Ленинградская область - Геохимическая характеристика

Анализ природных условий области не может быть полным без рассмотрения истории химических элементов и главнейших закономерностей их распределения во времени и пространстве, т. е. без геохимической характеристики. Геохимическое изучение горных пород и почв области затруднено из-за слабой обнаженности ее территории, а также отсутствия метрологически сопоставимых и статистически представительных данных о содержании химических элементов в горных породах и почвах главнейших типов. Среднее содержание химических элементов в земной коре принято называть кларками по имени ученого Ф. У. Кларка, который первым предложил способ его Установления. Значения кларков земной коры были рассчитаны академиком А. П. Виноградовым. По отношению к кларку земной коры все элементы горных пород области подразделены на нижекларковые (с содержанием элементов меньшим 0,5 кларка), кларковые (0,5—2 кларка) и вышекларковые (более 2 кларков). На основании этого горные породы, а также комплексы и формации, в которых большинство из выявленных элементов нижекларковые и (или) кларковые, названы геохимически неспециализированными. В то же время горные породы и их комплексы и формации, в которых большинство из элементов вышекларковые, получили название геохимически специализированных.

В геохимической истории горных пород области выделено 6 геохимических эпох, каждая из которых имеет определенную, только ей свойственную специфику.

Первая из них — архей — раннепротерозойская геохимическая эпоха с продолжительностью более 1 млрд. лет (3500—2700 млн. лет назад) и с низким уровнем накопле- ^: ния большинства элементов. Горные породы, сформированные на ее протяжении (кварциты, гнейсы и гранито-гнейсы), имеют нижекларковый и кларковый уровни накопления большинства элементов. Исключением являются амфиболиты, обогащенные ванадием, железом, кобальтом, медью, титаном, хромом, цинком и кальцием, и магнетитовые кварциты, отличающиеся повышенным количеством железа, марганца и цинка.

Вторая эпоха — рифейская, продолжительностью около 1,4 млрд. лет (2700—1400 млн. лет назад). В пределах области ее продукты — горные породы петрозаводской, шокшинской и салминской серий — отличаются значительным содержанием молибдена и кремния и включают в себя, во-первых, горные породы монцо-сиенитового комплекса, богатые бериллием, молибденом, оловом, редкоземельными элементами, свинцом и цирконием; во-вторых, габбро-диабазы с барием, ванадием, железом, магнием, оловом, редкими землями, титаном, фосфором и цирконием; в-третьих, комплексы гранитов рапакиви, обогащенных бериллием, молибденом, оловом, редкоземельными элементами, свинцом и цирконием, и, в-четвертых, комплекс древних кор выветривания, породы которых насыщены алюминием, барием, железом, кобальтом и хромом.

Третья геохимическая эпоха — венд-кембрийская, длившаяся 900 млн. лет (1400—500 млн. лет назад). В пределах области она представлена породами гдовского и котлинского горизонтов венда, ломоносовской, лонтовасской и пиритасской свит нижнего кембрия и тискерского гориопта среднего кембрия. Характерная черта этих пород р рассматриваемую эпоху — преимущественно кларковые концентрации элементов. Исключением оказывается лишь повышенное содержание бора и меди и иногда — марганца, никеля и циркония. К. концу эпохи геохимическая дпфференцированность пород возросла, и это привело к образованию кварцевых песков с кремнием и цирконием.

Четвертая эпоха — раннеордовикская — среднедевонская продолжительностью около 1.20 млн. лет (500—370 млн. лет назад). На ее протяжении сформировались геохимические ассоциации горных пород нижнего ордовика (пае-роротского, леэтеского, кундского и волховского горизонтов), среднего ордовика (таллинского, кукерского, кегельского, шундоровского и итерерского горизонтов), верхнего ордовика (везенбергского горизонта) и среднего девона (старооскольского горизонта). Она характеризовалась молибден-фосфорной специализацией формирующихся горных пород, обилием в них органического вещества, а также превращением горных пород в геохимически высокоспециализированные комплексы. К числу, последних принадлежат оболовые песчаники, обогащенные бором, иттрием, молибденом и фосфором, диктионемовые сланцы, богатые бором, ванадием, калием, медью, молибденом, редкоземельными элементами, фосфором и цирконием, и кукерскиты, отличающиеся большим количеством калия, меди, молибдена, никеля и фосфора. Рассматриваемая эпоха, как и ей предшествовавшая, окончилась формированием геохимически дифференцированных горных пород, в частности кварцевых песков старооскольского горизонта.

