Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
воде изученных впадин имеет более низкое содержание, чем в современной океанической. В частности, для впадины Сьерра-Леоне при одинаковой солености (36,7‰) на отметках 0,3-0,4 и 7,7-8,0 м наблюдается уменьшение содержания кислорода-18 на 0,5‰. В районе Гуадалупе (Тихий океан) И.Фридменом [Friedman I.,1965] изучалось распределение дейтерия в поровых водах донных осадков в интервале глубин от 28,7 до 131,0 м от уровня дна океана (табл.37). Вода из илистых осадков экстрагировалась при внесении керна в вакуумную систему, в которой на несколько секунд поддерживалось давление ниже атмосферного, а затем при 60 вода перегонялась в ловушку с жидким азотом. Дистилляция проводилась до тех пор, пока осадок не становился сухим. Содержание дейтерия определялось также и в сухом остатке при нагреве до 1400.
Таблица 36
Содержание кисдорода-18 в поровых водах Атлантического океана [2]
Место взятия пробы;датаГлубина океана,мГлубина отбора иловой воды от уровня дна,мСоленость, %,‰
Экватор,впадина Романш,00107 с.ш.,150308 з.д.; IX 1963 г.35300,65-1,00--0,4Впадина Сьерра-Леоне, 60209 с.ш.,144107 в.д.; IX 1963 г.49000,30-0,40
,70-8,0036,7
,7-2,7
-3,2
Таблица 37
Содержание дейтерия в поровых водах глубинных океанических осадков
[Friedman I., 1965 г.]
Номер образцаГлубина отбора от уровня дна океана SMOW,‰ОсадокПоровая водаВ сухом остатке при 14003143-428,7-42--3143-530„2-56+35Известковый3143-686,0-26-Илистый, кремнистый3143-795.8-27-12Кремнистый, известковый3143-8105,5-9-Известковый, кремнистый3143-9114,7-10-Кремнистый, вулканический3143-10125,6-12+16Кремнистый3143-11131,0-30-
Как следует из табл. 37, все поровые воды обеднены содержанием дейтерия от -56 до -9‰ без особой связи с горизонтом или природой осадка. Придонная вода имела содержание дейтерия ниже, чем SMOW на 5‰. Анализ сухого илового осадка показал, что остаточная вода обогащена дейтерием по отношению к первичным порциям экстрагированной воды. По мнению И.Фридмена, количественно этот остаток воды мал по сравнению с поровой водой и может изменить конечное значение лишь на несколько промилле, поэтому для правильной трактовки результатов необходимы повторные эксперименты с изучением фракционирования изотопов при уплотнении осадков и фильтрации воды в процессе отжатия и т. п. Следует отметить, что в дальнейшем исследования в этом перспективном направлении должны быть продолжены
Глава IV. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ТИПОВ ПРИРОДНЫХ ВОД ПО ДАННЫМ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА
На основе анализа изотопных данных рассмотрены вопросы происхождения основных типов природных вод, круговорота их в природе и активности поступления магматических (ювенильных) вод из верхней мантии.
Практически вся верхняя часть земной коры и атмосферы пронизана водными парами, водой и растворами, которые постоянно находятся в круговороте . Движущей силой этого процесса являются солнечная радиация, радиогенное тепло и гравитационные силы. Взаимодействуя с атмосферой, природные воды связывают отдельные звенья в гидросферу. Упрощенная схема круговорота воды в природе представлена на рис. 35. Фактически же круговорот значительно сложнее. Он включает в себя зональность гидрогеологического цикла, расход поверхностных вод на гидратацию минералов горных пород, влияние на водный баланс перехода одних минералов в другие и т. п.
При рассмотрении условий формирования изотопного состава природных вод отдельных звеньев общей цепи показано, что степень изученности их различна. В частности, закономерности фракционирования и распространенность изотопов вод, представленных в верхней части схемы, исследованы лучше других, средней части, особенно генетические характеристики океанических, - хуже. Что же касается природы магматических (ювенильных) вод, то здесь, во существу, имеются лишь общие теоретические представления и очень ограниченное число спорадических исследований. Вместе с тем именно океанические и магматические (ювенильные) воды представляют наибольший интерес для раскрытия механизма формирования гидросферы Земли и изучения изотопного баланса вод в природе в целом. Изучение особенностей формирования этих вод представляет также большой методологический интерес, поскольку именно они являются наряду с метеорными и океаническими водами, по существу, основными типами вод в природе и в то же время реперами во всех изотопно-гидрогеохимических построениях.
Из многих фундаментальных проблем, связанных с Мировым океаном, до сего времени остается одной из самых трудных проблема источника воды в океане и путях его формирования. Дело в том, что различные группы исследователей, приверженцев гипотезы либо холодного, либо горячего начала Земли неоднозначно трактуют проблему происхождения гидросферы Земли вообще и Мирового океана в частности.
Баланс изотопов с учетом геологического времени также пока не дает на этот вопрос. В самом деле, как было установлено многими исследованиями, концентрация тяжелых изотопов в водах различных океанов по разрезу и по площади весьма однородна. Если принять, что воды Мирового океана сформировались за счет разгрузки магматических (ювенильных) и фракционирование изотопов отсутствовало, то океаническая вода должна быть тяжелее по кислороду-18 и легче по дейтерию. Иначе говоря, океаническая вода должна была бы иметь значения от -65 до -85 и от +7 до +9‰,что фактически не наблюдается. Последнее побудило ряд авторов провести специальные исследования по оценке воздействия наиболее мощных процессов на отдельные звенья круговорота вод (фракционирован