Факультет

Студентам

Посетителям

Аккумуляция карбонатов кальция, магния и аморфной кремнекислоты

Осаждение из растворов извести очень многими гнилостными бактериями, актиномицетами, плесневыми грибами, водорослями осуществляется разными путями.

1. Из кальциевых солей органических кислот за счет разложения органической составляющей. Бактерии, отлагающие известь, живут везде, где есть органическое вещество, но выполнять эту функцию они могут лишь там, где мало растворенной углекислоты и СаСО3 не переходит в Са(НСО3)2. В тропических теплых водах растворенной углекислоты меньше, чем в холодных, поэтому процесс бактериального осаждения коллоидального карбоната кальция особенно интенсивно идет в мелководных теплых бассейнах-лагунах, заливах тропических морей, в теплых, богатых органикой, озерах. Осаждение из растворов кремнекислоты сапрофитными бактериями из кремнеорганических соединений часто происходит одновременно с осаждением извести, причем действуют, по-видимому, одни и те же микроорганизмы, но поскольку растворимость SiO2 не зависит от содержания СО2 в воде, то и диапазон условий бактериального осаждения для аморфного кремнезема более широкий, чем для извести.

2. За счет кальциевых солей неорганических кислот, например сульфата кальция; при обменных реакциях с углекислым аммонием, образующимся при окислении белков гнилостными бактериями. Этот процесс широко распространен на дне солоноводных водоемов при гниении поступающих из водной толщи органических остатков, особенно трупов животных; в результате идет обызвесткование донных осадков.

3. За счет сульфатредукции в присутствии органических веществ при восстановлении серы гипса с образованием CaS; сульфид кальция вступает в реакцию с растворенной в воде углекислотой, образуется карбонат; при удалении сероводорода реакция идет в сторону накопления СаСО3; с этим процессом связано замещение гипсовых кепроков над соляными куполами карбонатом кальция. Подобным же путем благодаря сульфатредукции обогащаются известью донные отложения солоноводных водоемов.

4. При выделении углекислоты в процессе дыхания и брожения и взаимодействия ее с сульфатами и хлоридами Са и Mg, находящимися в растворе, может идти осаждение кальцита и доломита.

5. При нарушении карбонатного р1авновесия в растворе из-за поглощения углекислоты фотосинтезирующими микроорганизмами — зелеными и синезелеными водорослями; их клетки и колонии инкрустируются кальцитом в результате перехода находившегося в растворе бикарбоната кальция в карбонат.

Так, в колониях зеленых и синезеленых водорослей, поселяющихся на поверхности скальных пород в высокогорьях центрального Тянь-Шаня, появляются обильные и разнообразные новообразования кальцита, инкрустирующего клетки водорослей и образующего чехлики вокруг нитчатых форм.

Новообразования кальцита на поверхности планктонных одноклеточных и многоклеточных водорослей весьма обычны в озерах, а их отмирание дает начало образованию известковистых осадков. Ряд исследователей, по данным Н. В. Кордэ (1960), связывают начало осаждения кальцита в горных ледниковых и подгорных озерах с потеплением климата и развитием фитопланктона (Женевское, Цюрихское озера и др.).

Накопление биогенного кремнезема на поверхности выветривающихся массивно-кристаллических пород, в верхних горизонтах почв и в водоемах суши связано преимущественно с прямым поглощением кремнезема низшими и высшими растениями. Там, где высшие растения отсутствуют, например в областях современного оледенения, роль низших организмов (диатомовых водорослей, пресноводных микроскопических губок) в накоплении аморфного кремнезема в продуктах выветривания становится достаточно заметной. Многочисленные кремневые скелеты диатомей накапливаются в трещинах и углублениях скал, на поверхности снега и льда.

