Аридный тип седиментогенеза: распространение и характеристика
Аридный тип назван по аридным зонам Земли, где недостаточно влаги для произрастания растений и эти зоны становятся пустынными, часто без почв и растительного покрова. Это коренным образом меняет седиментоге-нез. Прежде всего баланс метеорных осадков отрицательный: осадков меньше испарения. Помимо отсутствия сплошного растительного покрова, нехарактерности углей, это приводит также к исключению химического выветривания, которое вырождается до образования лишь тонкой пленки пустынного загара. Однако здесь полно развивается физическое выветривание и образуются каменистые развалы. Обломочные породы незрелые, химически неизмененные — аркозы и граувакки. Сортировка их часто плохая. Цвет большинства пород красный, желтый, что ясно указывает на дефицит восстанавливающего органического вещества. Соединения трехвалентного железа определяют красноцветность формаций.
Дефицит воды порождает бессточность впадин, водная поверхность в которых часто на десятки (Каспийское море — на 26-28 м) и первые сотни метров ниже уровня океана. Этим объясняется парадокс пустынь: несмотря на дефицит воды, осадки здесь в основном хемогенные; из растворов выпадают карбонаты (известняки, доломиты), сульфаты, хлориды, бораты и другие эвапориты. Это означает, что осадочный процесс идет до конца, т.е. становится завершенным: все, что мобилизовано в пределах аридного типа литогенеза и в соседних гумидных зонах, осаждается здесь.
Кроме хемогенных эвапоритов образуются еще только обломочные породы всех гранулометрических типов — от глыбовых и блоковых до алевритов. Глинистые породы практически не образуются, хотя некоторые глинистые минералы весьма характерны для аридного типа литогенеза: магнезиальные силикаты (палыгорскиты, сепиолиты) и монтмориллониты. Но они образуются в небольших количествах, и в основном синтетическим способом. Поскольку рудная триада алюминия — железа — марганца здесь не образуется, аридные отложения большей частью пустые, хотя красноцветные аридные формации несут нередко оруденение меди — свинца — цинка (аридная рудная триада), а также залежи или концентрации урана, фтора, брома, бора, стронция, рубидия, цезия, йода.
Аридные формации приурочены к двум широтным поясам, расположенным к северу и югу от экватора, примерно между 15-20 и 25-35° с. и ю. ш., иногда они сдвигаются к экватору (Перу) или к 40-45° в Центральной Азии. Гоби-Сахарский район пустынь самый крупный на Земле. В Северной и Центральной Америке зона пустынь охватывает штаты Калифорния, Аризона, Юта, Монтана, Нью-Мексика, Техас и прилегающие штаты Мексики. Южный пояс пустынь развит в Чили, Южной Аргентине и Перу, в Анголе, Намибии и Южной Африке и занимает большую часть Австралии, за исключением востока, крайнего юга и севера. Все эти районы имеют низменный рельеф, и многие участки их располагаются ниже уровня моря.
К аридному типу литогенеза относятся внутриконтинентальные моря и прилегающие части океанов. В них помимо хемогенного и биогенного накопления известняков и доломитов (Персидский залив, Красное море, Каспийское море и др.) формируются биогенные силициты и фосфориты, а иногда и планктоногенные горючие сланцы.
Из генетических типов отложений аридный литогенез в наиболее типичном виде представлен эоловыми песками дюн (перевеянные отложения), эоловыми (навеянные отложения) и пролювиальными лёссами, полно развитым пролювием (селевые, фангломератовые и лёссовые отложения) ,хемогеннимиэвапоритами (озерными и морскими), физическим элювием, кремневыми и карбонатными, а иногда и гипсовыми панцирями, аридным аллювием, сухими дельтами, маломощными торфяниками. Образования этих генотипов образуют красноцветные молассы и другие континентальные и мелководно-морские формации, часто фос-форито- и меденосные, с месторождениями свинца и цинка. Ариднаякрасноцветность отличается от гумидной присутствием карбонатов, иногда солей, магнезиальных силикатов из глинистых минералов, частым развитием монтмориллонита. Набор генетических типов свидетельствует об ослаблении динамической роли водных потоков и максимальном проявлении силы и эффективности ветра, пыльных бурь и других катастрофических явлений и процессов (сели, осыпи, наводнения), а также проявлении только в этих условиях механизма выпаривания водоемов, в той или иной мере изолированных от океана или крупных морей, и высаживании всех растворенных в них солей, включая и самые растворимые.
Классификация глинистых пород – вещественная
Глинистые породы – самые распространенные (свыше 40%) осадочные породы. Они состоят в основном из частичек слоистых силикатов – глинистых минералов: каолинита, различных смектитов, гидрослюд, хлоритов, реже – ленточных силикатов.
Глинистые породы, как и обломочные, подразделяются по вещественному составу на:
Мономинеральные
Олигомиктовые
Полимиктовые
Именуются соответственное названиям преобладающих глинистых минералов. Абсолютно мономинеральные породы представляют собою минералогическую редкость. В качестве примесей могут присутствовать обломочные зерна кварца, полевых шпатов, слюд и других минералов, а также органические вещества и аутигенные минералы. Эти приме нередко влияют на окраску породы: оксиды железа – красные тонаж, ОВ – коричневато-бурые. Некоторые глинистые минералы имеют собственные глинистый цвет.
3 Что такое Граувакки?
Горная порода осадочного происхождения, состоящая из мелких обломков (зёрен) осадочных и главным образом метаморфических и изверженных пород с примесью обломков основных вулканических горных пород и туфогенного материала; характерно значительное количество цементирующего материала. Цвет обычно тёмно-серый, чёрный или тёмно-зелёный (за счёт хлорита в цементе). Обломочные зёрна в граувакках угловаты или слабо окатаны, плохо отсортированы. Граувакки типичны для геосинклинальных областей, где они образуют мощные толщи, возникающие в периоды быстрого накопления продуктов разрушения внутренних поднятий, сложенных более древними породами.
Различают три способа образования глинистых минералов
и соответственно три их генетических типа: 1) синтез из при-
родных растворов — синтезированные; 2) метасоматоз (преоб-
разование, замещение) силикатных пород — элювиальные и
гидротермальные; 3) трансформация одних глинистых минера-
лов или слоистых силикатов вообще в другие — трансформиро-
ванные, лучше — трансформационные минералы.
Непосредственный синтез глинистых минералов из растворов
идет крайне медленно при низких температурах и из-за малого
содержания в гидросфере растворенных SiO2 и Al2O3, характе-
ризующихся низкой растворимостью. Поэтому синтетические ми-'
нералы образуют лишь линзы, тонкие прослойки и гнезда: као-
линит сухарных глин и поровых выполнений в песчаниках, от-
личающийся идиоморфностью; глаукониты, шамозиты, палыгор-
скиты, сепиолиты, волконскоиты, монтмориллониты локальных
участков; каолиниты и некоторые другие глинистые минералы
на путях гидротерм и в местах их выхода на поверхность Зем-
ли. Высокая степень совершенства кристаллической структуры
считается признаком синтетического генезиса глинистых мине-
ралов.
Метасоматические минералы составляют главную часть гли-
нистых пород. Они образуются в итоге твердотельного преобра-
зования силикатов при низких температурах в стадию вывет-
ривания или несколько повышенных — при гидротермальном
процессе. Конкретный механизм замещения минералов с кар-
касным типом структуры (полевых шпатов и др.) на слоис-
тые — сложный и, вероятно, включает микрообъемы растворов,
т. е. первый способ, но твердая фаза, возможно, служив матри-
цей или затравкой. Из аморфной фазы, например из вулкани-
ческого стекла, кристаллизация глинистых минералов происхо-
дит также чаще всего после ее гидратации, например палагони-
тизации сидеромеланового базальтового стекла гиалокластитов
в водной среде.
Трансформированные, или трансформационные, минералы
встречаются часто, но их общий объем сильно уступает мета-
соматическим. Трансформация первичных глинистых минералов-
'30 4 происходит, по И. В. Карповой (1973, с. 124), с сохранением:
структуры — это изоморфная трансформация с изменением хи-
мического состава или степени структурного совершенства или
с изменением кристаллической структуры ·— политипная транс-
формация (отсюда «политипия» минералов). Аградацией на-
зывают положительную, или прогрессивную трансформацию,.
