Геохимия осадков

дне водоёмов или на суше.
По генезису выделяют: обломочные, биогенные и

хемогенные осадки. Осадки разного генезиса отличаются составом основных компонентов, в частности, обломочные осадки содержат нерастворимые продукты выветривания, биогенные осадки органические остатки животных и растений, хемогенные осадки кристаллы минералов.
В составе осадков разного генезиса в качестве компонен-тов присутствуют: живое вещество, продукты минерализа-ции живого вещества и поровая вода.
Ил – это природное тело, аналогичное почве, где гидросфера занимает место атмосферы.
Сущность илообразования заключается в разложении органи-ческих веществ, в окислительно-восстановительных реакциях.

и не имеют «материнской породы». Характерно их постоянное увлажнение. В

образовании илов не принимают участие высшие растения.

1. Осадки, илы окислительного ряда образуются в океанах, морях, озерах и реках, где господствуют кислородные воды, создаются условия для перемешивания вод. В пределах горизонта интенсивно мигрируют в форме комплексных ионов U, V, Mo, Cr и др. На окислительном барьере концентрируются гидроксиды Fe, Mn, придающие осадкам жёлтую, бурую, красную, чёрную окраску.
2. Осадки, илы глеевого ряда характерны для озер районов влажного климата, в которых разлагается много органичес-кого вещества, сульфатов в водах мало, кислая среда. Fe3+, Mn4+ восстанавливаются и осадки приобретают сизую, зеленоватую, охристо-сизую окраску. При нехватке О2 замедляется разложение органических веществ образуется сапропель. На кислом барьере концентрируется Si в форме халцедона, опала.

озерах степей и пустынь, где преобладают суль-фатные воды, развивается десульфуризация

под действием бактерий, продуцируется H2S. На сероводородном барьере в слабощелочной среде образуются сульфиды железа. На щелочном барьере образуются карбонаты Ca2+, Mg2+, Fe2+, в виде цемента или конкреций. Илы имеют серый, чёрный, синеватый цвет.
Биогенная миграция связана с деятельностью бактерий.
Механическая миграция обусловлена гидродинамическими условиями над осадком и характерна для прибрежных песков, зоны волнений.
Физико-химическая миграция обусловлена изменением параметров среды миграции Eh,pH.
Процесс превращения осадка, ила в осадочную породу называют диагенезом. Концентрация элементов в осадках, илах происходит из бассейна с последующим перераспреде-лением в диагенезе.

система породного уровня, компонентами которой являются коллектор со свободной гравитационной

водой и прилегающие к коллектору водоупоры.

соединения, мигрируют в водных растворах в ионной форме. В зоне

гипергенеза распространены шесть ионов: Ca2+, Na+, Mg2+, HCO3-, SO42-, Cl-. При повышении температуры ведущее значение приобретают другие ионы, например F-.
2. Растворённое органическое вещество (РОВ). Продукты микробиологического разложения растительных и животных организмов – гумусовое вещество. Различные углеводороды и их производные – РОВ нефтяного ряда.
3. Растворённые газы атмосферного (О2, N2), гипергенного (СО2, H2S, CН4), вулканогенного(СО2, H2S, CO) др. генезиса, опреде-ляющие гидрохимическую систему природных вод, с окислительной и восстановительной обстановками.
4. Коллоидные частицы Fe, Al, Mn, Zr, Mo и др. элементов.

геохимические параметры среды миграции в водоносных горизонтах (Eh, pH), состав

водных мигрантов, растворяющую и агрессивную способность.

Типы водных растворов по Eh:
1. Кислородных вод с окислительной обстановкой – присут-ствие свободного О2. Многие элементы имеют высокие степени окисления – Fe3+, Cu2+, S6+ и т.д.
2. Сероводородных вод с H2S, HS-, S2-. Железо и др. металлы не мигрируют, образуют труднорастворимые сульфиды (например, в зоне вторичного обогащения кор выветривания).
3. Глеевых вод с CH4, растворённым органическим веществом. Легко мигрируют многие металлы в форме органических комплексов – хелатов, когда молекула органического вещества захватывает неорганический ион.

Среда миграции обусловлена окислением пирита и др. дисульфидов, приводящем к

образо-ванию серной кислоты. Легко мигрируют многие металлы.
2. Слабокислые воды 33. Нейтральные и слабощелочные воды с 6,54. Сильнощелочные воды с рН>8,5. Среда миграции обуслов-лена присутствием соды (NaHCO3, реже Na2CO3). Легко миг-рируют кремнезём, гуматы, Al, Mo.

– выщелачивание. Основной каркас породы сохраняется, порода обогащается менее подвижными

элементами и минералами (кварцем, каолинитом и др.).

