3.7.1. Источники и мобилизация вещества
Источником материала для формирования солей являются продукты выщелачивания пород и минералов в процессе химического выветривания на поверхности земли (иногда растворение древних залежей солей поверхностными водами), поступления глубинных соленых вод, а также вулканических эксгаляций. В результате разложения первичных минералов в материнских породах при химическом выветривании образуются соли различных кислот, содержащие одновалентные и двухвалентные металлы (калий, натрий, кальций, магний, бор и др.). Эти соли затем переходят в раствор. В растворенном виде в водах обычно присутствует хлор, сера, углекислота. Обычно это истинные (молекулярные) растворы.
Источником обломочного материала эвапоритов могут служить ранее сформировавшиеся сульфатные, галоидные и другие породы.
3.7.2. Транспортировка, осаждение и накопление солей
Транспортировка растворенных компонентов осуществляется поверхностными водами в бессточные впадины, где, благодаря испарению, концентрация растворов может повышаться. Обломочные продукты разрушения соляных пород обычно транспортируются механическим путем, главным образом ветром.
Эвапоритовые осадки образуются в результате химического осаждения солей из высокоминерализованных вод в континентальных или лагунных водоемах в условиях аридного климата, когда испарение существенно преобладает над поступлением пресных вод (в виде атмосферных осадков, речных вод, ключевых источников).
Так, выпадение гипса в осадок начинается при повышении концентрации солей в водах приблизительно вдвое до 7-7,5 %.
При осаждении солей существенную роль играют температурные условия. Установлено, что выпаривание водного раствора сернокислого кальция при температуре ниже 63,5°С сопровождается выпадением гипса, а при более высокой температуре – ангидрита. Присутствие в растворе других солей (NaCl, MgCl2 и др.) снижает эту температурную границу. Так, при насыщении хлористым магнием, она соответствует 0°С. В естественных условиях выпадение ангидрита, исходя из реально существующих соотношений растворенных солей, должно происходить при температуре выше 25-30°С.
Таблица 3.7
Осаждение галоидных соляных пород происходит, как правило, из богатых солями рассолов, с концентрацией 30-35 %. Такие рассолы могут образовываться при концентрации солей в морской воде путем выпаривания и вымораживания либо в виде остаточных, погребенных рассолов на глубине.
Известны осаждения солей и из вторичных рассолов. Вторичные рассолы могут формироваться в тех случаях, когда метеорные воды или воды мобилизованные из осадочных пород в процессах их погружения в глубокие горизонты земли просачиваются через ранее образованные соляные породы и растворяют их. Галит начинает осаждаться при повышении концентрации солей в морской воде примерно в 10 раз, а в рассоле до 30-35 %. Калийные и магнезиальные соли выпадают в осадок из рассола еще более высокой концентрации.
Наиболее благоприятные условия для появления высокоминерализованных рассолов, из которых возможна эффективная кристаллизация галоидных осадков, возникают в лагунах или заливах с ограниченным сообщением с морем. Здесь чрезмерное испарение приводит к увеличению концентрации солей в морской воде. Образующиеся рассолы опускаются на дно бассейна из-за большей плотности. Имеющийся порог может препятствовать сбрасыванию рассола в открытое море. Постоянная циркуляция рассола повышает его концентрации до такой степени, при которой на дне бассейна начинают кристаллизоваться галоидные минералы. Этому процессу способствуют колебания уровня моря, что обеспечивает многократные притоки морской воды поверх порога, прерываемые падением уровня вод, когда бассейн с рассолом становится полностью изолированным.
Таким образом, функционирует классический механизм "чашки для выпаривания", объясняющий генезис соляных пород.
Этот механизм подтверждается тем фактом, что в пределах залежей солей наблюдается зональность распределения. В ней соли, образование которых требует более высокой солености, приурочены к центру залежи. Кроме того, в распределении соляных минералов обычно наблюдается ритмичность, связанная с изменением солености. Она имеет такой вид, как указан ниже и определяется увеличением солености вод.
Чередование слоев каменных солей и сильвинитовых пород связывается с сезонными изменениями температуры [46].
В соответствие с данными табл. 3.8 в жаркий период года более благоприятна обстановка для выпадения в осадок галита (NaCl), а понижение температуры способствует осаждению КСl.
Вопрос о глубинах солеродных бассейнов окончательно еще не решен. Многие исследователи рассматривают солеродные бассейны как мелководные образования от начала и до конца накопления в них осадков.
Таблица 3.8
По их представлениям, мощность соляных отложений свидетельствует не о глубине бассейна, а о степени прогибания его дна в процессе седиментогенеза.
Накопление солей происходит в прибрежно-морских и лагунных условиях, на суше в бессточных озерах, а также в почвах и осадках пустынь на континентах.
Для накопления солей в водных бассейнах необходимы следующие условия:
аридный климат, обеспечивающий испарение вод и повышение концентраций солей в растворе;
затрудненное сообщение лагуны или залива с открытым морем (замкнутые или полузамкнутые морские солеродные бассейны), но вместе с тем и постоянный приток некоторого количества морской воды;
непрерывное и более или менее равномерное погружение бассейна со скоростью, компенсируемой мощностью образовавшихся осадков.
Для накопления солей в почвах благоприятны условия подтока высокоминерализованных грунтовых вод к поверхности испарения. Так образуются континентальные выцветы и выпоты. Они чаще всего накапливаются в трещинах и щелях, но могут покрывать поверхность карстующейся породы и оказывать защитное ("бронирующее") влияние. Эти отложения достаточно хорошо заметны, т.к. отличаются от коренных пород по светлой окраске и трещиновато-поровой текстуре. Встречаются они обычно с инсоляционными образованиями карбонатного состава – известковыми – и примыкают к известковым туфам.
Накоплению эвапоритовых пород в зонах пустынь способствуют ветровые потоки со стороны моря и солеродных лагун, переносящие капельки соленой влаги или частицы кристаллизующихся минералов. Образовавшиеся таким путем породы имеют в составе эоловый обломочный материал, среди которого большим распространением пользуются обломки и зерна гипса.