Условия образования

Более ясны по генезису биоморфные силициты, поскольку сохраняется их первичная структура, указывающая на способ формирования зародышевой формы породы осадка.

Организмы с кремневым скелетом настоящее время в rидросфере распространены почти повсюду в морских и пресных водах и на всех широтах. Но все же биокремневые осадки тяroтеют к холодным водам, и это связано не столько с холоднолюбивостью диатомей, радиолярий или ryбок, сколько с меньшей конкуренцией со стороны известковоro планктона и бентоса.

В современном океане кремневые планктоногенные осадки образуются в трех широтных поясах: двух высокоширотных диатомовых и в экваториальном диатомово-радиоляриевом. Наибольший (шириной 900---1200 км) и непрерывный приантарктический, или циркумантарктический, пояс с максимальным содержанием кремнезема в осадках до 70 %.

В Северном полушарии преобладание материковой суши над акваториями выразилось в подавленности кремненакопления терригенным потоком вещества, и поэтому диатомиты не образуют сплошного пояса, а максимальное содержание свободного SiO2 в диатомовых осадках северной части Тихого и Атлантического океанов редко превышает 50%.

Полной аналогии современных биокремневых осадков с древними силицитами нет. Последние - более чистые: содержание SiO2своб в них часто превышает 90-95%, чего мы не находим в современных осадках. Тем не менее многие аспекты условий накопления - приуроченность к апвеллингам, зонам дивергенции и другим местам высокой биопродуктивности, определенная, иногда значительная (до 1-2 км и более), достигающая критической для карбонатов глубина, слабая гидродинамика у дна - весьма близкие, что и позволяет восстанавливать условия накопления не только мезокайнозойских, но и палеозойских кремневых биолитов. Однако многие радиоляриевые яшмы и кремни палеозоя Урала не глубоководные. Озерные диатомиты, широко распространенные в неогене и палеогене Северного полушария, отличаются чистотой состава (SiO2своб до 95% и более).

Условия кремненакопления должны создать обстановку, исключающую поставку по крайней мере больших масс терригенного или карбонатного планктоногенного конкурирующего материала, способного разбавить кремневый и подавить силицитообразование в качестве самостоятельных слоев. Составляющими этой обстановки должны быть пассивный тектонический режим, низкое стояние материков, небольшие размеры суши, ее плоский рельеф и лучше всего аридный или иной климат, не способствующий мобилизации и поставке больших масс терригенного материала, в некоторых случаях снижающий или исключающий образование карбонатного планктона (холодный климат и глубины ниже критических для карбонатов). Такой комплекс условий наиболее полно осуществляется в эпохи трансгрессий.

Современный теократический геологический момент не обеспечивает накопление высококремнистых осадков даже вдали от континентов, т.е. противоположен эпохам кремненакопления . Но если уменьшить терригенный сток в 2-15 раз, то и в Японском и в Охотском морях будут формироваться высококремнистые осадки, аналогичные древним силицитам. Одно изменение тропического климата на умеренный может быть причиной уменьшения в 5-10 раз поступления терригенного материала.

85-90% всего кремнезема, поступающего на дно морей и океанов, отлагается не там, где наиболее чистые кремневые илы (дно океанических котловин), а на континентальной окраине (шельф, окраинное море, континентальный склон), хотя здесь собственно кремневые осадки (с содержанием SiO2своб > 50%) редки.

На кремненакопление влияет и батиметрическая зональность в морях и океанах: часто силициты формируются пассивно, за счет растворения карбонатных компонентов ниже критической глубины (КГК), которая варьирует от 4500 до 3000 м и иногда поднимается еще выше - в зонах апвеллингов и снижения рН воды.

Седиментационные способы образования подразделяются на биогенные, хемогенные и механогенные. Относительно более прост и ясен способ накопления биогенных силицитов, образующихся из скелетных остатков организмов и представленных планктоногенными и бентосными генетическими типами.