Значительны накопления аморфного кремнезема во многих пресноводных озерах в виде диатомовых илов (или диатомитов). Массовое развитие диатомовых водорослей происходит при постоянном притоке в водоем вод, содержащих кремнезем и биогенные элементы — нитраты, фосфаты. Наличие в осадках диатомита указывает на проточный характер водоема или усиленный подток вод с суши (Кордэ, 1960). Диатомеи нуждаются в хорошем минеральном питании, относятся отрицательно к наличию в воде органического вещества, в частности гуминовых кислот. Массовое развитие диатомей в озерах отвечает плювиальным периодам, с которыми связана проточность и лучшая аэрация водоемов. Содержание аморфного кремнезема в диатомитовых илах озер лесостепной зоны составляет от 12—15 до 25—28% от сухого вещества (оз. Боровое, Чебачье, Светлое, Кокчетавской области). Кремнеземистый диатомовый ил откладывается в настоящее время в озерах Ильмень, Онежском, Ладожском, Ханка, Байкал, в последнем количество SiO2 достигает почти 62%, в осадке преобладают скелеты диатомей. Мощность диатомовых озерных илов часто измеряется метрами.

В океанах биогенные осадки состоят более чем на 50% из карбонатного или кремнистого материала и отличаются от терригенных рядом особенностей (Лисицын, 1978). Их образование целиком обеспечивается растворенными солями, поступающими с суши. Ассимиляция этих солей организмами может происходить не обязательно вблизи мест их поступления, а там, где среда (свет, температура, давление и др.) обеспечивает развитие жизни. В пелагической седиментации участвуют главным образом планктонные организмы, обитающие в слое фотосинтеза, на шельфе — в основном бентос.

Развитие фитопланктона контролируется распределением света и поступлением питательных веществ. На основании определения первичной продукции фитопланктона по 14С и распределения клеток фитопланктона выделяются главные продуктивные пояса океанов и морей, пространственно совпадающие с климатическими и ландшафтными зонами суши. В полярных ледовых зонах продукция ничтожна, она лимитирована нехваткой света и ледовым покровом, в аридных областях ее также мало: вследствие сильного испарения воды создается галоклин, препятствующий поступлению в зону фотосинтеза глубинных, богатых биогенами вод. Оптимальные условия для развития планктона в океане приурочены к гумидным умеренно теплым областям. Поскольку основная масса первичной продукции Мирового океана обеспечивается диатомовыми водорослями (более 70%), то интенсивное накопление кремневых биогенных осадков происходит именно в зонах развития фитопланктона, здесь обнаружено максимальное количество аморфного кремнезема, находящегося во взвесях, представляющих панцири диатомей.

Большая часть карбонатных планктонных организмов (фораминиферы) относится к зоопланктону, который существует за счет фитопланктона, поэтому распространение тех и других совпадает. Продукция зоопланктона примерно на порядок ниже, чем фитопланктона. Гетеротрофы — кокколитофориды — занимают промежуточное положение между двумя этими основными группами организмов, но все же они ближе к высокопродуктивным. В вертикальном разрезе главная область биогенной ассимиляции СаСО3 и SiO2 отделена от области седиментации водной толщей 4—6 км и более. По мере отмирания и опускания на дно происходит частичное, а иногда и полное растворение скелетов организмов с возвратом Si и Са в новый биогенный цикл. Однако часть их достигает дна и участвует в образовании донных осадков.

Так как состав океанской воды длительное время сохраняется неизменным, предполагается, что поступление с континентов Са(НСO3)2 и кремнезема уравновешивается их биогенной седиментацией. Общее количество осаждающегося СаСO3 составляет 1361 млн. т, а аморфного кремнезема — 452 млн. т, втрое меньше. Средняя скорость карбонатонакопления — 0,37 г/см2/ 1000 лет (С), а кремненакопления соответственно меньше — 0,12 С. Суммарная биогенная концентрация СаСО3 и кремнезема равна 0,49 С. Для высокопродуктивных районов Мирового океана эти показатели значительно выше средних, в некоторых районах Атлантического и Тихого океанов накопление СаСО3 составляет 2—4 С, а кремнезема 0,5—0,6 С.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: