Geochimia sedimentelor marina

Dragomir Gabriela, grupa 202

Geochimia, după cum arată însăşi denumirea ei, studiază chimia Pământului, spre deosebire

de geofizică, care studiază fenomenele fizice. O definiţie mai exactă a geochimiei, ca ştiinţa este

considerată definiţia lui V. I. Vernadski: „Geochimia studiază în mod ştiinţific elementele chimice,

adică atomii din scoarţa terestra şi pe cât posibil, din întreaga planetă.Putem definii geochimia ca

stiinta care se ocupa cu investigarea compoziţiei chimice ale bazinelor de sedimentare, precum şi

de interacţiunile dintre mediul oceanic şi celelalte medii.

Sedimentele Mării Negre clasifică elementele chimice în două grupe principale: elemente

majore, ce stau la baza formării rocilor (Na, K, Mg, Ca, Al, Si,Ti, Ca şi Cl) şi elemente urmă (restul

elementelor din tabelul periodic). Distribuţia elementelor majore este influenţată de mineralele ce

constituie sedimentele aduse de afluenţi, procesele diagenetice fiind mai puţin importante.

Distribuţia celorlalte elemente urmă este influenţată în special de prezenţa carbonului organic şi al

hidrogenului sulfurat. Şi acestea sunt clasificate în trei grupe: elemente asociate fracţiunii terigene

(Zr, Cr, Ti, V, Ge, Ga, In, Sc, Y, lantanide), elemente asociate materiei organice (Fe, Mn, P, Cu,

Mo,Se, U, Ni, Co) şi elemente asociate mediului euxinic (Zn, Pb). (Rezumat Duliu O-GH)

Elemente:

Carbonatul de calciu este o substanță solidă de culoare albă cu formula chimică CaCO3.

Carbonatul de calciu este răspândit în natură sub formă de minerale: - calcit - aragonit, vaterit și în

organisme în oase, dinți, cochilii, corali și crusta crustaceilor. Carbonatul de calciu este aproape

insolubil în apă. (http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Stronțiul este un element chimic din categoria metalelor alcalino-pămîntoase, care are numărul

atomic 38. Este un element foarte reactiv de consistență moale de culoare metalică, alb-argintie și

galbenă în cazul în care acesta intră în contact cu aerul. Stronțiul se regăsește în natură în celestină

și stronțianit. În timp ce stronțiul natural este stabil, izotopul sintetic al acestuia este radioactiv, se

găsește în deșeurile radioactive și are un timp de înjumătățire de 28,90 ani.

http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Bariul este un element chimic cu simbolul Ba și numărul atomic 56. În tabelul periodic al

elementelor se găsește în perioada a șasea și grupa a II-a principală, fiind astfel un metal alcalino-

pământos. Bariu este în stare liberă metalic, strălucitor și de culoare alb-argintie. În natură nu se

găsește, în stare liberă, din cauza reactivității sale ridicate. http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Dioxidul de titan, formulă chimică TiO2, numit și "alb de titan", este un pigment artificial, cu

putere bună de acoperire. Este inert din punct de vedere chimic.( http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Manganul este un element chimic cu simbolul Mn și numărul atomic 25. Este un metal alb-

argintiu, asemănător fierului, care se găsește în stare liberă în natură (deseori în combinație cu

fierul) și în mai multe minerale. Manganul liber este un metal mult folosit în industrie, mai ales ca

element de aliere.( http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Hematitul este forma minerală a oxidului feric, Fe2O3 (III). El cristalizează în sistemul

romboedric și are aceeași structură cristalină ca ilmenitul sau corindonul. Culoarea sa poate să

varieze, de la negru la gri-argintiu, de la maroniu la roșiatic sau chiar roșu.

(http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Cobaltul este un element chimic, metal, cu numărul atomic 27 și simbolul Co.Izotopul radioactiv

Co60 este utilizat la radioterapia cu raze gamma (gammaterapie).( http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Nichelul (simbol: Ni, număr atomic: 28) este un metal răspândit în diverse produse chimice și

aliaje, constituind circa 0,008 % din scoarța Pământului. Este un metal de culoare alb-cenușie, cu

densitatea de 8900 Kg/m3, se topește la o temperatură de 1.455 °C. Este rezistent la acțiunea

substanțelor organice și anorganice, cu excepția celor care conțin sulf. (http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Cuprul (numit și aramă) este un element din tabelul periodic având simbolul Cu și numărul

atomic 29. Este un metal de culoare roșcată, foarte bun conducător de electricitate și căldură.

(http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Zincul este un element chimic care are simbolul Zn și numărul atomic 30. Zincul este un metal

de culoare albăstruie spre alb, care devine maleabil în jurul a 100°-150 °C. Se obține din minereuri

și din compuși, fiind folosit în aliaje cu alte metale pentru protejarea acestora împotriva oxidării

(ruginirii).( http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Cromul este un element chimic care are simbolul chimic Cr și numărul atomic 24. Este primul

element chimic al grupei 6. Are o culoare alb-cenușie și este lucios. (http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Plumbul este elementul chimic cu numărul 82 în tabelul periodic al elementelor. Plumbul este un

metal greu, de culoare gri-argintie cu densitatea foarte mare. Datorită densității ridicate, plumbul și-a

găsit utilizarea la protecția contra radiației ionizante. (http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Cadmiul este un element chimic din grupa metalelor aflat în poziția 48 în tabelul periodic al

elementelor.Cadmiul este putin răspândit în natura și nu formează minerale proprii. De obicei,

însoțește minereurile de zinc sub forma de sulfați sau carbonați. Cadmiul este un metal alb-

strălucitor, moale, ductil și maleabil, este stabil în aer. (http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Zirconul este un mineral din clasa silicaților, mai precis din grupa inosilicaților, având formula

chimică ZrSiO4.După dezvoltarea metodei de stabilire a vărstei rocilor prin radiometrie, zirconul a

devenit un mineral important pentru această ramură de cercetare numită „Geocronologie”.Zirconul

este foarte rezistent la procesele de eroziune și chiar la procesele de geometamorfice, putând

conserva astfel informația oferită de izotopii radioactivi. (http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Vanadiul este un element chimic cu simbolul V și numărul atomic 23. Este un metal tranzițional

moale, ductil, de culoare cenușiu-argintie. Formarea unui strat protector de oxid stabilizează metalul

față de oxidare. Vanadiul se găsește în natură numai sub formă de combinații. V2O5.

(http://ro.wikipedia.org/wiki/)

Date Datele analizate au fost prelevate din carota K12-GRCH, din Marea Neagra. Carota are o adancime de 366,5 cm.Datele au fost analizate cu ajutorul unor analize geochimice. Pentru realizarea acestui referat am primit un set de date care se leaga de carota primita la

celelalte doua referate.(fig 2)

Datele primate au fost introduce in programul Excel ,unde am realizat grafice pentru fiecare termen chimic un graphic in functie de adancime. . Valorile cantităţilor elementelor şi compuşilor chimici variază cu adâncimea. Tot o variaţie cu adâncimea se observă şi în cazul fracţiilor sedimentelor.

Metodologie

Analiză granulometrică este un ansamblu de operații prin care se determină repartiția după

dimensiuni a particulelor ce formează o rocă necoezivă sau, pentru separarea unei fracțiuni

dimensionale dintr-o pulbere cu granulație eterogenă. Ramura disciplinei tehnologice care studiază,

clasifică și determină materialele după granulația particulelor componente se numește

granulometrie. Analiza granulometrică este una din metodele experimentale ale acestei discipline.

În studiul granulometric al rocilor, în funcție de dimensiunea granulelor, analiza granulometrică se

realizează prin cernere, pentru rocile cu particule cu dimensiunea mai mare de 0,1 mm sau prin

sedimentare în caz contrar.

Rezultatul experimental al unei analize granulometrice este prezentat în general sub forma unui

tabel în care sunt înregistrate procentual fracțiunile particulelor componente ale probei cu

dimensiunile cuprinse într-un domeniu granulometric (sau plajă granulometrică). Fracțiunea

granulometrică reprezintă procentul masic, mai rar volumic, din masa (volumul) total al probei.

Metoda de analiză granulometrică prin cernere se realizează cu ajutorul unor site

granulometrice având dimensiunea ochiurilor standardizate. Proba de material (roca măcinată sau

pulberea) este cernută succesiv printr-un set de asemenea site, apoi cantitățile de material reținute

de fiecare sită sunt cântărite și prin raportarea lor la masa probei inițiale se calculează fracțiunile

granulometrice.(fig 3-aparat granulometrie cernere)

(http://ro.wikipedia.org/wiki/Analiză_granulometrică

Fig 3 httpwww.sepadin.roaparate-de-cernere-in-curent-de-aer-ENDECOTTS

Metode de analiză chimică Analiza calitativă anorganică, ce are drept obiect de studiu stabilirea prezenței (absenței)

unui element sau compus anorganic într-o probă de analizat.

Analiza organică calitativă care stabilește prezența (absența) unui compus organic sau

grupă funcțională într-o probă de analizat.

Analiza cantitativă stabilește cantitatea unui element sau a unei substanțe dintr-o probă

(http://ro.wikipedia.org/wiki/Chimie_analitică)

Interpretare Cu datele primate am realizat 13 grafice in Excel in functie de adancime, din care 12 grafice

sunt pentru elementele chimice si un graphic pentru silt,clay si sand.Aceste grafice vor fi interpreta

si vom incerca sa gasim elemente chimice care sa semene intre ele.

0.000 20.000 40.0000

50

100

150

200

250

300

350

400

CaCO3

%

Adân

cime

(cm

)

pICK

1001502002503003504000

50

100

150

200

250

300

350

400

Sr

ppm

Adân

cime

(cm

)

0.000 0.500 1.000 1.5000

50

100

150

200

250

300

350

400

Cd

ppm

Adân

cime

(cm

)

Fig 4 Fig 5 Fig 6

Am ales sa grupez graficele pentru CaCo3, Sr ppm si Cd ppm deoarece cele trei prezinta o

curba asemanatoare, In cazul graficului 1-CaCO3 Avem o valoare extrema la adancimea de 12cm ,

cu o valoare de 37.58% si o valoare mica la adancimea de 80 cm cu o valoare de 6.68%.Graficul

prezinta un pic maxin in intervalul 4-42.4 cm dupa care avem inca un pic in jurul valori de 75 cm cu

valori intre 6.8-13.5%.Pe parcurs mai apar cateva picuri mai domoala la 1750cm,240 cm si 315 cm.

In cazul celorlalte doua grafice interpretarea se aseamana, ambele grafice debutand cu un pic

maresi prezentand un minim, iar in intervalul dintre aceste doua puncte reper apar pick-uri de mai

mica intensitate.O diferenta de mentionat intre CaCO3 si Sr si Cd este ca ultimele doua elemente

sunt exprimate in ppm.

Urmatorul grafic este cel pentru Fe2O3(fig 7), ce are valori intre 3.16% si 7.35%.Analizand

graficul putem observa ca aceste prezinta o multi,e de picuri negative in sensul in caere aceste

prezinta o scadere de la 4.20% la 3.18% , 7.15% la 3.71% si de la 6.79% la 4.32%.Aceste pickuri se

gasesc la adancimi de de 48 cm. 80 cm si 175 cm.

Fig 7 Fig8 Fig 9 Fig 10

1.5005.500

050

100150200250300350400

Fe2O3

%

Adân

cime

(cm

)

0.00 0.50 1.000

50100150200250300350400

TiO2

%

Adân

cime

(cm

)

30 50 70 900

50100150200250300350400

Zn

ppm

20 60 100140

050

100150200250300350400

Cr

ppm

Fig 11

In acelasi mod pot fi caracterizate si graficele pentru TiO2(fig8),Zn ppm(fig

9),Cr ppm(fig 10) si V ppm(fig 11).Cele patru grafice prezinta odata cu

coborarea adancimii mai multe pickuri de scadere precum am mentionat si in

cazul Fe2O3.Totusi, in cadrul graficului pentru TiO2 putem observa o

diferenta in ceea ce priveste dezvoltarea de la adancimea de 183 cm-

moment in care acest mineral incepe sa aiba o dezvoltare mai liniara, fara

variatii pronuntate fata de celelalte 3 minerale care inca prezinte minime.

Chiar daca prezinta asemanari cu graficele precedente , am preferat sa le

analizez separat.

Graficul pentru MnO (FIG 12) respective graficul pentru Ni (fig 13) prezinta ca

si in cazul precedent trei pickuri proeminente situate la adancimile de 35

cm,78 cm si 183 cm. In tre cele doua grafice putem percepe diferenta, astfel observam ca intre

0 50 100 150 2000

50

100

150

200

250

300

350

400

V

ppm

Figure a1

adancimea de 80 cm si 175 cm Ni prezinta valori constant, fara

variatii proeminente in timp ce MnO prezinta o crestere a variatiei

odata cu adancimea.De asemea aproape de sfarsitul graficului,

putem observa faptul ca Ni prezinta variatii dese , in timp ce MnO

prezinta doar trei interval de variatie.

Graficul Co (Fig 14) nu prezinta asemanari mari cu celelalte

grafice,Co prezinta un pick minim la adancimea de 47 cm, unde

scade brusc la 10 ppm.In continuare prezinta mai multe variatii,

dar putem observa prezenta a doua pickuri de valori maxime la

adancimea de 210 cm unde atinge valoarea de 29 ppm si,

respective la 260 cm unde are o valoare de 33 pp.

Graficul pentru Cu (fig 15) prezinta o serie de inflexiuni, caracterizate prin pickuri care

ating atat valori maxime cat si valori minime.Prezinta doar o mica portiune in care

valorile evidentieaza o crestere odata cu adancimea.

In cazul graficului pentru Ba( fig 16) observam o panta de crestere accentuata pana

atinge un punct de maxim la 75 cm.Imediat putem observa tendinta de descrestere si

atigerea punctului unui punct de minim la 80 cm.Valorile Ba varieaza in continuare

pana la 150 cm, punct de unde prezinta o continuitate mai linistita, fara variatii

importante.

Urmatoarele grafice sunt pentru PB(fig 17) si Zr (fig 18).In cazul graficului pentru Pb, putem

observa coborarea valorilor in jurul adancimii de 40 cm –unde se atinge un pick

de minim, apoi o usoara crestere pana la valoarea de 50 cm , urmata de o

scadere si de atingerea minimului –la 80 cm cu o valoare de 10 ppm.In

continuare se observa o serie de inflexiuni, dar si atingerea punctului maxim la

adancimea de 320 cm cu o valoare de 55 ppm.

In ceea ce priveste graficul pentru Zr ppm observam picuri maxime ,care

varieaza intre 137 ppm si 330 pmm.Intre adancimea de 86 cm si 130 cm putem observa o variatie

oproape constanta.

0.020 0.070 0.1200

50100150200250300350400

MnO

%

Adân

cime

(cm

)

30 40 50 60 70 800

50100150200250300350400

Ni

ppm

150550

9501350

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Ba ppm

5 10 15 20 25 30 350

50100150200250300350400

Co

ppm

Adân

cime

(cm

)

12 14 16 18 20 22 24 26 28 300

50100150200250300350400

Cu

ppm

Din analiza graficului fractiilor granulometrice(fig 19)

putem observa o variatie proportional intre arenite si

siltite si, invers proportionala intre cele doua si lutite.Picurile

acestor grafice corespund cu picurile graficelor realizate pentru

minerale .Analizand aceste grafice putem observa ca fractia

lutitica este in proportia mai mare fata de celelalte doua, insa in

anumite cazuri fractia siltica domina.De asemena fractia arenitica

prezinta o zona in care se mentine constant.

Diagrama Ternala

Cu ajutorul datelor primate, am putut realize o

diagram ternala Shepard. Din analiza

acesteia se observa ca proba

analizata( carota) este argila siltica.

Fig 20

Corelatii.

6 16 26 36 46 560

50

100

150

200

250

300

350

400

Pb

ppm

Adân

cime

(cm

)

0.00 50.00 100.000

50

100

150

200

250

300

350

400

sand %silt %clay %Ad

âncim

e

90 140 190 240 290 3400

50

100

150

200

250

300

350

400

Zr

ppm

Fig 21

Cu datele primate am realizat corelatii pentru fiecare mineral in parte.Am luat ca valoare

minima 0.70 si valoarea maxima 1.In cazul in care colelarea este 1 atunci punctele se gasesc in

jurul unei dreptam cu cat gradul de corelare scada cu atat punctele se gasesc mai dispersate.In

cazul nostru

Am realizat corelarea elementelor (fig 21) si am observant ca elementele cu cel mai mare grad

de corelare sunt CaCO3-Sr, Fe2O3-Zn, TiO2-Cr,Sr-Cd, Zn-Cr.De asemenea putem observa si

existenta unei corelari inverse cum este in cazul CaCO3-TiO2, TiO2-Sr,Sr-Cr.Voi adauga cateva

grafice pentru fiecare tip de corelatie.

Valorile mari ale Sr pot fi interpretate printr-o prezenta mare a calcitului autigen, reprezentat

printr-o prezenta mare a calcitului autigenm reprezentat de coccolite si aragonit.Luand in

considerare mineralele analizate in referatul precedent, putem lega prezenta Fe2O3 de ceea a

piritei.O corelatie poate fi observata si intre TiO2 SI Fe203 si poate fi explicate prin prezenta

cloritului bogat in Fe.

FIG 23 Corelatie intre Zn ppm si Cr ppmFig 22 Corelatia dintre CaCO3 si Sr ppm

Fig 24 Corelatie intre CaCO3 si TiO2

Concluzii

Din analiza realizata atat pentru fiecare mineral in parte cat si prin corelatii putem spune ca

carota litologica a fost preluata dintr-o zona de varsare a Dunarii in Marea Neagra, pe platform

contimentala.Acest lucru este demonstrate de prezenta mineralelor grele care nu pot fi deplasate in

suspensie pe interval mari.

Bibliografie

Calvert, S. E., Batchelor C.H., Major and minor element geochemistry of sediment from hole

379A, http://www.deepseadrilling.org/42_2/volume/dsdp42pt2_16.pdf, accesat în 4.01.2013

Emelyanov, E.M., Lisitzin A.P., Shimkus K. M., Trimonis, E.S., Lukashev V.K., Lukashin,

V.N., Mitropolskiy, A. Yu., Pilipchuk ,M.F., Geochemystry of Late Cenozoic sediments of the

Black Sea, http://www.deepseadrilling.org/42_2/volume/dsdp42pt2_17.pdf

http://ro.wikipedia.org/wiki/

http://ro.wikipedia.org/wiki/Analiză_granulometrică

http://ro.wikipedia.org/wiki/Chimie_analitică

5 10 15 20 25 30 35 400

50100150200250300350400

CaCO3

Sr ppm

30 40 50 60 70 80 90 1000

20

40

60

80

100

120

140

160

Zn ppm

Cr ppm

5 10 15 20 25 30 35 400

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

Axis Title

Axis Title

CaCO3

TiO2