Происхождение эвапоритов » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Происхождение эвапоритов

31.07.2021

Все солевые отложения образуются при испарении рассолов. Первоначальным источником таких рассолов является главным образом морская вода. Рассол может образовываться непосредственно из морской воды при испарении ее в полуизолированном или полностью изолированном рукаве моря в аридном регионе. Рапа может формироваться во внутренних бассейнах засушливых регионов, куда поступают воды, которые привносят соль из реликтовых вод морских осадков («ископаемой» морской воды или захваченного рассола), соль, растворенную в более древних соляных пластах, или, как считают некоторые современные исследователи, из переносимых по воздуху внутрь континента частиц соли, образовавшихся из брызг океана.

Испарение морской воды и последовавшая за ней кристаллизация были изучены экспериментально. Морская вода содержит около 3,5 вес.% растворенного твердого вещества, около 4/5 которого представлена хлористым натрием. Средний состав этих материалов приведен в табл. 11-8.

Эксперименты Узильо показали, что, когда в результате испарения первоначальный объем морской воды уменьшается наполовину, осаждается небольшое количество окиси железа и CaCO3. Когда объем составляет 0,2 от первоначального объема морской воды, формируется гипс. При уменьшении первоначального объема приблизительно до 0,1 начинает кристаллизоваться NaCl. Дальнейшее сокращение объема приводит к появлению сульфатов и хлоридов магния и, наконец, к образованию NaBr и KCl.

Несмотря на то что порядок кристаллизации, наблюдавшийся Узильо, согласуется в общих чертах с последовательностью, характерной для некоторых соляных отложений, известно много исключений. Также известно много минералов, входящих в состав соляных пластов, которые не обнаружены в экспериментально полученных остатках. Кристаллизация рассолов — это очень сложный процесс, и он зависит не только от растворимости входящих в их состав солей, но также и от концентрации присутствующих солей и температуры

Для более детального ознакомления фазовых взаимодействий отсылаем в обзору Стюарта по кристаллизации хлоридных рассолов и к работе Югстера и Смита по кристаллизации рассолов, полученных из обогащенных карбонатом вод.

Если осядет вся соль в 305-метровом столбе морской воды, то образуется отложение мощностью 4,6 м, в котором 0,15 м будет составлять сульфат кальция, 3,6 м — хлористый натрий и оставшиеся 0,8 м придется на соли, содержащие калий и магний. Для образования отложений мощностью 100 м потребуется испарение огромного объема воды. Однако глубинная вода в расчет не принимается. Действительно, участие глубинных вод вряд ли возможно, на что указывает ассоциация многих солевых пластов со строматолитовыми текстурами, растрескиванием ила и т. п. Насколько известно, все современные эвапориты имеют очень мелководное происхождение. Однако Шмальз представил неоспоримые аргументы в пользу глубоководного происхождения некоторых древних эвапоритов.

Если осаждение было доведено до завершения, то порядок напластования солей должен быть приблизительно тем же, что и у Узильо, и они должны быть примерно в тех же пропорциях, в которых они присутствуют в морской воде. Кроме того, если соль начала осаждаться, то ее кристаллизация должна дойти до конечной стадии, в противном случае она вступает в реакцию с остаточной жидкостью и образует различные твердые фазы. Ввиду того, что многим эвапоритовым отложениям свойственны существенные отклонения от вышеупомянутых норм, можно заключить, что простого испарения морской воды не происходит, и либо материнский рассол не образовывался из морской воды, либо испарение происходило в особых условиях, которые объясняют эти аномалии.

Подробное рассмотрение вопроса об осаждении если различного происхождения приведено в работах Грабау и Лётца. Более сжатая и более современная сводка представлена Стюартом. В настоящее время две школы рассматривают происхождение эвапоритов в геологическом разрезе. Одни предполагают, что отложения образовались из значительной, более или менее постоянной устойчивой массы рассола — соляного озера или пересыщенного солью рукава моря. Другие считают, что соли отложились из приповерхностных рассолов, достигших поверхности плайи или себхи в результате явления капиллярности, и что масса воды, если она имела место, была в лучшем случае мелкой и существовала короткое время.

