Александр Перельман - Биокосные системы Земли

Исследования Н. А. Шмельковой показали, что часто в местах повышенного содержания микроэлементов древняя кора обогащена гипсом и легкорастворимыми солями. Было доказано, что древняя кора через много десятков миллионов лет после своего образования подверглась процессам засоления. Геологические факты свидетельствуют, что в Казахстане влажный климат в неогене сменился засушливым и там, где 150 млн. лет назад были тропические леса, 10—15 млн. лет назад господствовала саванна, напоминающая современные ландшафты Нигера, Мали и других стран Африки. В неогеновых отложениях обнаружены остатки жираф, носорогов и прочих представителей фауны саванн. Таким образом, древнее засоление еще более древней коры выветривания привело к накоплению в ней молибдена и других микроэлементов. Следовательно, при геохимических поисках надо отличать засоленную кору выветривания от незасоленной.

Следы древнего засоления встречаются и в осадочных породах в виде огипсованных горизонтов, часто залегающих на глубине 10 м и более от поверхности. Это преимущественно остатки солончаков, которые существовали на равнинах Средней Азии и Казахстана сотни тысяч и миллионы лет назад. Изучение таких горизонтов особенно необходимо при орошении новых территорий. Ведь при орошении поверхностные воды вполне могут проникнуть на глубину 10 м и более. Там они растворят соли, которые в дальнейшем при испарении грунтовых вод поднимутся к поверхности и засолят почву. В результате орошение вместо пользы принесет большой вред. Поэтому в районах, намеченных к орошению, не только изучают современный почвенный покров, но и всю толщу рыхлых отложений на глубину в десятки метров. Необходимо выяснить, нет ли там ископаемых испарительных барьеров — древних аккумуляций солей, которые человек неосторожно через много лет может вовлечь в миграцию.

Сорбционные барьеры ( G ) возникают в тех местах биосферы, где воды соприкасаются с сорбентами — веществами, способными поглощать (сорбировать) из растворов растворенные газы, ионы и молекулы.

Геохимическое значение сорбции очень велико, так как в результате этих процессов химические элементы извлекаются из «недосыщенных вод», из которых не могут образоваться самостоятельные минералы данных элементов. Для некоторых редких элементов сорбция — почти единственный и самый важный механизм концентрации в биосфере. Например, редкий металл рубидий никогда не насыщает природные воды, и науке неизвестны собственные минералы рубидия. Но глины могут поглощать рубидий из вод, и в результате за геологическое время в глинах хотя и в слабой степени, но все же концентрируется этот металл. Сорбция глинами играет важную роль и в истории другого редкого щелочного металла, соседа рубидия по периодической системе, — цезия.

Помимо почв сорбционные барьеры очень характерны для глинистых илов океанов, морей, озер, для торфяных болот, водоносных горизонтов (на их контакте с водоупорными породами).

Нередко на одном и том же участке биосферы формируются барьеры различных типов, например сорбционный и кислородный. Мы уже рассказали о кислородном барьере, который был изучен в Бурятии. На нем из глеевых вод осаждались гидроокислы железа. Это аномалия А6 . Но гидроокислы железа — хорошие сорбенты для мышьяка, ванадия и других элементов. Поэтому здесь же образуется и сорбционный барьер, аномалия G6 . В целом на таких участках формируются совмещенные геохимические барьеры — кислородно-сорбционные и совмещенные аномалии А6 — G6 .

На участках окисляющихся сульфидных руд с характерными для них сернокислыми водами формируются сорбционные аномалии типа G1 с концентрациями меди, цинка, серебра и других металлов. Здесь в глинах иногда накапливается до 1% меди (по современным кондициям это медные руды), но каких-либо медных минералов обнаружить не удается. Аномалии G2 особенно характерны для таежных ландшафтов и влажных тропиков с их кислыми водами, a G3 и G4 — преимущественно для степей и пустынь. На дне морей и океанов преобладают G3 , но встречаются и G11 (например, в глубоких зонах Черного моря, где вода заражена сероводородом). В илах содовых озер развиты аномалии G4 . Понятно, что для каждого вида аномалии характерна сорбция определенной группы химических элементов, их парагенная ассоциация.

В последние годы обнаружена чрезвычайно интересная разновидность сорбционного барьера в рыхлых отложениях, перекрывающих рудные месторождения. Поиски таких «перекрытых руд» теперь приобретают особую важность, так как большинство месторождений, выходящих на поверхность, уже обнаружено. Вместе с тем под лёссом, морскими и речными глинами и другими осадочными породами на вполне доступной глубине залегает еще немало руд. Однако видимых признаков на земной поверхности такие месторождения не имеют.