Пятая из выделенных эпох — позднедевонская — ранне-карбоновая продолжительностью около 50 млн. лет (370— 320 млн. лет назад). С ней связано формирование двух геохимически специализированных комплексов пород. Один из них- представлен бокситами и огнеупорными глинами тульского горизонта, обогащенными алюминием и железом, другой — кварцевыми песками алексинского горизонта. Для песчаников ранних стадий рассматриваемой геохимической эпохи характерно повышенное содержание ванадия.

Шестая эпоха — антропогенная, имеющая, несмотря на незначительную продолжительность (менее 1 млн. лет), особое значение в геохимической истории области в связи с огромной ролью техногенного и биогенного воздействия человека на окружающую среду. Геохимический облик верхней оболочки в пределах Ленинградской области, как и всего земного шара, складывался под воздействием двух ведущих факторов — техногенного и геологического. Продукты чисто геологических процессов — четвертичные отложения, почти повсеместно распространенные в пределах области и представленные песками, глинами, обогащены бором, оловом, свинцом и цинком. По сравнению с породами предшествующих геохимических эпох четвертичные образования особенно обогащены оловом.

Процессы почвообразования, осуществлявшиеся в интервале примерно 3—22 тыс. лет, привели к дальнейшему перераспределению микроэлементов. Вне зависимости от состава материнских почвообразующих пород почвы обогатились молибденом, а также, хотя и в меньшей степени, свинцом. Возможная причина этого процесса — деятельность человека. Обнаруживается и зависимость содержания микроэлементов в почвах от состава пород предшествовавших геохимических эпох. Такой зависимостью объясняются, например, повышение концентрации никеля в почвах Лодейнопольского района, а также высокая концентрация бора в почвах Выборгского, Гатчинского и Лужского районов. Недостаток в почвах Тихвинского, Бокситогорского и части Лодейнопольского районов молибдена находится в связи с обеднением им подстилающих дочетвертичных пород.

Следует отметить, что антропогенная эпоха принципиально отличается от предшествовавших. Каждая из них начиналась с формирования горных пород, обогащенных ванадием, железом, кобальтом, магнием, марганцем, никелем, титаном, хромом, медью и цинком, и оканчивалась образованием пород с повышенным содержанием бериллия, калия, кремния, молибдена, олова, редкоземельных элементов, свинца и циркония. Геохимическая дифференциация горных пород от эпохи к эпохе при этом возрастала. Ее следствие — связь с геохимически специализированными комплексами и формациями месторождений бокситов, фосфоритов, горючих сланцев, песков и известняков. Есть многие основания предполагать, что на территории области могут быть обнаружены и новые типы месторождений. Количество отдельных элементов в них, вероятно, велико, например в диктионемовых сланцах содержание молибдена, никеля, ванадия и меди намного может превышать содержание таковых в самых крупных ныне известных месторождениях.

Если древние геохимические эпохи привели к формированию месторождений различных металлов и геохимически специализированных горных пород и их формаций, представляющих промышленный интерес, то последняя — антропогенная геохимическая эпоха оказалась эпохой возникновения почв — основы сельскохозяйственной деятельности. Геохимическая особенность почв области — выщелачивание из них и из вносимых удобрений многих микроэлементов. Это приводит, во-первых, к обеднению микроэлементами, а также фосфором, азотом и калием песчаных почв, во-вторых, к загрязнению ими грунтовых вод и глинистых почв.