Температура вод определяет условия миграции и формы нахождения элементов в водных растворах, скорость химических реакций. Например, при температуре 00 С нейтральной среде будет соответствовать pH=8,0, при 1000 С - pH=6,12, при 4000 С - pH=5,5.
Группы вод по температуре:
1. Холодные и слаботермальные верхней части земной коры (зона гипергенеза) до 400 С, в которых возможна энергичная бактериальная деятельность.
2. Горячие и умеренно перегретые - 40-2000 С.
3. Сильноперегретые - 200-3750 С.
4. Флюидные – выше 3750 С.

г/л практически не насыщены минеральными соединениями, поэтому из них не

осаждаются соли. Обладают высокой растворяющей способностью.
2. Пресные воды 0,1< М < 1 г/л многие грунтовые, пластовые и трещинные воды, также обладающие повышенной раство-ряющей способностью.
3. Солоноватые воды 1< М < 3 г/л насыщены CaCO3, MgCO3, частично CaSO4. Растворяющая способность вод ослаблена, при небольшом повышении концентрации осаждаются труднорастворимые соли, приводящие к карбонатизации и огипсованию почв, пород.
4. Солёные воды 3< М < 36 г/л. К ним относятся океанические, многие поверхностные и подземные воды материков.
5. Рассолы М > 36 г/л. Они характерны для солёных озёр, глубо-ких горизонтов пластовых, трещинных вод. Растворяющая способность солёных вод и рассолов ограничена.

мере ослабления интенсивности водообмена закономерно меняется состав подземных вод, формируется

вертикальная гидрогеохимическая зональность.

Зона интенсивного водообмена, где подземный сток тесно связан с поверхностным. Водообмен осуществляется в сред-нем за 330 лет. Мощность зоны до 500 м, в горных районах более 1000 м. В районах влажного климата воды пресные, в аридных солоноватые и солёные. Воды содержат растворён-ный кислород, что определяет окислительную обстановку.
Зона замедленного водообмена, осуществляемого за десятки и сотни тысяч лет. Воды более минерализованные и нагре-тые, выщелачивают растворимые компоненты из горных пород. Воды не содержат кислород, обогащены CH4, CO2, H2S, характеризуются восстановительными условиями.
Зона весьма замедленного водообмена, осуществляемого за миллионы лет. Горячие, сильноминерализованные (до рассо-лов) воды с восстановительной средой.

который зависит от климатических условий и глубины залегания водоносного горизонта.

аэробных бактерий, энергично окисляющих органические вещества, жёлтый или рыжий цвет

пород, обусловленный плёнками гидроксидов железа на частицах пород.

В.Г. сильнокислого класса. Образующаяся при окислении FeS2 серная кислота нейтрализуется за счёт катионного обмена с вмещающими породами (H+-Ca2+) с образованием каолинита, алунита (Al), сульфатов Fe (ярозит), Pb (англезит),Cu (халькантит).Бактерии в 100 раз увеличивают скорость окисления сульфидов.
В.Г. кислого класса могут формироваться до глубин 100 м и более. Вынос катионов, гидратация, образование г/о Fe.
В.Г. нейтрального и щелочного класса.
Кальциевый подкласс связан с миграцией HCO3- - Ca2+ вод невы-сокой минерализации. Легко мигрируют Sr, U, Mg, Na, S, Al, Fe. Растворение карбонатов приводит к развитию карста.

Na, B, Sr, местами U,I. Низкая миграция Fe, Al, Cu,

Ti. В результате выноса солей формируется соляной карст.

В.Г. содового класса содержат щелочные HCO3- - Na+ воды с М=0,5-5 г/л, pH=8,5-11. Легко растворяются и мигрируют SiO2, Mo, V, Se, U, Al в форме (AlO2-), Cr (CrO42-), гумус. При понижении pH Al и Cr осаждаются вместе с кремнезёмом.
Водоносные горизонты глеевого ряда. Глеевые воды могут быть пресными HCO3- - Ca2+ , хлоридными рассолами, содо-выми и т.д. Оглеение в артезианских бассенйах часто обусловлено миграцией битумов, нефти , газа, соленых вод, обогащённых углеводородами. При оглеении часто выносит-ся Fe2+ в форме Fe(HCO3)2 , а также V, Cr, Ni и др. элементы, которые впоследствии концентрировались на геохимических барьерах. В глеевом ряду устанавливаются те же классы водоносных горизонтов, что и в окислительном ряду.

но в биосфере основ-ное значение имеют микробиологические процессы восстановле-ния сульфатов.

На водонефтяном контакте сульфатредуци-рующие бактерии активно окисляют углеводороды, в воды поступает H2S и много СО2.

В результате совмещаются два барьера – восстановительный (осаждение U и Mo) и кислый (окремнение известняков).
Сероводородные водоносные горизонты формируются также в подземных водах, где много сульфатов, есть органическое вещество и нет кислорода.
В сероводородных водах практически неподвижны Cu, Zn, Pb и многие тяжёлые металлы.