Для того чтобы объяснить мощные отложения соли, Оксениус выдвинул свою «теорию баров». Согласно его концепции, постоянная отмель или бар отсекает лагуну от океана, оставляя узкий канал, через который может проникать морская вода, восполняющая обусловленные испарением потери, и через который практически не происходит оттока. По мере того, как все больше соли привносится в лагуну, соленость увеличивается до тех пор, пока не начнется отложение соли. Этот процесс будет происходить пока существует канал, достаточно мелкий, чтобы препятствовать утечке плотных придонных рассолов. Моделью данной теории являлся залив Кара-Богаз-Гол у восточного побережья Каспийского моря.

Необходимы некоторые дополнения теории ограниченного бассейна для объяснения стратиграфических особенностей различных соляных скоплений. Гипотеза множественных бассейнов, например, предполагает наличие непрерывного ряда соединенных бассейнов. Воды проходят через следующие один за другим бассейны и постепенно становятся более солеными. Вероятно, во втором или третьем бассейне может осаждаться галит без осаждения гипса и ангидрита в основании. Поскольку эта гипотеза предусматривает сложный характер бассейнов и концентраций, она выглядит недостаточно правдоподобной. Избирательно кристаллизация может происходить более просто. Кинг, например, предложил остроумное объяснение для мощных отложений ангидрита в формации Кастиль (пермь) в Техасе и Нью-Мексико. Он допускал отложение в полуизолированном море, в которое обычная морская вода проникает через частично ограниченный канал. Концентрированный рассол моря Кастиль, по-видимому, погружался на дно и частично возвращался в результате оттока через проницаемый барьер в море. Достигнутый уровень солености был достаточным для осаждения сульфата кальция, но не хлорида натрия. Первично осажденным должен быть гипс, но Кинг считал, что стадия ангидрита должна быть достигнута примерно за 1/1000 периода накопления отложений Кастиль (температуру принимаем равной 30°С). Считается необходимым испарение 290 см3 воды для обеспечения наблюдаемого ежегодного прироста ангидрита. Подсчеты показывают, что объем притока и оттока относится 10:1. Это равновесие должно привести к осаждению ангидрита с относительно небольшим количеством галита и должно допустить вынос из бассейна более растворимых солей и возвращение их в море. Современные океанографические исследования циркуляции в частично ограниченных лагунах или заливах подтверждают теорию привноса-выноса.

Для объяснения происхождения многих эвапоритовых отложений в геологическом разрезе в настоящее время применяют модель себхи. Боселлини и Харди, например, относят эвапоритовые фации формации Беллерофон (верхняя пермь), на севере Италии, к обстановке, напоминающей современную себху. Около 40 регрессивных себховых циклов, мощность которых составляет в среднем 3 м, состоят из землистого доломита, переходящего вверх по разрезу в гипсоносный доломит, который в свою очередь перекрывается слоистым желваковым гипсом, покрытым массивным гипсом с «ячеистой» текстурой. Такие же циклические разрезы отмечались и в формации Бейбл (триас) в Доломитовых Альпах; в верхней формации Бурано, в Центральныx Апеннинах; и в формации Норденшёльтбрин (мел) на Шпицбергене. Эвапоритовые отложения девонского возраста в южной части Альберты и в Саскачеване, Канада, также демонстрируют себховые циклы, и, следовательно, их можно рассматривать как отложения себхи, неоднократно выходившие на поверхность. Таким же образом были объяснены даже отложения галита.

Считается, что подобным образом накопились серии Солфнфера (верхний миоцен) в Сицилии, которые были отложены в очень мелководной прибрежной лагуне или в условиях себхи.

Некоторые отложения гипса образуются в результате реакции сульфатсодержащих вод с известняками. Окисление пирита, особенно пирита черных сланцев, приводит к образованию большого количества кислых сульфатных вод, которые реагируют с известняком и превращают значительную часть его в гипс. Эти отложения не являются, конечно, эвапоритами и обычно имеют небольшой объем и носят местный характер.

Гипс обнаружен в некоторых местах в виде гипсита, который представляет собой гипсовую землю. Этот материал составляет выветрелые выцветы, обнаруженные только в засушливых регионах, расположенных на выходах гипса или гипссодержащих пластов. Местами он является источником гипса.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: