Происхождение соляных куполов

Экспериментальные данные. Геологи, изучавшие соляные купола обычно считают, что они являются интрузивными образованиями, а основным агентом, вызывающим эту интрузию, является всплывание. Несомненно, соль должна обладать пластичностью; именно пластичность и низкий удельный вес соли обусловливают такое эффективное вторжение ее в вышележащие толщи. Несколько опытов, связанных с пластичностью соли, было описано Ф.М. Ван Тайлом и Р.Б. Барнсом. Было обнаружено, что пластичность соли увеличивается с повышением температуры и, очевидно, с увеличением процентного содержания воды в ней. Экспериментальные работы, связанные с образованием соляных куполов, были проделаны П.Д. Торри и С.И. Фрелих, Т. Линком, Л.Л. Неттлтоном, М.С. Добриным и Л.Л. Неттлтоном и Т. Элкинсом. В опубликованных М. Губертом результатах исследования моделей указывается, каким сопротивлением и другими физическими свойствами должны обладать материалы моделей, чтобы процессы протекали в них так же, как и при образовании соляных куполов. Было обнаружено, что величина сопротивления должна быть обратно пропорциональна размерам модели. По данным М. Губерта материалы, использованные в большинстве предшествующих опытов, обладали слишком большим сопротивлением; возможно, что поэтому были получены неправильные результаты.

Материалы, обладающие необходимым для экспериментов на моделях соляных куполов сопротивлением, к сожалению не обладают другими нужными для этой цели физическими свойствами; очевидно, до сих пор не найден материал, который бы был идеальным для опытов по изучению соляных структур. Эксперименты М.С. Добрина и Л.Л. Неттлтона наводят на мысль, что на скорость образования соляных куполов в большей степени влияет вязкость покрывающих соль пород, чем ее собственная вязкость.

По Л.Л. Неттлтону и Т. Элкинсу, поднятие куполов могло быть вызвано или образованием антиклинали в более легком веществе, каким является соль, или же, наоборот, образованием депрессии в покрывающих соли более плотных породах.

Плотность. Несомненно, что соль должна иметь более низкую плотность, нежели покрывающие ее породы, если считать, что всплывание способствует развитию соляных куполов. Удельный вес каменной соли равен 2,19, а средний удельный вес кепрока — 2,6 или 2,8, хотя в некоторых случаях вес чистых образцов повышается до 2,93. Удельный вес различных осадочных пород колеблется от 2,6 до 2,7 на большой глубине и от 1,8 до 1,9 вблизи поверхности. В районах развития мощного покрова современных или плейстоценовых отложений, плотность пород, залегающих на глубинах до 500 пли 1000 футов (150—300 м) может быть меньше плотности соли. На больших глубинах соль легче других осадочных пород и силы всплывания стремятся вызвать ее подъем.

Соотношения всплывания и тектонических сил. Геологи склонны утверждать, что всплывание является единственной силой, проталкивающей соль вверх через осадки. Возможно это и так, однако имеются данные, на основании которых можно предполагать, что тектонические силы в этом случае не остаются полностью нейтральными. Соль не является единственной осадочной породой, которая интрудирует в другие осадки. Любая диапировая складка имеет интрузивное ядро, состоящее из осадочной породы и, помимо соли, интрузивные ядра могут быть образованы из таких осадков, как гипс и глинистые породы. Ясно, что во многих случаях интрузия этих антиклинальных ядер была вызвана тектоническими силами, а не всплыванием. Утолщение соляных слоев в ядрах антиклиналей также связано, в первую очередь, с латеральным давлением, а не со всплыванием. Там, где соляные ядра представляют собою выступы на сводах антиклиналей, образованных солематеринской толщей, возможно, что те же самые силы, которые формировали антиклиналь, способствовали выжиманию соляного ядра вверх через вышележащие осадки.

На рис. 17-7 и 17-8, взятых из работ Д. Бартона и О. Уилхелма, изображены разрезы соляного купола Морени в Румынии. Следует заметить, что крутое падение слоев в стороны от соли, наблюдается на расстоянии, в несколько раз превышающем диаметр соляного тела. Такое сильное нарушение пластов наводит на мысль о том, что на интрузию соли влияло как сжатие, так и всплывание.

Совсем недавно Л. Спенсер и Д. В. Питерс обнаружили, что в месторождении Магнолиа (штат Арканзас), основание соли имеет только нормальное региональное падение, в то время как кровля соли и покрывающие ее породы смяты в резко выраженные антиклинальную и синклинальную складки. Эта антиклиналь, возможно, является первой стадией в образовании соляного купола. Если дело обстоит именно так, то можно думать, что соляные купола Голфкоста не являются выростами антиклиналей, возникших в результате сжатия, а образованы вследствие действия незначительных локальных сил.

О значении центрального опускания. Оседание центральной части купола было замечено в соляных куполах Клей Крик, Честнет, Богги Крик и, вероятно, Милликен. По данным Ф. Лэхи амплитуда оседания центральной части соляного купола Честнет достигает 2500 футов (760 м). У.Б. Фергусон и Д.У. Минтон указывают, что центральная часть соляного купола Клей Крик опустилась на 1100 футов (330 м), в результате чего пласты на поверхности имеют падение к центру купола, под углом от 10 до 32°. Согласно высказанному Ф. Лэхи предположению, возникновение центрального оседания по всей вероятности было вызвано прекращением сжатия, являющегося причиной подъема соляного штока. Сомнительно, чтобы образование центральной депрессии могло происходить вследствие растворения соли, так как процессы растворения, очевидно, скорее развивались бы по краям купола, нежели в центре. Если подобные опускания центральной части вызваны прекращением сжатия, то, вероятно, в интрузии соли значительную роль играют тектонические силы. Другое возможное объяснение заключается в том, что центральные депрессии являются следствием сбросов или же влияния тех же самых факторов, которые вызывают образование над вершинами куполов, опущенных по сбросам блоков.

О природе начального импульса. Ясно, что необходимы какие-либо изменения в условиях залегания или стратиграфии пород для того, чтобы вызвать формирование соляного купола в определенном месте и произвести, выражаясь военным языком, «спуск курка» («trigger action»), в результате которого начнется движение соли вверх через осадки. Во многих районах развития соляных куполов этот начальный импульс вызывался возникновением антиклинали, но вполне возможно, что движение соли вверх может начаться также между стенками нормальных сбросов, которые широко распространены в Голфкосте. Д.В. Гаррисон высказал предположение о том, что локализациясоляных куполов к глубокой долине реки Колорадо в Юте вызвана уменьшением нагрузки над солью, происходящей благодаря эрозии при образовании каньона. Однако по утверждению X. В. С. Проммелла и X.И. Крама, эти соляные купола возникли одновременно с включающими их осадками и образование Каньона Колорадо не имело никакого влияния на формирование этих куполов.