Theo Romanskievich E. A thì vùng trầm tích biển tích lũy
được khoảng 25-70 tỷ tấn, trong đó carbon hữu cơ (Corg) chiếm
tới 18-40 tỷ tấn. Vật liệu hữu cơ tồn tại ở trạng thái hòa tan và lơ lửng trong nước biển. Còn trong nước mặt có tới 45-70% Corg
bị sử dụng (tổng hợp) bởi dong plancton và diệp lục (macrofit) khi
còn sống. Sau khi chết chúng chuyển sang trạng thái hòa tan và là dạng cơ bản của vật liệu hữu cơ trong nước. Đồng thời nguồn vật liệu hữu cơ này cũng là nguồn thức ăn cho zooplancton tạo nên sự chuyển hóa bởi sinh vật sống. Như vậy, hệ thống quang hợp (tổng hợp)- phân hủy của vật liệu hữu cơ trong nước biển hay trong lục địa liên tục xảy ra và cuối cùng để lại tàn tích của chúng và được tích lũy trong bùn đáy. Theo tính toán của Romanskievich E. A thì lượng vật liệu hữu cơ đạt tới lớp bùn đáy chỉ khoảng 3-9% còn phần lớn bị mất ở giai đoạn lắng nén do vi khuẩn, do động vật bám đáy, dong plancton...
Khi tàn tích vật liệu hữu cơ đạt tới phần trên cùng của lớp bùn đáy bị vi khuẩn ưa khí tái tạo lại. Lớp này dầy khoảng 2- 3cm đến 1m - gọi là lớp oxy hóa (Strakhov N. M, 1972 và Volkov I. I và n.n.k., 1972). Tại đây vật liệu hữu cơ do tác động của oxy hòa tan đã phân hủy và chuyển hóa dưới tác dụng của thế năng oxy hóa khử. Dưới lớp này là hoạt động của loại vi khuẩn yếm khí. Các tàn tích vật liệu hữu cơ (>90%) chuyển sang dạng
khóang hóa trong tập trầm tích. Do thâm nhập của SO2−
4 từ nước
đáy, có độ sâu từ 1,55m đến 8,40m, xảy ra quá trình khử bởi sunphat của nước từ bùn. Theo Strakhov N. M và Bordovski O. K thì lớp này dày khoảng 1,5-2m là đới hoạt động mạnh mẽ nhất. Trong đới này hình thành các acic humic và giảm lượng lipide, albumin, acide amin và hydratcarbon. Tức là giảm lượng nguyên tố N và P, ngược lại tăng lượng carbon và hydrogen. Trên cơ sở phân dị vật liệu hữu cơ nêu ở trên nhiều nhà nghiên cứu dẫn đến kết luận là vật liệu hữu cơ loại sapropel được tích lũy trong biển nông, biển sâu vừa, vũng vịnh, các hồ lục địa cũng như các thung lũng đại dương sâu. Vì vậy, ở các vùng này cũng có thể là hồ muối, vùng nước lợ hay nước nhạt. Theo các chuyên gia địa hóa như Degens E, Ross D, Gurari F. G… thì lượng vật liệu hữu cơ sapropel được tích lũy nhiều hay ít còn tùy thuộc vào mức độ
phân rã của hydrosulfua ở lớp đáy. Tuy nhiên, Neruchev C. G lại cho rằng chủ yếu do mức độ phân hủy và tiêu thụ bởi dong xanh và được tích lũy ở các đới tách giãn của vỏ trái đất dọc theo các đứt gãy sâu dạng riftơ. Nơi đây xảy ra quá trình khử mạnh, các phản ứng khử sắt tạo thành các sulfid (FeS). Hệ số hóa thạch của vật liệu hữu cơ sapropel đạt khoảng từ 1 đến 4% (theo Ignalov B. F, 1967). Khi nghiên cứu các lắng đọng ở biển Đen, Strakhov N. M. (1955) phát hiện quá trình khử oxygen ở đới hoạt động mạnh mẽ này và cho ra các sản phẩm của nó như sau
- Nếu khử hết oxygen cho ra sulfid sắt (pyrit FeS)
- Nếu khử ở mức trung bình thì tạo thành carbonat sắt (FeCO3). Nếu nhiều oxygen thì tạo thành oxyt sắt (Fe2O3).
Đó là kết quả của quá trình oxy hóa khử vật liệu hữu cơ ở đới tạo đá cho ra các sản phẩm dưới dạng hỗn hợp của S và Fe.
Từ đó, ông xây dựng lên tương quan sau:
Trong môi trường khử mạnh (IV) +2
S
Fe > +2
HCl
Fe > Fe+3
Trong môi trường khử (III) +2
HCl
Fe > +2
S
Fe > Fe+3
Trong môi trường khử yếu (II) +2
HCl
Fe > Fe+3 > +2
S
Fe
Trong môi trường oxy hóa (I) Fe+3 > +2
HCl (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Fe > +2
S
Fe
Chúng được biểu diễn dưới dạng sơ đồ sau : (Hình 3.1: Tương quan hàm lượng sắt)
Trên cơ sở nguyên lý này Strankov N. M. còn xây dựng tam giác vuông cân để áp dụng cho các mẫu như sau:
(Hình 3.1: Giản đồ phân chia các trường của Strankov N. M) Trường I: oxy hóa
Trường II: khử yếu Trường III: khử Trường IV: khử mạnh
Tuy nhiên, đồ thị tam giác vuông cân chưa hòan toàn phản
ánh bốn tương quan nêu trên. Ví dụ, điểm 1 không nằm ở môi
trường khử yếu mà ở môi trường oxy hóa, điểm 2 không nằm ở môi trường khử mà nằm ở môi trưòng khử mạnh. Các điểm 3, 4 không nằm trong trường nào. (Hình 3.2: Giản đồ phân chia các trường của Hòang Đình Tiến, 1975).
Vì vậy, năm 1975 Hòang Đình Tiến đã phân chia lại theo các đường trung tuyến trên cơ sở nguyên tắc về tương quan giữa các hàm lượng của các khóang vật thứ sinh chứa sắt như sau :
Trường I: oxy hóa có S+2
+2HCl HCl Fe Fe <1; +2S +3 Fe Fe <1; +2HCl +3 Fe Fe <1
Trường II: khử yếu +2S
+2HCl HCl Fe Fe <1; +2S +3 Fe Fe <1; +2HCl +3 Fe Fe >1 Trường III: khử +2S +2 HCl Fe Fe <1; 3 1 2 > + + Fe FeS ; +2HCl +3 Fe Fe >1 Trường IV: khử mạnh 2 1 2 > + + HCl S Fe Fe ; 3 1 2 > + + Fe FeS ; +2HCl +3 Fe Fe >1
Ngoài ra còn trường số V có thể coi là trường kiểm tra. Vì các mẫu rơi vào các trường này đều thuộc loại sai số do nhiều nguyên nhân như: lấy mẫu không chính xác, gia công xử lý mẫu không đúng, phân tích chưa đúng...
Bên cạnh quá trình thành tạo các khóang vật sắt thứ sinh trong giai đoạn lắng nén ban đầu còn hình thành tổ hợp khóang vật thứ sinh khác như
- Trong trường hợp oxy hóa hình thành tổ hợp các khóang vật hydrogơtit - gơtit - limonit.
- Trong môi trường khử yếu hình thành tổ hợp khóang vật samoizit- xiderit - hematit - glauconit.
- Trong môi trường khử hình thành tổ hợp khóang vật xiderit là chính - pyrit.
- Trong môi trường khử mạnh hình thành khóang vật pyrit là chính và marcazit- xiderit là thứ yếu.
Bên cạnh đó còn sử dụng các chỉ tiêu rNa+/rCl- <1;
rCl/Br<300, hệ số sulphat KSO4 <1 với hàm lượng iod và brom cao
lại có các loại nước clorua canxi và cloruamanhe. Chứng tỏ chúng được tích lũy trong môi trường biển. Trong trường hợp ngược lại thể hiện môi trường lục địa.