Кузнецов В.Г. Литология. Осадочные горные породы и их изучение

Подождите немного. Документ загружается.

о.

Верхняя

литораль

Нижняя

литораль

β Q.

V) о

® С

«Л I

с. - С' etj.

.··•·...·· . >ч4

. . · — · » ι

I· -I

•

^ 4

/ J.' /

—

."-V-

^ <г£

//л

/*\

Рис. 8.19. Разрезы себхи (по М.Р. Лидеру, 1986; Б.Ш. Шрейберу, 1990;

AC. Kendal, G.M. Harwood

1996).

а — современной (Абу-Даби): 1 — арагонитовые илы; 2 — литифицирован-

ная корка; 3 — церитидовые пеллетовые пески; 4 — водорослевые маты с

гипсом; 5 — современный уровень грунтовых вод· б — ноздреватый ангид-

рит; 7 — красновато-бурые кварц-карбонатные пески с ангидритом и де-

формированной слоистостью; 8

—

непостоянная соляная корка;

6 — юрской (Англия):

1—3

— отложения: 1 — лагуны, 2 — литорали — водо-

рослевые маты, 3 — себхи

—

желваковый ангидрит; 4 — поверхность эрозии

отметку —132 м. Уникальностью Средиземноморской

впадины являются ее масштабы, как по площади, так и по

глубине.

430

Кроме основных, преобладающих обстановок — специ-

фических морских бассейнов — существуют и иные условия

накопления соленосных отложений, количественная роль ко-

торых, однако, весьма скромная. К ним относятся внутрикон-

тинентальные озера, где формируются чаще сульфатные по-

роды, в том числе легко растворимые; количество же камен-

ной соли (и галита вообще) резко ограничено.

Своеобразная область солевой седиментации — прибреж-

ная литоральная и, главным образом, надлиторальная плоская

прибрежная зона аридных побережий, известная под араб-

ским словом себха (sebkha, sabkha).

Образование солей здесь связано с подтягиванием и испа-

рением высокоминерализованных поровых вод, с отдельными

эфемерными озерами, заплеском брызг морской воды при

волнении и штормах и др. (рис. 8.18).

В этой зоне формируются преимущественно гипсы и но-

дуляные ангидриты, реже галит. Кроме этих солевых образо-

ваний в зависимости от характера побережья имеется, а ча-

ще преобладает обломочный и карбонатный материал (доло-

миты в виде строматолитовых матов или пеллетовых образо-

ваний). При этом минералы-галогениды чаще выпадают в

интерстициях, образуют гнезда и стяжения, реже линзы и

ограниченные по площади маломощные пласты (рис. 8.19).

Таким образом, значительная, если не большая часть солевых

выделений является не чисто седиментационными, а диагене-

тическими.

Можно отметить образование стяжений, корок, реже пла-

стов в почвах аридных зон — каличе, что подробнее рас-

смотрено в предыдущем разделе.

Пачки гипсов и ангидритов формируются в кровле со-

ляных куполов как остаточные нерастворимые продукты, об-

разующиеся в результате поверхностного или подземного

выщелачивания солей в кровле этих куполов. Такие образо-

вания получили названия кепрок (саргоск); они широко раз-

виты в Урало-Эмбенском районе, в Германии, по побережью

и в акватории Мексиканского залива в США и Мексике. На-

ряду с сульфатами тут нередки вторичные кальцит и сера.

8.5. ЦИКЛИЧНОСТЬ СОЛЕНОСНЫХ

ОТЛОЖЕНИЙ

Соленосные отложения обычно имеют слоистую

текстуру, причем слои образуют цикличность различных по-

1974)

рядков. Некоторые примеры цикличности уже отмечены ра-

нее, и данный раздел частично повторяет, но в основном сис-

тематизирует материалы по цикличности.

Наиболее тонкая цикличность имеет климатический, точ-

нее, сезонный характер. Выше отмечалась сезонная слои-

стость сильвинитов, где чередуются летние слойки галита и

зимние сильвина.

Аналогичная цикличность имеется и в других типах соля-

ных пород. Так, в ангидритах, особенно отложенных вне зо-

ны взмучивания, наблюдается тончайшее переслаивание ан-

гидрита (средняя мощность слойков 0,5—3 мм) и темных би-

туминозно-глинистых карбонатов (мощность

0,01 — 0,1

мм).

Появление глинисто-карбонатного прослоя обычно связыва-

ют с весенне-летним периодом, когда цветение планктона, во-

первых, ведет к повышению рН воды, что вызывает садку

карбонатного материала, и, во-вторых, обеспечивает поступ-

ление в осадок органического вещества как исходного мате-

риала образования битумов. В осенне-зимний период похоло-

дания и, соответственно, снижения растворимости осаждают-

ся сульфаты кальция.

В разрезах каменной соли присутствуют прослойки, обо-

гащенные глинистым веществом, но одновременно меняется

и структура пород. Так, в толще каменной соли Верхнекам-

ского месторождения мощность годового цикла колеблется от

2 до 10 см, причем полный годовой набор состоит из четырех

слойков (Иванов, Воронова, 1972):

1 — соленосная глина, иногда с желвачками ангидрита —

1—2 мм;

2 — крупнокристаллический галит зонально-кристал-

лической структуры с примесью соленосных глин —

5 —

30 мм;

3 — матово-белый и прозрачный галит зонально-кристал-

лической структуры —

5 —

40 мм;

4 — бесцветный прозрачный и розовый галит часто гиган-

токристаллической структуры —

50 — 70

мм.

Нижние слои считаются летними, гигантокристаллический

галит — зимним.

Надо отметить, что подобная ситуация и цикличность ус-

танавливаются далеко не во всех случаях. Например, сильный

шторм ведет к перемешиванию водной толщи, ликвидации

пикноклина, выравниванию концентрации солей снизу и

сверху водной толщи и, как следствие, растворению уже от-

ложившихся солей.

Такие сезонные наборы по аналогии с описанными ранее

1974)

озерными «ленточными глинами» нередко называют варвами.

Они хорошо известны и описаны во многих соленосных тол-

щах мира, но, по-видимому, наиболее подробно и детально

изучены в цехштейновых отложениях Германии. Здесь в раз-

резе выделено более 900 прослоев, причем около 800 из них

удается проследить на огромной площади бассейна — 320 км

по широте и 350 км по долготе (Рихтер-Бернбург, 1968). По-

добная корреляция возможна на основе того, что каждая вар-

ва несколько отличается друг от друга, в частности, некото-

рые из них имеют аномальную мощность, Оказалось, что эти

•η η

г г

20 25

Интервал между аномалиями, годы

Рис. 8.20. Частота встречаемости циклитов аномальной мощности (по

Г. Рихтер-Бернбургу, 1968):

α — каменная соль цехштейна Германии; б — ангидриты цехштейна Герма-

нии; в — ангидриты сармата Сицилии

1974)

аномальные мощности встречаются в каждом

—12-м набо-

ре, т.е. существует 11-летний цикл изменения мощностей

варв (рис. 8.20). Соответствие такой цикличности циклам

солнечной активности позволяет говорить о влиянии послед-

ней (влияние явно опосредованное) на характер соленакоц-

ления.

В свою очередь, эти И-летние циклы группируются в бо-

лее длительные — в 22

—

23-, затем

—35-летние и еще более

длительные 85—105- и

170

—210-летние, которые соответст-

вуют уже прецессии земной оси. 11-, 33- и 110-летние цикли-

ты установлены также в брянцевском пласте бахмутской сви-

ты Донбасса (рис. 8.21).

Следующий порядок цикличности связан уже не с кратко-

временными — десятки и сотни лет, а с более длительными

периодами и находит свое наиболее наглядное выражение в

строении описанных выше полициклических соленосных

толщ. При этом, как было отмечено, чередование соляных и

несоляных пород обусловлено соответственно изоляцией и,

напротив, открытием бассейнов соленакопления и возобнов-

лением их связи с Мировым океаном. Последнее возможно

как за счет тектонических причин, так и за счет эвстатиче-

ских колебаний уровня моря, которое, в свою очередь, чаще

Номера циклов от кровли пласта

Рис. 8.21. Изменение мощности 11-летних циклов в брянском пласте бах-

мутской свиты Донбасса (по М.К. Калинко, 1973).

На рисунке видны 33-летние циклы (номера циклов 3, 7, 10 и т.д.) и 110-

летние (номера циклов I

10, 18)

1974)

всего связано с такими же колебаниями климата (именно

климата, а не сезона и погоды).

Не следует думать, что другой тип — гомогенные моно-

циклические толщи — не имеют внутренней цикличности.

Она из-за инертности большой водной массы менее заметна,

но в той или иной форме существует. Так, в кунгурской со-

леносной толще Прикаспийской впадины имеются пачки ан-

гидритов, отражающие относительно слабое распреснение.

Эти пачки особенно хорошо устанавливаются в разрезах об-

рамления впадины, где соленосная толща не испытала вто-

ричного перераспределения и первичные соотношения не

нарушены соляной тектоникой. Наиболее же подробно цик-

личность такого масштаба установлена в цехштейне Европы,

где выделено пять крупных циклов — серий: Верра, Стас-

фурт, Лейне, Адлер и Оре.

8.6. ЭВОЛЮЦИЯ СОЛЕНАКОПЛЕНИЯ

В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ

Первые отложения сульфатов отмечены в сред-

нем рифее в Австралии (формация Биттер-Спрингс) и Север-

ной Америке (Гренвильская серия). Верхнерифейские и

вендские сульфатные формации уже развиты достаточно ши-

роко и известны в Восточной Сибири, Иране, Омане, Паки-

стане, Гренландии, ряде районов Северной Америки. По

крайней мере с венда началось осаждение и каменных солей,

и с этого времени соленакопление продолжалось в течение

всего фанерозоя, однако оно было крайне неравномерным.

