Биокосные системы Земли

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.

Советские геохимики С. П. Албул, Л. В. Антропова, Г. Ф. Ларионов, Ю. Е. Сает и др. доказали, что во многих рудных провинциях СССР в почвах над перекрытыми месторождениями существуют геохимические аномалии меди, свинца, никеля и других рудных элементов. Эти аномалии обнаруживаются только с помощью различных вытяжек (уксуснокислых, содовых и др.), и интенсивность их очень мала. Все же они отчетливо выделяются, и, следовательно, рудное тело посылает нам сигнал о своем существовании через десятки метров перекрывающих глин. Аномалии, несомненно, имеют сорбционную природу, они чаще всего относятся к типу G3. Как они образовались, пока остается загадкой. Можно только предполагать, что от рудного тела медленно, в течение целых геологических периодов осуществляется миграция рудных элементов к земной поверхности вместе с поровыми растворами или же диффузионным путем. Однако непонимание природы явления не исключает возможности его практического использования (природа электричества тоже была понята позже изобретения динамо-машины). Сейчас в практику внедряется новый метод геохимических поисков перекрытых месторождений на основе определения рудных элементов в вытяжках из почв и глин.

Термодинамические барьеры (Н) — так автором названы участки концентрации химических элементов в местах резкого изменения температуры или давления. Наиболее изучены явления понижения давления в водах, богатых углекислым газом и ионом HCO₃^-.

Углекислые подземные воды широко распространены не только в биосфере, но и в земной коре в целом; часто они имеют высокую температуру, в них легко растворяются многие металлы, образующие бикарбонаты (известные только в растворе): Ca(HCO₃)₂, Fe(HCO₃)₂, Pb(HCO₃)₂ и т. д. Точнее, надо сказать, что в воде находятся ионы металлов и HCO₃^-, например: Са²⁺ + HCO₃^-и т. д. При выходе таких вод на поверхность давление CO₂ понижается, бикарбонаты переходят в труднорастворимые карбонаты. В результате на этом термодинамическом барьере происходит осаждение карбонатов:

Так образуются многие концентрации известковых туфов (травертинов). Например, к югу от Ленинграда расположено плато, сложенное известняками. Подземные воды в известняках насыщены бикарбонатом кальция, а в местах их выхода на поверхность отлагаются известковые туфы. Аналогичные явления известны во многих районах. Это преимущественно аномалии типа Н3 и Н7.

Местами на H-барьере накапливаются грандиозные массы известняков. Всем, посещавшим Пятигорск, хорошо известна Горячая гора, на склонах которой и в наши дни выходят горячие углекислые сероводородные источники. Известняки, слагающие Горячую гору, отложились за геологическое время на термодинамическом барьере. Это тип H11.

Интересный пример аномалии, сформировавшейся на термодинамическом барьере (Н3), изучила Л. Д. Кудерина на полиметаллическом месторождении Жайрем в Центральном Казахстане. Рудные тела здесь приурочены к палеозойским отложениям и перекрыты толщей кайнозойских глин и песков. Глины разбиты разломами, в которых наблюдаются повышенные концентрации свинца и марганца. Кудерина предположила, что при образовании разломов по ним поднимались гидрокарбонатные воды, содержащие РЬ(HCO₃)₂ и Mn(HCO₃)₂. Высокое содержание CO₂ в водах связано с окислением сульфидных руд на глубине и взаимодействием образующейся H₂SO₄ с вмещающими известняками: CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂O + CO₂. В приповерхностной части разломов давление углекислого газа понижалось, карбонатное равновесие нарушалось, что и приводило к осаждению на термодинамическом барьере свинца и марганца (повышенное содержание марганца характерно для руд).