Геохимические эпохи и историческая геохимия. Изменение факторов миграции элементов во времени, реконструкции геохимических условий в прошлом

ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОХИМИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД

Из самого определения геохимии как истории атомов нашей планеты следует, что эта наука естественноисторическая, а историзм — ее важнейший методологический принцип.

А. Е. Ферсман ввел понятие о «геохимических эпохах», а его ученик А. А. Сауков — об «исторической геохимии» — разделе науки, изучающем эволюцию миграции элементов в истории Земли. А. А. Сауков писал: «Геохимические условия на Земле за длительное время ее существования — около 5,5 млрд. лет — не оставались постоянными, а существенно менялись. Менялись кларки элементов за счет материального обмена между Землей и космосом и в результате радиоактивного распада; менялась энергетика Земли в связи с уменьшением количества радиоактивных элементов и в результате некоторых других причин. До появления на Земле жизни не было биогенных факторов миграции элементов, не было биогенных барьеров в форме скоплений биолитов и почв, кислород — продукт фотосинтетической деятельности зеленых растений — отсутствовал.

Неоднократно и существенно менялись климатические условия, в связи с чем менялся характер гипергенных процессов. Лишь на самом последнем этапе эволюции нашей планеты появился человек и огромное геохимическое значение приобрела производствеп- Вная деятельность людей.

В связи с изменением важнейших факторов миграции элементов в ходе геологической истории по-разному протекали геохимические процессы на разных этапах развития Земли, с чем необходимо считаться, анализируя продукты этих геохимических 1 реакций прошлого, что до сих пор мало учитывалось. Ц Последовательное проведение в геохимических исследованиях принципа историзма может дать очень много, подобно тому как это имело место в других науках (особенно в биологии и исторической геологии). Поэтому одна ^из задач геохимии должна заключаться в изучении изменений факторов миграции элементов во времени, в реконструкции геохимических условий в прошлом. Такое изучение может стать содержанием особого раздела геохимии, ^который можно назвать „историческая геохимия".

Возможна и «историческая геохимия природных вод», : изучающая эволюцию гидросферы — необратимое изменение ее химического состава за время геологической истории. За это же время в развитии гидросферы наблюдалась и периодическая повторяемость отдельных геохимических особенностей вод. В задачу исторической геохимии при- ; родных вод входит также изучение истории вод отдельных частей гидросферы: океана, морей, озер, артезианских бассейнов и т. д. I Необратимое и прогрессивное развитие гидросферы.

К числу фундаментальных положений исторической геологии относится вывод о необратимом развитии земной коры: в ходе геологической истории росли платформы и сокращались геосинклинали, ослабевал вулканизм, менялся состав атмосферы, развивалась жизнь. Эти глобальные изменения влияли и на состав природных вод.

Сравнительная планетология Марса, Венеры и Меркурия, т. е. планет земной группы, установила отсутствие в их атмосфере кислорода, преобладание в ней углекислого газа. Имеются веские основания полагать, что и первичная (раннеархейская) атмосфера Земли была восстановительной и не содержала свободного кислорода. В то ь время в атмосфере господствовал углекислый газ, возможно в ней были метан и аммиак.

Подобная атмосфера влияла и на состав гидросферы: поверхностные и подземные воды характеризовались восстановительными условиями, относились к глеевому типу. Энергичный. вулканизм докембрия обогащал атмосферу углекислым газом, который, растворяясь в водах, определял многие их геохимические особенности.

Развитие фотосинтеза знаменовало кбренное изменение в геохимии гидросферы. О времени этого события ведутся дискуссии, однако твердо установлено, что примерно 1,5 млрд. лет назад зеленые растения накопили уже значительное количество кислорода в атмосфере, так как в это время сформировались осадочные красноцветные формации, что возможно только в бассейнах с 1£иСлородными водамп.

Свободный кислород в атмосфере произвел революцию и в гидросфере:- кислородными стали воды океана, рек, озер, верхней части литосферы (грунтовые, трещинно- грунтовые, частично артезианские). Распространенность глеевых вод сократилась. На земной поверхности развились реакции окисления, в частности пирита и других сульфидов, возникли сульфатные воды. Появились и сульфатные отложения — гипсы, ангидриты и др. Локально, в местах окисления пирита, формировались сернокислые воды.

Двухвалентное железо частично перешло в трехвалентное, образовались столь хорошо нам знакомые красные почвы и породы, окраска которых обязана различным окислам и гидроокислам Fe3+. Начали окисляться соединения двухвалентного марганца, трехвалентного ванадия, четырехвалентного урана.

К содержанию книги: Геохимия природных вод