Закономерности дифференциации осадочного вещества - Курсовая работа

Сущность осадочной дифференциации заключается в том, что под влиянием механических, химических, биологических и физико-химических процессов происходит рассортировка осадочного материала или избирательное выделение в твердую фазу растворенных и газообразных веществ с последующим переходом отделившихся однородных продуктов в осадок. Образовавшиеся из таких осадков породы отличаются от магматических (являющихся по отношению к осадочным материнскими) более простым химическим составом, высокой концентрацией отдельных компонентов или большей однородностью частиц по размеру (Рисунок 1). Благодаря этим обстоятельствам многие осадочные породы представляют собой ценные полезные ископаемые (кварцевые пески, железные руды, каменная соль и др.). Чрезвычайно важную роль осадочная дифференциация играет в процессах формирования месторождений мало распространенных элементов. Впервые закономерность разделения и осаждения переносимого вещества выявил один из выдающихся отечественных литологов, член-корреспондент АН СССР Леонид Васильевич Пустовалов в виде учения об осадочной дифференциации вещества.Осадочная дифференциация как разделение вещества в осадочном процессе происходит не только на стадии переноса и осаждения. Первый этап глобального разделения вещества связан с начальной стадией осадочного процесса - выветриванием, которое проходит различно в обстановке разного климата и на разных субстратах, однако принцип разделения один - какие-то элементы быстро переходят в раствор, выносятся и поступают в процессы миграции. Другие переходят в раствор позднее, наконец, третьи обладают минимальной миграционной способностью и остаются в зоне выветривания, образуя специфическую первую экзогенную формацию - кору выветривания с иными относительно исходных материнских пород и в целом более однородными по химическому составу породами. Относительная устойчивость минералов при выветривании представлена в таблицах 1 и 2. Весьма устойчивые Кварц; Лимонит; Глинистые минералы Циркон; Турмалин; Рутил; Корунд; Топаз Шпинель;Дьюмортьерит; Брукит; Апатаз; Гранаты (уграндиты)Второй этап протекает на стадии переноса и отложения осадочного вещества. При этом осуществляется его разделение по размеру частиц, плотности, химическим свойствам и последующее осаждение. Механизмы и процессы осаждения и разделения разнообразны и зависят как от свойств самих веществ, так и от свойств внешней среды, в которой происходит перенос и осаждение. К внутренним факторам миграции и осаждения относятся: - Степень дисперсности: Обломочная форма (размер обломков) Внешние факторы миграции и осаждения: - Рельеф суши и дна бассейна, то есть косвенное влияние тектоники;Начальные ее этапы можно наблюдать в пределах и вокруг водосборных площадей, повсеместно на суше, это, например, каменные обвалы, осыпи, оползневые тела, имеющие крайне малое разделение и образующиеся из хлидолитов (от греч. chlidos - отбросы, мусор). При транспортировке волочением по дну и сальтацией по мере движения потока (реки, морского течения и т.д.), его энергия последовательно снижается и соответственно с этим вначале прекращается движение крупных обломков, потом средних и, наконец, мелких. Следует учитывать, что понятия крупные, средние и мелкие в данном случае условны, и конкретный размер зависит от многих причин, в том числе исходного размера обломков и скорости (энергии) самого потока. Другими словами, одновременно с переносом и осаждением происходит разделение обломков по размеру, дифференциация материала. Теоретически скорость падения частиц в спокойной воде описывается формулой Стокса: где: V - скорость падения частиц в жидкости, в см/с; g - ускорение силы тяжести, равное 981 см/с; г - радиус шарообразной частицы, см; ?1 - плотность падающей частицы, г/см3; ?2, - плотность жидкости, в которой идет разделение, г/см3; ? - вязкость жидкости в пуазах (I П=0,1 Па в системе СИ).В процессе переноса растворенного вещества по мере удаления от источников сноса происходит его химическое разделение, протекающее разными путями, среди которых можно указать: 1) Достижение предела растворимости за счет повышения концентрации 1) Повышение концентрации растворенных веществ до достижения, а затем и превышения предела растворимости, которое ведет к их осаждению, достигается главным образом удалением воды, в основном за счет ее испарения. Натриевая селитра Галит Сильвин Калийная селитра Гипс Ангидрит Магнезит Целестин Кальцит Арагонит Витерит Стронцианит Барит Корунд Полевой шпат Кварц 20 20 20 20 20 20 18 20 25 25 20 20 20 20 - - 875 360 340 317 2,4 2 1 0,11 0,014 0,015 0,022 0,011 0,0023 0,001 Не растворим Не растворим 2) Определенные реакции, а особенно процессы окисления и восстановления, в ряде случаев ведут к появлению менее растворимых соединений и выпадению их в осадок в виде твердой фазы. В качестве примера можно привести следующие схемы: Аналогично поведение марганца: Имеются и противоположные случаи уменьшения растворимости, образования нерастворимых соединений и выпадения их в осадок при восстановлении:

Содержание

Введение

1. Стадия выветривания

2. Стадия переноса

2.1 Механическая дифференциация

2.2 Химическая дифференциация

2.3 Физико-химическая дифференциация

2.4 Биогенная дифференциация

3. Дифференциация во времени

Заключение

Сущность осадочной дифференциации заключается в том, что под влиянием механических, химических, биологических и физико-химических процессов происходит рассортировка осадочного материала или избирательное выделение в твердую фазу растворенных и газообразных веществ с последующим переходом отделившихся однородных продуктов в осадок. Образовавшиеся из таких осадков породы отличаются от магматических (являющихся по отношению к осадочным материнскими) более простым химическим составом, высокой концентрацией отдельных компонентов или большей однородностью частиц по размеру (Рисунок 1). Благодаря этим обстоятельствам многие осадочные породы представляют собой ценные полезные ископаемые (кварцевые пески, железные руды, каменная соль и др.).

Рисунок 1. Диаграмма химического состава осадочных пород (по А. Н. Заварицкому)

Чрезвычайно важную роль осадочная дифференциация играет в процессах формирования месторождений мало распространенных элементов.

Осадочный процесс - это глобальный, многостадийный и многоуровневый по масштабам и результатам процесс качественного и количественного разделения вещества, его дифференциации в пространстве и времени.

Впервые закономерность разделения и осаждения переносимого вещества выявил один из выдающихся отечественных литологов, член-корреспондент АН СССР Леонид Васильевич Пустовалов в виде учения об осадочной дифференциации вещества. Обосновывая это явление, JI.B. Пустовалов упоминает и использует работы своих предшественников - В.П. Батурина, В.М. Гольдшмидта, А.Е. Ферсмана, однако авторство в создании целостной концепции осадочной дифференциации, аргументации на конкретных геологических объектах принадлежит JI.B. Пустовалову.

Л.В. Пустовалов говорил о поверхностной дифференциации в площадном, латеральном плане, и именно так она обычно и рассматривается, но он же отмечал и разделение вещества и пород во времени. Исходя из положения Головкинского-Вальтера, он указывал, что смена пород во времени отражает и смену их в пространстве, то есть ту же дифференциацию.

В наиболее общем виде такая временная дифференциация выражается в глобальных изменениях осадочного породообразования и обусловлена эволюцией геологических процессов в истории Земли. Так, во времени циклически преобладает то накопление карбонатных, то обломочных пород; имеются периоды мощного соленакопления, образования фосфоритов и т.д. осадочный порода океан биологический