3.4.2. Транспортировка и накопление

Переход кремнезема в осадок возможен и биогенным, и хемобиогенным, и химическим способами. Растворимость аморфной SiO2 при обычной температуре - 100-140 мг/л, содержание в морской воде -- 0,1-10 мг/л, а в иловой воде кон­центрация SiO2 повышаются в несколько раз. Однако, даже в случае вы­соких концентраций SiO2 не достигает ее насыщение по отношению к аморфной фазе. Одни лишь гидроокислы некоторых металлов способны соосаждать кремнезем из разбавленных растворов. При этом образуются гидроокислы силикатов, диагенетическое преобразование которых позднее приводит к освобождению и кристаллизации SiO2. Исследования показали, что до массового расцвета диатомовых во­дорослей (середина мезозоя), сильнейших извлекателей SiO2, содержание последнего в гидросфере было выше и, следовательно, легче создавались условия для хемогенного кремненакопления. Предполагают, что в прошлом моря имели другой химический состав вод. Большую роль, по-видимому тогда играл вулканизм, как источник поступления кремнезема и доведения его концентраций до уровня, при котором возможно было неорганическое хемогенное накопление кремнистых осадков. Обстановки выпадения кремнезема в осадок и его накопления разнообразны. Это океаны, моря, озера. В каждой из них для образования высококремнистых накоплений необходимо не только поступление больших масс кремнезема в осадок, но и малое разбавление другими веществами. Особое значение имеет разделение кремнистого и карбонатного материала. Три причины этому способствуют: климатические условия, бати­метрия и подводный вулканизм. Океаны с их краевыми морями и заливами являются главной областью современного кремненакопления. Непосредственным источни­ком SiO2 являются сами воды океана. Высоко кремнистые осадки приу­рочены к трем широтным поясам: южному, северному и экваториальному. Всюду здесь кремненакопление связано с зонами высокой биологической продуктивности, что обусловлено подъемом глубинных вод, богатых питательными веществами. На распределение кремнистых осадков влияет и батиметрия: выше уровня карбонатной компенсации высококремнистые осадки исчезают, уступая место известковым. Отложение кремнезема происходит в основном биогенным путем. При этом главное значение имеют диатомовые водоросли, образующие осадки во всех трех поясах. Второе место занимают радиоляриевые и радиоляриево-диатомовые илы, распространенные в основном в экваториальном поясе. Меньшее значение имеют кремнегубковые осадки, развитые ло­кально на шельфах [30]. Среди морских кремнистых пород различаются платформенные и геосинклинальные. В платформенных бассейнах известно два главных ареала кремненакопления. В мезо-кайнозойских морях кремнистые осадки отлагались в мелководной периферической зоне, окаймлявшей низменный континент и ост­рова. К берегу они сменялись песками, а в глубь бассейна - либо гли­нистыми, либо известковыми осадками. В целом кремненакопление тяго­тело к северным участкам морей. Происхождение кремнистых пород счи­тается здесь биогенным, частично хемогенным, В палеозое закономерности размещения платформенных кремнистых осадков были иными. Осадки обычно были приурочены к краевым частям платформ. В геосинклиналях также известны две главные обстановки кремненакопления, соответствующие разным стадиям геосинклинального развития. Во-первых, это бассейны, для которых характерны подводные из­лияния основных лав. Кремнистые породы и эффузивы в таких бассейнах образуют парагенезис, известный в палеозойских и раннемезозойских геосинклиналях. Закономерности размещения здесь иные, чем современных кремнистых осадков. Они сосредоточены не в широтных поясах, а располагаются в соответствии с положением геосинклиналей, часто сов­падая с меридиальными зонами (Уральская, Кордильерская, Аппалачская). Кремнистые породы представлены здесь радиоляритами, реже спонголитами, чередующимися с кремнистыми породами, не содержащими органических остатков. Формирование осадков происходило в основном в глу­боководных условиях. Вулканогенный источник кремнезема играл здесь вероятно, существенную роль. Отложение кремнистых осадков происходи­ло как биогенным, так и хемогенным путем. Во-вторых, кремнистые осадки в большом количестве накапливались в бассейнах, расположенных рядом с островными вулканическими дугами, поставлявшими много пирокластического материала. Примерами являются мезозойские и третичные отложения Тихоокеанского обрамления. Кремнистые породы здесь чаще всего представлены диатомитами и продуктами их изменения, реже - радиоляритами. Они чередуются с туфами и сами часто обогащены пирокластическим материалом. Формирование осадков осуществлялось и в шельфовых, и в батиальных условиях. Источником кремнезема служили как морская вода, так и вулканогенные продукты - гидротермы и тонкий пирокластический материал [30, 35]. Озерные кремненакопления связаны, во-первых, с пресно­водными водоемами послеледникового ландшафта, во-вторых, с озерами (запрудными, кальдерными) областей активного вулканизма, и, в третьих, с солеными щелочными озерами. В первом случае формировались диатомиты, во втором и в третьем - кроме того, хемогенные кремнистые отложения. Отложение и накопление кремнистого материала сопровождается формированием седиментационных органогенных и седиментационных хемогенных пород. Их положение на фациальном профиле показано на схеме 4. Седиментационные органогенные породы образуются при обильном отмирании организмов, строящих кремнистый скелет и накоплении их остатков. Среди них широко распространены: диатомиты, радиоляриты и спонголиты. Диатомиты представляют собой породу, состоящую из остатков диатомовых водорослей (до -70-80 %), скорлупки которых сложены и сцементированы опалом. Возникают они в морских условиях за счет диато­мовых водорослей, поглощающих кремнезем для своей жизнедеятельности из морской воды, и затем, после гибели, дающие органогенные осадки в виде скелетных опаловых остатков. В дальнейшем они превращаются в твердую породу - диатомит. Диатомиты могут формироваться аналогич­ным образом и в озерах. Радиоляриты состоят из опала, в котором рассеяны многочисленные скелетные остатки радиолярий и в которых содержится примесь органического вещества и глинистых частиц. Формируются они в результате уплотнения глу­боководного радиоляриевого ила. Спонголиты - это породы, состоящие из спикул кремниевых губок, сцементированных опалом. Часто они содержат алевритовые и песчаные примеси и глауконит. В современных морских отложениях спонголиты образуются на глубинах 250-500 м. Осаждение кремнезема здесь - биогенное, сопровождае­мое последующим уплотнением и преобразованием кремнистого детрита. Седиментационные хемогенные кремнистые породы образуются из вод горячих источников - гейзеров и вулканов. Последние приурочены к вулканическим областям (например, на Камчатке и Исландии). Воды горячих источников и гейзеров часто насыщены и перенасыщены кремнеземом. На большой глубине в условиях высокой температуры и повышенного давления кремнезем находится в растворе, а когда вода выбрасывается на поверхность земли, в результате изменения давления и температуры кремнезем выпа­дает в осадок. Таким путем образуются кремнистые натеки и корки, а также кремнистые туфы и гейзериты.