деградацией — отрицательную, регрессивную. К аградации от-
носят преобразования, связанные с поглощением катионов, с
увеличением заряда слоя, с упорядочением структуры, напри-
мер гидрослюдизацию смектитов (развитие гидрослюд по монт-
мориллониту — через смешанослойные фазы), мусковитизацию
гидрослюд, стабилизацию смешанослойных структур. В массо-
вом виде аградация совершается при метагенезе и метаморфиз-
ме. Деградация выражается в выносе катионов, уменьшении за-
ряда слоя, разупорядочении структуры, например каолинита,
гидрослюд, хлоритов при переносе, преобразование слюд через
смешанослойные фазы в монтмориллонит, вермикулит и другие
глинистые минералы, например в корах выветривания и почвах.
И здесь трансформация смыкается с метасоматозом и в неко-
торых случаях сводится к нему. Если аградация широко рас-
пространена при ката-, метагенезе (и далее при метаморфиз-
ме), то деградация — основное содержание выветривания и
почвообразования, хотя и при них идут процессы аградации, но
они остаются подчиненными.
Способы формирования глинистых пород, выражающиеся их
генетическими типами, более разнообразны по сравнению со
способами минералогенеза. Различают глины элювиальные и
хемоседиментогенные, механогенные, гидротермные и интра-
крустальные (внутрикоровые — метагенные).
Элювиальные глинистые породы слагают большую среднюю
и нижнюю части коры выветривания, в латеритном типе до-
стигающие мощности 100 м (см. гл. 3). Они подстилают собст-
венно латеритный горизонт — железные руды и бокситы. Ос-
новные реакции идут с участием воды: гидролиз силикатов
(расщепление молекул), растворение, пленочные гидратные-
процессы, гидратация, а также активизация бактериальной жиз-
ни. Из силикатов первыми освобождаются щелочи — Na и К*
определяющие высокий рН среды, и поэтому формируются
прежде всего гидрослюды, а затем и смектиты. По мере вымы-
вания щелочей и развития процесса выветривания, в котором
все больше принимают участие гумусовые и другие органиче-
ские кислоты, подвижными становятся щелочные земли, т. е. Ca
и Mg, которые в конце концов удаляются, и гидрослюды и смек-
титы, в условиях понижающегося рН становящиеся неустойчи-
выми, постепенно трансформируются в минералы каолиновой
группы и, возможно, в аллофаны. Таким образом, «щелочное»
выветривание во времени и снизу вверх по разрезу сменяется
«кислым», а монтмориллонитово-гидрослюдистая зона (фронт
выветривания) — каолинитовой, все более расширяющейся за
«счет первой. Наряду с деградацией идет и аградация — фор-
мирование все более совершенных по кристаллической структу-
ре и равновесных к новым условиям каолинита и других фил-
лосиликатов.
Минералогия глин коры выветривания определяется также
исходной породой, в частности ее фемичностью или сиаллично-
стью. По основным магматическим породам, богатым Fe и
Mg, образуются железистые и магнезиальные смектиты (нонт-
.рониты и др.), хлориты, сепиолиты, палыгорскиты, гидробиоти-
ты, по ультраосновным — серпентины, палыгорскиты, хлориты,
нонтрониты и др. По кислым магматическим и другим породам,
бедным фемическими элементами, образуются гидромусковиты,
типовые (Al) монтмориллониты, каолиниты и др. (Гинзбург,
Рукавишникова, 1951; Казанский, 1969; Куковский, 1974; Пет-
ров, 1967; Полынов, 1934; и др.). Элювиальные глины неслоис-
ты, чисты по составу и цвету (белому, зеленому, красному), с
реликтами текстуры и структуры первичной породы, т. е. часто
псевдоморфны, обычно лепидобластовые, нередко пятнистые, с
той или иной зональностью, определяемой рельефом, трещино-
ватостью и ходом выветривания.
Химическое глинообразование происходит и при подводном
выветривании — гальмиролизе, которое минералогически, пет-
рографически и генетически лишь немного менее разнообразно
по сравнению с наземным: не образуются (или пока не откры-
т ы) лишь каолины.
Гидротермальные глины представлены почти исключительно
.каолином, так как господствуют кислые термы. Основной спо-
соб их образования — гидротермальное элювиальное перерож-
дение вулканитов, пропаривающихся горячими растворами и га-
зами. Гидротермально-элювиальные каолины мощностью до