Алехин В.И., Панов Б.С., Ишуткина А.А.
Донецкий государственный технический
университет
ВЕРНАДСКИЙ О ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ИСТОРИИ
МАРГАНЦА В ОСАДОЧНЫХ ТОЛЩАХ
Кларк
марганца в земной коре составляет 0,1%. Марганец дает минералы, он находится в
рассеянном состоянии, входит в живые организмы и в природные воды. Как отмечал
В.И. Вернадский, этот элемент находится в чрезвычайно рассеянном состоянии, например всегда в наиболее чистых соединениях кальция. В
глубоких горизонтах земной коры минералы, богатые марганцем, редки. В.И.
Вернадский в своих работах указывает, что в ювинильных
минералах марганца наблюдаются лишь двухвалентные его соединения. Трехвалентный
марганец можно наблюдать в некоторых гранатах (альмандины). По современным
данным среднее содержание марганца в основных магматических породах составляет
0,2 %, в кислых- 0,06 %.
Наибольшее
значение в накоплении марганца по данным В.И. Вернадского играла верхняя
обогащенная живым веществом геосфера -биосфера.
Минералы и элементы, образующиеся и накапливающиеся в этой геосфере, Вернадский
называл «вадозными». Он отмечал, что «вадозные» минералы марганца —вады, псиломеланы и
пиролюзиты -образуют самые большие скопления марганца, которые мы знаем. Однако
условия образования и существования этих минералов различны, и возможны
переходы одних минералов в другие с изменением окружающей среды. Так все вадозные минералы марганца или минералы, содержащие
марганец, в коре выветривания превращаются в пиролюзит МпОз,
если среда обеднена водой или живыми организмами и продуктами их разрушения. В
обратном случае пиролюзит нестоек, он заменяется гидратными
образованиями, чаще всего содержащими большое количество железа. Самые
распространенные из этих образований-вады и псиломе-ланы. Вады
-это всегда коллоидальные или аморфные соединения с
очень изменчивым составом, который определяется физико-географическими и
биологическими условиями среды. Вады поглощают
многочисленные соединения Р, Si, Си, Ва,
Со, К, Li и других
элементов. Марганец в форме вадов очень часто
находится в связи с железом. Железо входит в состав вадов
и вместе с тем оно химически выделяется в форме гидратов окиси железа
(лимониты, гетиты). Эти гидраты часто встречаются в механической смеси с вадами. Но, как отмечал В.И. Вернадский, изоморфные смеси
железных и марганцевых тел как в вадах
так и в гидратах окиси железа не дают непрерывных рядов, Известны лишь вады,
бедные железом, и водные окиси железа, бедные марганцем. Промежуточные члены
ряда
всегда
отсутствуют. Вады, богатые марганцем, и лимониты
бедные им, образуются в различных условиях, например, в различных озерах. Когда
условия их нахождения меняются, лимониты и вады
переходят друг в друга.
В.И.
Вернадский подчеркивал огромную роль живого вещества в процессе концентрации
марганца. Живое вещество и вода —это два фактора, которые имеют наибольшее
значение для очищения марганца от других элементов и концентрации его в поверхностной земной оболочке. Существует большое количество
организмов, которые концентрируют марганец до уровня 1%. Это, например,
некоторые водные растения, лишайники, некоторые грибы. В природе существуют
живые вещества еще более богатые марганцем. К таковым относятся бактерии Crеnotrix:,
Leptotrix, содержащие марганец в
количестве 7% и более. Эти бактерии автотрофны
и источником их существования является энергия окисления соединений
двухвалентного марганца в марганец трехвалентный. Существуют и не автоотрофные организмы, которые находятся в почвах и также
играют большую роль в изменении соединений марганца. К таковым относятся
бактерии Bacterium manganicum, обладающие способностью окислять карбонат
марганца.
Биохимические
реакции, связанные с бактериями, имеют огромное значение в геохимической
истории марганца. Они превращают закисные соединения марганца в окиси и
двуокиси. Такое же глубокое окисление марганца совершается и другим путем - при
воздействии озона и перекиси водорода. Эти вещества связаны со свободным
кислородом, который всегда является продуктом жизни.
Идеи
В.И. Вернадского находят подтверждения в результатах современных исследований.
Широко известны современные процессы образования железо-марганцевых
конкреций на дне океанов и приконтинентальных морей.
Происходит образование вадов и в пресноводных
водоемах, реках, болотах. Процесы формирования
железо-марганцевых выделений повсеместно отмечаются в современных почвах . В железо-марганцевых конкрециях обнаружены чехлы
бактерий, что указывает на участие в их образовании бактерий. Последними исследованиями
установлен факт образования перекиси водорода в связи с жизнедеятельностью
некоторых живых организмов, что указывает на возможность интенсивного окисления
марганца и его накопления в среде обитания этих организмов. При исследовании
марганцевых руд осадочного генезиса установлены взаимные переходы и замещения псиломелана-вада и
пиролюзита, что связывается
с изменеием обводненности марганцеворудных пластов.
Идеи
Вернадского о повсеместном образовании марганца в верхней оболочке земной коры
и особых взаимосвязях с железом хорошо
подтверждаются и новыми находками в осадочных толщах Донбасса и Приазовья. Исследования, проведенные нами
в осадочных образованиях этих регионов, позволили обнаружить многочисленные
скопления минералов марганца с содержанием его до 3-5%. Так у села Закотное в песчано-глинистых отложениях мезозоя выявлено
несколько горизонтов железо-марганцевых конкреций содержанием железа 20-30% и
марганца 5%. Здесь минералы марганца представлены прослоями псиломелана-вада
мощностью до 5мм среди многочисленных прослоев гидроокислов железа (гетит-гидрогетит).
Небольшие скопления гидроокислов марганца наблюдаются вокруг ядра
шезомаргашрьи конкреций. При этом между прослоем марганцевых минералов и ядром
отмечается концентрическая полость. Ядра конкреций представлены либо
окремненной крепкой породой, либо рыхлой охристой массой алевро-глинистого
состава.
На берегу Азовского моря в районе урочища Бабах-Тарама в четвертичных запесоченных глинах нами обнаружен прослой, содержащий многочисленные бобовины темно-серого и черного цвета размером от первых миллиметров до 1 см. Мощность прослоя, содержащего эти образования, достигает 40см. Прослой прослежен нами вдоль побережья Азовского моря на расстояние около 1км. Химическим анализом в i бобовинах обнаружен марганец в количестве около 3%.
В.И.
Вернадский основал многие новые направления в геологии, и
| прежде всего геохимию и биогеохимию. Многие его предположения, идеи I уже
нашли подтверждения в результатах современных исследований, в том I числе и в
геохимии марганца. Но многие идеи великого ученого и в 1 настоящее время
требуют дальнейших разработок и являются направляющей силой научных
исследований в геохимии, биогеохимии, екологии, радиогеохимии и других науках, связанных
с геологией и жизнью на планете Земля