ppt, 3 Мб

Древние коры
выветривания –
место для
зарождения жизни?
Н.А. Алфимова
Институт геологии и
геохронологии
докембрия РАН
Санкт-Петербург
Выветривание – разрушение горных пород под воздействием
экзогенных (поверхностных) факторов.
Физическое разрушение породы
(морозобойные трещины, тепловое расширение породи пр)
Химическое разрушение породы
(растворение и вынос компонентов, отложение новых минералов)
Биологическое разрушение породы
(совокупность физического и химического выветривания)
КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ— континентальная геологическая формация, образовавшаяся на
земной поверхности в результате изменения исходных горных пород под воздействием
жидких и газообразных атмосферных и биогенных агентов.
Ведущий процесс – выщелачивание элементов и вынос их
дренажным и растворами
Полезные ис копаемые кор выветривания.
-бокситы (алюминий)
-железо, магранец, никель, кобальт, уран и редкие элементы
-россыпные месторождение золота, платины, циркона, монацита и пр
-огнеупоные и керамические глины
Земля – геологически живая планета (на ней идут эндо- и
экзогенные процессы, под воздействием которых температура,
влажность, состав атмосферы изменяется)
Чтобы оценить масштабы перемен, нужно знать, какими были
Внешние оболочки Земли в прошлые эпохи
Кора выветривания – геологическое образование, формирующееся
при взаимодействии лито, гидро и атмосферы, а значит, способное
сохранять информацию об этих оболочках.
Реконструкция палеоклиматических условий возможно и при
помощи других геологических объектов (фоссилии,
индикаторные формации с косой слоистостью, аллювий, тиллиты,
карбонатные и фосфатные отложения)
Ранняя геологическая история Земли характеризуется отрывочностью сведений, что
обусловлено как редкой сохранностью древнейших геологических объектов, так и их
значительными структурно-метаморфическими преобразованиями.
Кора
выветривания
Современного типа
вынос как Na2O, так и K2O
Додевонские
(древние)
активно выносится только Na2O, в то
время как K2O относительно
накапливается
Резкое снижение содержания K2O в тонкозернистых терригенных платформенных отложениях
совпадает по времени с появлением наземной растительности [Виноградов, Ронов, 1956; Ронов
и др., 1990]. Калий является одним из важнейших элементов-нутриентов, количество которого
в золе растений может достигать 10-15%. [Сочава и др., 1994]. Влияние сосудистых растений
на процессы выветривания весьма значительно, поскольку существенную роль в современных
гипергенных процессах играют органические кислоты и СО2, образующиеся при разложении
Схема геологического строения
Карельской гранит-зеленокаменной области
Куолаярвинская структура
Паанаярвинская структура
Кукасозерская структура
Хизоваарская структура
Лехтинская структура
оз.Воронье
Оз. Ватулма
Большезерскоя структура
Койкарская структура
Сев.Приладожье
Оз.М. Янисъярви
Строение профиля выветривания, характерное для
докембрийских гипергенных объектов, не зависимо от субстрата
В ИГГД РАН проведены эксперименты по воздействию 0.05N раствора серной кислоты
(рН = = 4.5, отношение порода/раствор = 1/100) на гранитоиды с величиной отношения
K/Na (% вес.) от 0.8 до 1.05.
В условиях современной атмосферы в образованных растворах отношение K/Na
составляет от 1.8 до 2.3 для разных гранитоидов и практически не изменяется от
времени в интервале от 10 до 10 5 мин.
Кислотное выщелачивание
тех же гранитоидов при аналогичном соотношении порода/раствор в обстановке
инертного газа (Ar) также показало преобладание калия над натрием в образующемся
растворе. Величина отношения K/Na в растворах при времени взаимодействия породараствор от 10 до 10 4 мин составляет 1.1–2.1.
Таким образом, разрушение
породообразующих минералов
при кислотном выщелачивании
пород гранитоидного ряда
приводит к преобладанию калия
над натрием в гипергенных
растворах
на ранних стадиях
выветривания.
Накопление калия в гидрослюдистой зоне древних профилей
выветривания может иметь отношение к проблеме K/Na
биогеохимического парадокса:
Преобладание ионов K над Na в клеточной жидкости контрастирует с
величиной K/Na = 0.02 в
современной морской воде и, согласно гипотезе Ю.В. Наточина [2005],
свидетельствует о становлении клеточных структур в среде с
повышенным относительно натрия содержанием калия.
Вхождение калия в аутигенные глинистые минералы
группы иллит-смектита при субаэральном химическом
выветривании в архее и палеопротерозое означает, что в
раннем докембрии водной средой континентальных
обстановок с K/Na > 1.0 могли быть дренажные воды в
пределах профиля выветривания на субстрате
гранитоидного состава
на начальных стадиях гипергенных преобразований
Alfimova, Novoselov, 2011
San-Paulo, Brazil
Состав гипергенного раствора, полученный для профиля
выветривания по базальтам
The computer simulation is realized by dint of thermodynamic calculations with
accounting of mineral dissolution kinetics implemented on a basis of complex
GEOCHEQ (thermodynamic data base derived from SUPCRT92) [Mironenko et
al., 2008].
Сравнение составов раствора из современных гидротермальных
жил, гипергенных растворов и состава прокариотной клетки (LUCA)
From Cytoplasm to Environment:
The Inorganic Ingredients for the Origin of Life
Alexey A. Novoselov and others, Astribiology, 2013.
Сравнение составов раствора из современных гидротермальных
жил, гипергенных растворов и состава прокариотной клетки (LUCA)
FIG. 5. Comparison of calculation results with elemental ratios of bacterial cells (marked by light green). C1, the solution produced as
a result of subaerial weathering under carbon dioxide atmosphere (PCO2 = 1 bar) after 2000 model years1; C2, results of subaerial
weathering under methane atmosphere (PCH4 = 1 bar) after 20 model years1; CC, results of subaerial weathering under carbon
dioxide atmosphere (PCO2 = 4E-4 bar) after 325 model years1; SW1, seawater compound produced in the system with CO2 atmosphere;
SW2, seawater produced in the system with CH4 atmosphere; SW, modern seawater. All calculated data are for 15°C.
Фоссилизированные микроорганизмы из коры выветривания (образец 10401б).
(возраст – 2.8 млрд лет) Б - организмы напоминающие смятые чехлы цианобактерий,
В - коккоидные микроорганизмы, Г - микроорганизмы сложной морфологии .