Эпохами грандиозного соленакопления были ранний кем-

брий, вторая половина ранней — поздняя пермь, поздний

триас, поздняя юра — ранний мел, в меньшей степени сред-

ний — поздний девон и миоцен.

Отмечены также длительные временные интервалы,

когда соленакопление было резко ограничено: поздний кем-

брий — ранний девон, ранний карбон, средний триас, па-

леоцен.

При этом палеозойское соленакопление было сосредото-

чено в небольшом числе грандиозных солеродных бассейнов,

связанных преимущественно с эпиконтинентальными моря-

ми. К ним относятся Восточно-Сибирский и Ирано-Пакистан-

ский в кембрии, Западно-Канадский, Северо-Сибирский,

Днепровско-Донецко-Припятский в девоне, Восточно-Евро-

пейский, включая Прикаспийскую впадину, Германо-Севе-

1974)

роморский (Цехштейновый) и Мидконтинента США в перящ

и некоторые другие более мелкие.

В мезозое солеродных бассейнов стало больше, но мас-

штабы соленакопления в них меньше палезозойских, а сами

бассейны более разнообразны по тектоническому положе-

нию. В кайнозое количество бассейнов увеличилось при од-

новременном сокращении их размеров. Появились и играли

существенную роль континентальные — озерные — соленос-

ные толщи. j

В какой-то степени эта тенденция аналогична эволюции

карбонатонакопления (см. гл. 7). В палеозое существовали

огромные эпиконтинентальные бассейны с карбонатной и,

как сказано выше, солевой седиментацией. В мезозое и осо-

бенно кайнозое не осталось таких обширных шельфов в бла-

гоприятной для карбонато- и особенно соленакопления кли-

матической зоне и формирование этих осадков сместилось в

иные палеогеографические обстановки.

Параллельно с изменением масштабов и типов бассейнов

соленакопления изменялся и вещественный состав соленос-

ных отложений. В течение всего фанерозоя развиты гипсы,

ангидриты, а также соленосные формации хлоридного типа.

В перми и неогене к ним добавляются хлоридно-сульфатные

формации с сульфатами калия и магния, а в неогене еще и

карбонатами натрия (рис. 8.22).

Таким образом, в фанерозое намечается два крупных цик-

ла соленакопления — палеозойский и мезозойско-кайнозой-

ский (Жарков, 1984). Каждый из них начинается длительным

этапом накопления морских гипсов и главным образом хло-

ридов. Завершаются циклы относительно кратковременными

пермским и неогеновым этапами образования также калий-

но-сульфатных формаций и континентальных озерных ком-

плексов, причем в перми это относительно простые по мине-

ральному составу галит-глауберитовые отложения, а в неоге-

не минеральный состав их весьма разнообразен.

Палеозойский и мезозойский этапы соленакопления раз-

личаются еще одним интересным свойством.

Кембрийское, пермское, в меньшей степени девонское ср-

ленакопление в палеозое и миоценовое в кайнозое четко ас-

социируются с периодами глобальных похолоданий и оледе-

нений. Возникающее противоречие между аридным клима-

том, благоприятным или даже необходимым для соленакоп-

ления, и похолоданием — противоречие мнимое. В первом

случае речь идет о климате конкретного региона, во вто-

ром — о глобальной температуре всего Земного шара.

436

Рис. 8.22. Схема изменения со-

става соленосных формаций во

времени (по М.А. Жаркову, 1984,

с изменениями).

Классы формаций: А — хлорид-

ный; Б — хлоридно-сульфатный;

В — хлоридно-карбонатный (со-

довый)

А именно глобальные похолодания и даже оледенения

ведут к увеличению контрастности климата, более резко про-

является климатическая зональность и, в частности, четко

обособляются аридные зоны, где и происходит соленакоп-

ление.

Далее. При глобальных похолоданиях и оледенениях

уменьшается общая влажность атмосферы. Наконец, связы-

вание жидкой воды в ледники во время покровных конти-

нентальных оледенений ведет к понижению уровня Мирово-

го океана, что, в свою очередь, способствует появлению под-

водных барьеров и изоляции водоемов, что и необходимо для

соленакопления.

Даже во время последнего — вюрмского, далеко не самого

мощного, оледенения уровень Мирового океана был на

140—160 м ниже современного, а во время предпоследнего

рисского — на 200

—

300 м (Кузнецов, 1997). Об общем паде-

нии уровня моря в периоды похолоданий свидетельствует

и соответствие кривых изменений климата и уровня моря

(рис. 8.23).

437

Рис. 8.23. Соотношение соленакопления, климата и уровня Мирового океана

в фанерозое.

1 — покровные оледенения; 2 — северное оледенение; 3 — южное оледене-

ние; 4 — холодный период (icehouse); 5 — теплый период (greenhouse)