Большая Советская Энциклопедия (ГЕ)

Геохимия литогенеза

Геохи'мия литогене'за, геохимия осадков, геохимия осадочных пород, раздел геохимии, изучающий химический состав и физико-химические процессы образования осадочных пород и руд, их эволюцию в истории Земли, закономерности распространённости, распределения и миграции элементов в осадочной оболочке и гидросфере. Г. л. тесно связана общим объектом исследования с литологией. При реконструкции геохимических процессов используются данные стратиграфии, геотектоники, палеогеографии и океанологии, а также и наблюдения над современными процессами выветривания, осадконакопления и данные экспериментального воспроизведения равновесных систем (карбонатных, фосфатных, солевых и др.) в качестве моделей процессов и реакций геологического прошлого, с внесением в них необходимых поправок на эволюционные изменения физико-химических условий осадочного породообразования. Г. л. изучает процессы, протекающие при относительно низких температурах и давлениях, ограниченных интервалом в пределах между значениями, характерными для земной поверхности и верхней границы области регионального метаморфизма.

Г. л. охватывает изучением все стадии осадочного породообразования (см. Литогенез), включая выветривание и мобилизацию исходных веществ в области денудации, их перенос реками в конечные водоёмы стока (внутриматериковые, морские и океанические), накопление в толще формирующихся осадков и последующее перераспределение в процессах диагенеза и эпигенеза. Ставит своей целью установление количественных соотношений различных форм переноса элементов в виде истинных и коллоидных растворов, комплексных соединений, механических взвесей, сорбций на глинистых и др. минералах, равно как и выявление количественных закономерностей пространственного распределения элементов в водной среде и в толще осадков. Ведущее значение в Г. л. имеют представления о равновесиях между газами атмосферы, ионным составом вод океана и донными осадками (алюмо-силикатные и карбонат-бикарбонатные равновесия), учение об осадочной дифференциации элементов и о зональном их распределении на площади бассейнов. В этой связи рассматривается проблема соотношения кларкового (рассеяние) и рудного (концентрация) процессов, решение которой представляет большой практический интерес при поисках скрытых рудных залежей.

Значение различных типов химических реакций в образовании осадочных рудных месторождений не одинаково на разных стадиях литогенеза. При формировании месторождений кор выветривания (бокситы, железные и никелевые руды) ведущая роль принадлежит реакциям окисления и гидролиза; в образовании месторождений солей — реакциям осаждения (кристаллизации) из истинных растворов (см. Галогенез); в образовании месторождений фосфоритов, самородной серы, железных, марганцевых и урановых руд — химико-биологическим процессам, сопровождаемым реакциями восстановления и диффузионного перераспределения веществ в поровых растворах.

Осадочное породо- и рудообразование и типы обусловливавших их химических реакций в значительной степени предопределялись физико-географическими условиями, существовавшими на земной поверхности в тот или иной период геологического времени, режимом тектонических движений в пределах данного региона, интенсивностью вулканической деятельности и многими др. факторами.

Г. л. использует геохимические индикаторы при реконструкции фациальных и климатических условий седиментации, в частности солёности вод древних бассейнов, их газового режима, глубины и температуры. Ими являются соотношения химически близких пар элементов и изотопные отношения кислорода, серы, углерода и др. Особое внимание уделяется изучению геохимии органического вещества, которое является не только источником горючих газов и нефтей, но и фактором, определяющим процессы восстановления и миграции поливалентных элементов, образования подвижных элементо-органических соединений и комплексов.

Г. л. имеет непосредственное отношение к проблеме геохимического баланса химических элементов во внешних оболочках Земли. Фундаментальной особенностью осадочных пород является отчётливо выраженное различие между их составом и средним составом пород «гранитной» оболочки, представлявшей собой главный источник осадочного материала в течение последних 2—3 млрд. лет земной истории. Различие заключается прежде всего в повышенном против баланса содержании в породах осадочной оболочки воды, углекислоты и органического углерода, а также S, Cl, F, В и др. «избыточных летучих». Другой важной особенностью осадочных пород является высокое содержание в них кальция, сдвиг отношения K/Na в пользу калия, более высокое отношение окисного железа к закисному, повышенное содержание сульфатной серы по сравнению с кристаллическими породами «гранитной» оболочки. Все эти свойства наиболее отчётливо выражены в платформенных осадках, т. к. они представляют собой продукты наиболее глубокого выветривания и резко выраженной поверхностной дифференциации. В отличие от них, геосинклинальные осадки испытывали менее интенсивные изменения (особенно пески) и их состав приближается к составу материнских пород. Малой дифференцированности состава осадков противостоят в геосинклинальных областях глубокие эпигенетические их преобразования, связанные с погружением реакционноспособных минералов в области повышенных температур и давлений.

Лит.: Страхов Н. М., Типы литогенеза и их эволюция в истории Земли, М., 1963; Геохимия литогенеза. Сб. ст., пер. с англ., М., 1963; Ронов А. Б., Общие тенденции в эволюции состава земной коры, океана и атмосферы, «Геохимия», 1964, № 8; Ронов А. Б. и Ярошевский А. А., Химическое строение земной коры, там же, 1967, № 11; Дегенс Э. Т., Геохимия осадочных образований, пер. с англ., М., 1967; Гаррелс Р. М. и Крайст Ч. Л., Растворы, минералы, равновесия, пер. с англ., М., 1968; Goldschmidt V. М., Geochemistry, Oxf., 1954.

А. Б. Ронов.