреляционных связей (0,72/0,79 = 0,90).

За исключением урана, все эти элементы халькофильные, их ионные содержания обычно очень невелики; хорошо известна их способность легко переходить в сульфиды и давать концентрации в среде, характерной для образования черных сланцев. В многочисленных работах, посвященных осадочному образованию сульфидов тяжелых металлов в древних и молодых отложениях, говорится о том, что восстановление сульфатов при участии бактерий до H2S является основным процессом, обусловливающим связывание этих металлов на этапе раннего диагенеза. В работе Рикарда на математической модели доказывается, что серы, образующейся в восстановительной среде с помощью бактерий, вполне достаточно, чтобы дать довольно большие содержания сульфидов металлов. Образованию способствуют: а) большие содержания разлагающегося органического вещества (расчеты показывают, что необходим 1% Сорг на 1% фиксируемого металла); медленное осадкокакопление в спокойной среде (с сохранением дефицита кислорода). Поскольку такие условия часто встречаются в природе, образование сульфидов контролируется в основном содержанием металлов.

Эти наблюдения позволяют идентифицировать фактор 1 с процессами диагенеза сульфидов в восстановительной среде. Ho если концентрация металлов сингенетическая, ее минералогическое выражение в виде сульфидов отвечает уже диагенетическому процессу. Справедливость этой гипотезы косвенным образом подтверждается наличием четкой корреляции (r = 0,41) с фактором 6, отвечающим накоплению органического вещества. Это обусловливается не только энергетическими условиями, характерными для процессов восстановления, которые осуществляются при участии бактерий; для процессов накопления, образования сложных соединений.

Фактор 2 "движение поверхностных вод". Этот фактор противопоставляет кремнезем ряду элементов с положительными нагрузками, которые входят в анкерит ( Ca , Mg , Fe , Mn ). Последние работы о неорганическом образовании и диагенезе карбонатов Ca - Mg в озерных условиях объясняют образование анкерита, учитывая его первичный характер, ранними диагенетическими изменениями магнийсодержащего кальцита, накапливающегося в озерах в результате совместного действия испарения, повышенной температуры и увеличения pH, обусловленного фотосинтезом фитопланктона. Молекулярное соотношение Mg/Ca является важным фактором, контролирующим и образование первичных осадков с соотношением 2 < Mg/Cd < 12 и их пре образование в доломит (7 < Mg/Ca < 15). Эти соотношения не обязательно предполагают повышенную жесткость воды, вполне вероятно, что поверхностные воды озера были относительно мягкими, с бикарбонатами Ca-Mg или Na с pH, приблизительно равным 8, в результате буферного действия Ca и Mg.

Замещение в доломитах большой части магния железом и марганцем может объясняться мобилизацией этих двух катионов в очень восстановительной среде поровых вод в сапропелях. Более низкая способность к гидратации, чем у магния, позволяет им легко входить в кристаллическую решетку.

Ряд наблюдений показывает, что для доломитизации благоприятна среда с повышенной жесткостью, богатая органическим веществом, восстановительная, с повышенным pH - все это рисует картину глубинной части озера.

Четкая корреляция между содержанием анкерита и значениями фактора 2 (фиг. 4) показывает, что этот фактор отражает обратную связь между карбонатной частью и силикатной, играющей роль разжижителя. Однако, если предположить (мы увидим ниже почему), что альбит образуется за счет обломочных глин, эта связь отражает существование как периодов спокойных, благоприятных для накопления карбонатов, так и периодов с большей активностью, благоприятных для привноса обломочного материала (вероятно, речного). Чередование сухих и влажных периодов (сезонный тропический климат), по-видимому, обусловливает эту смену и объясняет то, что сланцы иногда имеют облик варвов.

Фактор 3 "Накопление диоктаэдрических глин". Группа элементов с высокими нагрузками (V, Y, K2O) отражает процесс преобразования в иллит сильно выветрелого и гидратированного материала, поступающего из тропических железистых почв. И если в жестких водах озера легко осуществляется регенерация наименее разрушенного слюдистого материала, то в этом факторе большую роль играют более поздние диагенетические процессы, изменяющие все глины в сторону иллита. Четкая корреляция с фактором 5 подтверждает значение жесткости среды.