Биоседиментация: Многие морские животные, питающиеся планктоном, в кишечнике агрегируют мельчайшие скелетные фрагменты и целые панцири в комочки - пеллеты, или копролиты, являющиеся фекалиями разных размеров и формы. Как более крупные тела они быстрее достигают дна даже на километровых глубинах. Все же 97% массы биоскелетов, не доходя до дна, растворяется в толще воды и, таким образом, снова возвращается в нее. Лишь 3% биогенно извлеченного кремнезема достигает дна, но 1,5% этого количества растворяется в верхнем слое осадков в условиях щелочной среды иловых вод и снова возвращается в наддонную воду, рассеиваясь течениями. Лишь 1,5% биогенно извлеченного кремнезема фиксируется в осадке, причем часть его идет на реакции с глинистыми минералами, другая часть переотлагается в более устойчивых, уже химически выделившихся формах (опал, кристобалит, халцедон, кварц).

Планктоногенные биосилициты как генетический тип отложений подразделяются на пелагические, западинно-шельфовые, лагунные и озерные, которые можно рассматривать как подтипы или самостоятельные генетические типы, а вместе они образуют единый фациальный ряд: озерные (горные и равнинные) - лагунные - западинно-шельфовые - пелагические силициты. В этом ряду нарастает роль биоагрегатной седиментации от континентов к центральным частям океанов.

Бентосное кремневое осадконакопление связано с кремневыми губками , спикулы которых остаются на месте после распада мягких частей тела или разносятся течениями на то или иное расстояние.

Хемогенное кремненакопление, несомненно, происходило и происходит, но неясны его масштабы и роль в образовании абиоморфных силицитов - трепелов, опок, кремней и яшм, преобладающая часть кремнезема которых не имеет биоморфной структуры. Бесспорно хемогенными являются отложения горячих источников - кремневые туфы, гейзериты, многие корки, а также гнезда и линзы яшм в базальтах и других эффузивах. Подавляющая масса силицитов не имеет биоморфной структуры, и они называются поэтому криптогенными, т.е. породами скрытого генезиса. Одни литологи считают их на этом основании хемогенными, другие допускают возможность их первичной биогенности, признаки которой - та или иная биогенная структура (радиоляриевая, диатомовая или иная) - позднее, в диагенезе или катагенезе, были стерты при трансформации биоморфного опала в хемогенный глобулярный.

Так растворимость разных форм кремнезема мала, но различается довольно сильно, поэтому происходит избирательное и предпочтительно растворение биокомпонентов с неупорядоченным опалом и выпадение хемогенного, более упорядоченного.

Современная гидросфера в 6-300 раз недонасыщена кремнеземом, ибо в морской воде его содержание 0,5-6 мг/л, а в речной - до 13 мг/л. Следовательно, химическая садка невозможна, по крайней мере из истинных растворов. Доля коллоидной формы растворов мала, поэтому хотя и возможна садка в виде геля из коллоидной формы (она не требует насыщения), но из-за ничтожно малого содержания ее в воде седиментологического результата (даже миллиметрового слоя) практически не бывает.

Основная причина резкой недонасыщенности современной гидросферы кремнеземом - интенсивное его извлечение кремневым биосом, отрицательное, подавляющее влияние которого на химическую садку прогрессирует.

Несомненно, в докембрии, особенно глубоком (в архее), когда жизнь не была так развита и ее влияние на седиментогенез было значительно меньшим, кремнезем, вероятно, часто насыщал морскую воду и выпадал химическим способом как из истинных, так и из коллоидных растворов, доля которых была во много раз большей в условиях насыщения ионной формой. Подтверждением химического способа седиментации и бесспорным документом служат железистые кварциты и другие хемогенные силициты протерозоя и архея, являющиеся пелагическими или во всяком случае открытоморскими осадками. Позднее, по мере увода кремнезема на построение скелета, возможности химической садки на больших площадях уменьшились, и к настоящему моменту они остались только в локальных участках, где кремнезем подается в массовом количестве и не успевает разбавиться недонасыщенной водой.