Геохимический цикл S.

(Из первого симместра и собственное творчество)Геохимический цикл базируется на замкнутом цикле миграции. В этой модели резервуары связаны между собой. Резервуары: атмосфера, живое в-во, гидросфера, осадочная оболочка, магматические породы, метаморфические породы, мантия. Параметры модели: масса резервуара, поток, время пребывания компонента. В какой-то момент масса резервуара должна стать константой, т.е. система пришла в равновесие (динамическое, конечно) – резервуар стал стационарным. Как правило, чем меньше концентрация, меньшее время пребывания.

Источник серы - изверженные породы + газ(в атмосферу). Сера сносит в океан реками, вода переносит 2,7 г/кг SO₄^2-. Из воды выводится сульфат-редукцией (биогенной и абиогенной). Сюда по всему уходят с сульфатными осадками в зонах субдукции в мантию. При эвапоритовом процессе образуются сульфаты кальция. Из атмосферы выпадает в виде кислотных дождей.

(из интернета)

Речной сток серы составляет примерно 3 - 10* т/год. При общем количестве серы в океанической воде около 3,5 • 10¹⁵ т среднее время пребывания серы в океане около 10 млн лет. Сера удаляется из океана главным образом в форме сульфида. Бактериальное вос­становление сульфата происходит за счет окисления органического вещества. Средняя скорость продуцирования сероводорода в морях и океанах около 30 т/с, или 35 млн т/год. Таким образом, круговорот серы в системе материк—океан представляет собой крупный гло­бальный процесс. В нем участвуют огромные в масштабе планеты массы вещества, и он связан с другими глобальными геохимическими и биохимическими процессами.

Чтобы обеспечить деятельность сульфатредуцирующих бактерий, нужна определенная скорость поступления органического вещества. Очевидно, что эта доля отмирающей органики составляет в среднем некоторую определенную часть общей биомассы планеты. Серово­дородная сера, которая возникает при восстановлении сульфатов, должна —ова вернуться в океанический бассейн в сульфатной форме. Значит, для поддержания этого круговорота должен существовать определенный резервуар свободного кислорода. Кроме того, в этом динамическом круговороте на некотором постоянном уровне должна поддерживаться и концентрация сульфатной серы в морской воде и, видимо, функционально связанная с ней общая соленость морской воды. Можно полагать, следовательно, что интенсивность круговорота серы в системе материк—океан определяется динамическим равновесием большого числа параметров. Среди них такие важные параметры, как соленость океанической воды, кислородная атмосфера, активность биомассы. Если бы существовала мера интенсивности круговорота серы в прошлом, можно было бы оценить по крайней мере на качественном уровне эволюцию этих параметров во времени. Такая мера существует. Это изотопный состав серы океанического сульфата.

Восстановление сульфатов сопровождается разделением изотопов серы. Скорость восстановления легких изотопов выше, чем тяжелых. В результате сульфидная сера обогащается легким изотопом, в оставшемся от восстановления сульфате накапливается тяжелый изотоп серы. В реальной природной обстановке степень изотопного разделения зависит от многих факторов и очень не постоянна.

Изотопный состав серы выражается в относительных единицах дельта 34—S, которые показывают, на сколько промилей концентрация тяжелого изотопа серы в образце больше или меньше, чем в условно принятом эталоне.

Сера речного стока имеет средний изотопный состав около +6, а океанического сульфата +20. Эта последняя величина и есть показатель интенсивности круговорота серы. Она зависит от параметров круговорота и является важнейшей глобальной геохимической константой. Если бы удалось проследить изменение изотопного состава серы древних океанов, можно было бы представить себе картину эволюции параметров круговорота ':еры во времени.

Изотопный состав серы древних океанов может быть изучен по сульфатной сере древних эвапоритов. Как правило, эвапоритовые бассейны подпитывались водами открытых морей. В таких случаях изотопный состав серы в солеродном бассейне будет тем же или почти тем же, что и серы Мирового океана. В случае замкнутых бассейнов (вроде системы Каспийское море — залив Кара-Богаз-Гол) в солевом питании солеродного бассейна может преобладать материковый сток, и тогда значения дельта могут понижаться. Например, соли Кара-Богаз-Гола имеют изотопный состав около +10.

Есть еще одно обстоятельство, которое затрудняет прямое сопоставление изотопного состава серы древних эвапоритов и океанов. Осадочные породы не представляют собой изолированные системы. Они изменяются и развиваются как за счет запасенной внутренней энергии, так и за счет постоянного элементного обмена с окружающей средой. Не остаются изолированными и эвапориты. Они легче всего удаляются из разреза как вследствие чисто физических процессов выдавливания и растворения, так и вследствие химических реакций. Для нашего рассмотрения наиболее важны реакции эпигенетического и метаморфического восстановления сульфатов за счет органического вещества осадочной оболочки. Процесс этот развит в природе очень широко. В частности, все крупные месторождения сероводородных газов и самородной серы обязаны этим процессам глобального развития редукции осадочных сульфатов. Эти процессы также сопровождаются изотопными эффектами. Следовательно, сохранившиеся от восстановления сульфаты эвапоритов могут оказаться обогащенными тяжелым изотопом серы относительно исходного состава. Степень такого обогащения должна быть очень непостоянной. Отсюда следует, что совершенно неправомерно для определения исходных изотопных характеристик древних эвапоритов пользоваться усредненными данными. Учитывая природные эффекты изотопного фракционирования, правильнее ориентироваться на нижние наблюдаемые значения.

Дата добавления: 2015-08-17