Несмотря на то что содержания урана достигают нескольких тысяч частей на миллион, в большинстве случаев в сланцах не видно минералов урана (применялась микроскопия, авторадиография, микрозонд). Гипотеза об органо-металлических связях, выдвинутая на основании весьма шатких аргументов, полностью отвергается результатами факторного анализа. В фактор 6 (органическая деятельность) не входит уран, что исключает возможность биогенной концентрации, тогда как его участие в факторе 3 говорит об его сорбции глинами. Экспериментальные работы подтверждают возможность этого процесса; по-видимому, происходит перенос коллоидных продуктов, получившихся в результате гидролиза сложных карбонатов уранила, одновременно с наиболее разрушенными, очень тонкими и активными глинами.

Фактор 4 "унаследованные глины". Этот фактор с нагрузками по TiO2, Al2O3, K2O отвечает наличию обломочных глин, получившихся в результате выветривания герцинских образований, которые, судя по обилию каолина, подверглись интенсивной моносиалицитизации. Связь с фактором 6, чисто механическая, хорошо известна литологам, а противоположность фактору 2 логически понятна, так как в спокойные периоды привнос обломочного материала сводится к минимуму.

Фактор 5 "щелочность". Этот фактор с высокой нагрузкой для Na2O и с гораздо более низкой для Al2O3 несомненно, связан с новообразованиями альбита.

Натрий, освободившийся в результате гидролиза, вследствие своей высокой подвижности переносится дренирующими водами и накапливается в бессточном озере, создавая в нем повышенную щелочность. Согласно литературным данным, если в подобной обстановке происходит новообразование щелочных минералов, то образуются безалюминиевые силикаты или цеолиты, но никак не альбит, особенно в таких больших количествах. Поскольку он устойчив при условиях нормальных температуры и давления, для его образования требуется повышенное соотношение [Na+]/[H+], что было подтверждено экспериментальными работами Грегора, который синтезировал альбит из иллита при соотношениях, превышающих 10в8.

Только химическая зональность озера с мощным слоем карбонатных щелочных вод обеспечивает условия, необходимые для генезиса альбита и согласующиеся с вышеописанной моделью. Такая зональность, довольно частая в полуаридных озерах, гораздо устойчивее простой температурной зональности, и ее влияние на образование минералов осадочных пород гораздо сильнее (постоянное присутствие альбита). Эти рассолы с высоким содержанием Na+ , HCO- и CO32-, образовавшиеся в результате испарения вод, пришедших преимущественно с кристаллических пород, характеризуются повышенной щелочностью (9 < рН < 11), что благоприятно для высокой концентрации растворенного кремнезема и для формирования цеолитов с невысоким отношением Si/Al, близких к альбиту.

В этих довольно специфических условиях альбит мог образоваться непосредственно путем гидролиза глин; подобная гипотеза уже предлагалась для объяснения педогенетического новообразования анальцима и морденита.

Фактор 6 "органическая деятельность". Этот фактор имеет нагрузки для Сорг и на границе значимости для Cu.

Петрографические и химические свойства органического вещества и небольшое количество растительных остатков свидетельствуют о его автохтонном происхождении за счет многочисленных организмов, и особенно микроорганизмов (планктона), населявших озеро. Его количество свидетельствует об активной жизнедеятельности и о механизме сохранения (в анаэробных условиях озерных вод). Поведение Ni, в значительной степени контролируемое этим фактором, обусловлено биогенной концентрацией (возможно, планктоном.).

Фактор 7 "диагенетическал миграция сульфидов". Этот фактор с высокой нагрузкой для Zn и более низкими для Fe , Sr и S удалось идентифицировать только после специального изучения образцов с высокими значениями фактора.

Он характеризуется образованием преимущественно пирита и в меньшей степени сфалерита в алевритистых горизонтах. Это наблюдение подтверждается достаточно четкой корреляцией между содержанием кварца и значениями фактора 7 (фиг. 5), а также сильной отрицательной связью с факторами 5 и 3, характеризующими медленное осадконакопление. Этот процесс (похожий на теоретически разобранный Бернером) диффузии бактериогенного сероводорода из горизонтов, обогащенных органическим веществом, в алевритистые горизонты с повышенными концентрациями Fe и Zn отражает это явление, представляющее частный случай фактора 1.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: