Условия образования эвапоритов
|
Среди бассейнов, концентрация вод которых могла вызвать химическое осаждение высокоподвижных сульфатов и хлоридов Ca, Na, К и Mg, выделяются следующие бассейны. Морские бассейны или их части (осолоняющиеся лагуны) были расположены в жарком аридном климате и имели затрудненное или периодически прерывавшееся сообщение с мировым океаном. В таких бассейнах создавалась возможность непрерывного поддержания процесса эвапоритообразования за счет, с одной стороны, интенсивного испарения, а с другой — поступления в эвапоритовый бассейн новых порций океанической воды. Такие бассейны имели различный характер и размеры. Наиболее крупные из них имели площадь в миллионы квадратных километров и являлись эпиконтинентальными морями (например, пермский эвапоритовый бассейн, занимавший значительную часть Европейского континента). Озерно-континентальные бессточные бассейны представляли собой или крупные засолоняющиеся озера типа Большого Соленого озера (США), или себкхи (шотты) — плоские пониженные участки в пределах аридных пустынных районов, занятые засоленными болотами или покрытые солью, иногда с очень мелководными пересыхающими солеными озерами (sebkha — англ., фр.; shott — англ.; chott — фр.)- Таковы, например шотты Северной Африки и себкхи Аравийского полуострова и берегов Персидского залива. Себкхи, расположенные на морских побережьях, могли питаться соляными растворами, осаждавшими эвапориты, за счет подземного просачивания и капиллярного подъема морских вод в условиях интенсивного испарения. Изучение эвапоритовых толщ различного возраста показало, что масштабы морского и озерно-континентального накопления эвапоритов резко различны. Галогенные формации морского происхождения имеют большие площади распространения и мощности. Озерное эвапоритонакопление осуществлялось в относительно небольших бассейнах, отлагавшиеся в них пачки эвапоритов имеют меньшую мощность, чем морские. Дискуссионным является определение глубин эвапоритовых бассейнов. Для озерных бассейнов, несомненно, были характерны небольшие глубины. Морские эвапоритовые бассейны, по мнению некоторых исследователей, также имели мелководный характер. Однако другие ученые предполагают, что крупные солеродные морские бассейны являлись глубоководными и имели глубину многие сотни метров. Исследования последних лет позволяют утверждать, что эвапоритонакопление в крупных бассейнах развивалось циклически, с чередованием периодов, характеризовавшихся то относительно пониженной, то высокой концентрацией соляного раствора. Периоды понижения концентрации связаны с поступлением в бассейн новых порций океанической воды. При этом уровень воды в эвапоритовом бассейне повышался, а глубина его увеличивалась. Из раствора осаждались менее растворимые компоненты (доломит, гипс). При интенсивном испарении и отсутствии существенного поступления свежей океанической воды концентрация раствора в бассейне увеличивалась из-за его испарения, что сопровождалось уменьшением объема концентрированного соляного раствора, т. е. уменьшением глубины эвапоритового бассейна, в котором осуществлялось осаждение каменной соли. Изучая вопросы образования калийно-магнезиальных солей, М.Г. Валяшко еще в 1951 г. обратил внимание на то, что ко времени начала кристаллизации калийных солей объемы высококонцентрированного рассола приблизительно равны объему пор между кристаллами ранее выпавших солей, т. е. этот рассол весь находится в порах и не образует над осадком свободной жидкой массы. Для образования промышленных скоплений калийных солей межкристалльные калийные рассолы должны иметь возможность скопиться путем стока в отрицательных формах рельефа дна эвапоритового бассейна. Это приводит к тому, что калийные соли всегда находятся только па части площади распространения подстилающей их каменной соли. Обсуждая проблему скорости накопления эвапоритов, Н.М. Страхов подчеркивал, что если скорость накопления карбонатных пород в морских бассейнах составляет в среднем доли миллиметра в год, то скорость отложения гипса или ангидрита достигает 1—2 мм/год, а скорость накопления каменной соли — 30— 100 мм/год, т. е. является огромной. Такие различия в скорости накопления осадков в испаряющемся бассейне связаны с изменением концентрации рассола в бассейне на разных стадиях развития эвапоритового бассейна. Так, при испарении 1 м3 малоконцентрированного раствора, из которого может осаждаться СаСО3, количество карбонатного осадка составит от 0,15 до 0,3 кг. Если испарится 1 м3 более концентрированного раствора, который может осаждать CaSО4, то количество гипса будет равно уже 4,0 кг. При испарении 1 концентрированного рассола, содержащего NaCl, количество осажденной каменной соли составит 250,0 кг. Иначе говоря, скорость накопления каменной соли при постоянном темпе испарения будет в 50—60 раз превышать скорость накопления гипса и в 1000 раз — скорость накопления хемогенного известняка или доломита. Изучение скоплений эвапоритов озерно-континентального происхождения показывает, что они представляют собой большую редкость в геологическом прошлом. Большинство известных примеров таких бассейнов — современные засоленные озера. Для озерно-континентальных эвапоритов характерна сильная «загрязненность» их обломочным материалом. Такие эвапориты отличаются большим разнообразием минералов, осаждавшихся, на всем протяжении существования озерного бассейна. Это разнообразие обусловливалось относительно малым объемом соляного раствора в бассейне, состав которого легко поддавался различным изменениям («метаморфизм рассолов») в зависимости от конкретных условий существования озерного водоема. Так, по мнению Н.М. Страхова, насчитывается не менее 8 гидрохимических групп эвапориновых озерных бассейнов, отличающихся по химическому составу соляного раствора. Для развития морских эвапоритовых бассейнов характерно наличие четырех стадий концентрации их воды и соответственно осаждения четырех типов осадков: 1) карбонатная стадия — хемогенным путем осаждаются кальцит и доломит; 2) сульфатная стадия — главным осаждающимся компонентом является гипс (ангидрит); 3) хлоридная стадия — массовое осаждение галита (каменной соли); 4) калийно-магнезиальная стадия — осаждаются разнообразные калийно-магнезиальные минералы. На первых трех стадиях процесс морского эвапоритообразования протекал во многом сходно в бассейнах различного геологического возраста. Это обусловливалось огромным объемом водной массы бассейна, обладавшей большой «инерцией» сохранения состава растворенных в ней солей и прежде всего сульфатов, из которых наименее растворимым является гипс, из хлоридов — галит. Заключительная калийно-магиезиальная стадия развития эвапоритового морского бассейна характеризуется осаждением эвапоритов уже в остаточных озерных бассейнах, возникающих во впадинах внутри площади распространения галитовых осадков. В зависимости от типа остаточного рассола можно выделить сульфатный (с присутствием MgSО4 в остаточном рассоле) и бессульфатный (без MgSО4) типы калийно-магнезиального бассейна. В первом случае схема последовательности осаждения K-Mg эвапоритов будет следующей: кизерит—сильвинит—карналлит—бишофит, которые сопровождаются кроме галита минералами, содержащими сульфат магния (полигалит, калинит, лангбейпит и др.); во втором: сильвинит—карналлит—бишофит, сопровождаемые галитом. Все комплексные калийные минералы с участием MgSО4 исчезают. |
