книги из ГПНТБ / Сырьевая база кремнистых пород СССР (диатомиты, опоки, трепелы, спонголиты) [сборник статей]

(биогенного), пирокластического (обычно андезитового) и терригенного вещества: многие разрезы лишены высококремнистых пород (из-за вы­ сокого содержания примесей), но локально они образуют мощные пачки, отмечающие время ослабления эрупний.

Отложения возникли в большом диапазоне глубин, но типичны для нижней части шельфа (иногда и более глубоководные), В некоторых случаях устанавливается их принадлежность к окраинным котловинным морям.

Вболее древних геосинклиналях туфово-кремнистые ассоциации весьма разнообразны, отличаясь составом и структурой туфов, количе­ ством и характером терригенных пород, стратификацией (иногда флишоидной) и другими особенностями. В палеозое туфовый материал часто преобразован в агрегат вторичных минералов (хлорит-альбит-кварц, хлорит-пренит и др.) и обычно утратил первичную структуру. Кремни­ стые породы образуют слои разной мощности, они обычно содержат примесь измененной пирокластики, в небольшом количестве в них встре­ чаются радиолярии.

Вфациальном отношении они представляют образования разной бати­ метрической обстановки: и мелководной и довольно глубоководной, в последнем случае в них преобладают тонкие разности пород.

Туфово-кремнистые ассоциации характерны для определенных стадий развития геосинклиналей, когда в их пределах появляются островные вулканические архипелаги, поставляющие в бассейн массу пирокласти­ ческого материала.

щий и окрайные моря; 2 ) экваториальный, включающий крупные зали­ вы; 3 ) антарктический (главный). .В первом и третьем поясах крем­ незем представлен диатомитами, во втором — большое значение име­ ют и радиолярии. Причины, стимулирующие развитие кремнистых осад­

SiC^ —55 млн. т. В результате водообмена с океаном в разных зонах

осадка, хотя чаще составляет от 11 до 50% и меньше. Весь кремне­ зем биогенный, причем наблюдается тенденция разделения диатомового и радиоляриевого осадка: первый сосредоточен в более северной, вто­ рой в южной приокеанской части залива,- Связей кремненакопления с

10

речными выносами нет. Колонки грунта в районах развития диатомовых илов показали тонкое (0 ,2—1 мм) чередование светлых и темных прослой­

поступление терригенного материала в течение года (варвы). Принципиально сходное распределение кремнистых осадков характер­

но для всех окрайных морей и заливов периферии Тихого океана; про­ странственно этот периферический пояс совпадает с андезитовым коль­ цом океана.

Мезо-кайнозойское кремненакопление. Материалов по кайнозойским отложениям больше, чем по мезозойским, представленным преимуще­ ственно верхним мелом.

В Тихом океане с начала кайнозоя отчетливо проявлялся экватори­ альный пояс кремненакопления^. Местами почти весь разрез кайнозоя представлен коричневыми бес карбонатными радиоляриевыми илами с редкими и тонкими прослоями туфов, туфогенных кристобалитовых пор— целанитов и твердых кремней. Чаще, однако, кремнистые отложения при­ урочены к двум интервалам: средний миоцен - голоцен и эоцен, между которыми развиты преимущественно карбонатные осадки. Более моло­ дая кремнистая толща имеет двухчленное строение: верхняя ее часть (2 0 м) - коричневые радиоляриевые илы, нижняя - чередование крем­

нисто-известковых и кремнистых, радиоляриевых илов (1 5 -2 0 м ). Эоценовая толща испытывает существенные фациальные изменения - на севере она образована в разной степени затверделыми радиоляриевыми осадками, а по направлению к экватору среди них появляются слои окремнелых известняков. В южной части экваториального пояса эоценовая кремнистая толща выклинивается или замещается базальтами, на которых развита пачка гиалокластитов и кокколитовых известняков с обильными железо-марганцевыми выделениями.

Атлантический океан разделен зоной поперечных разломов на север­ ную и южную части.

В Северной Атлантике кремнистых отложений мало, хотя в некото­ рых разрезах верхнего олигоцена и неогена органогенный кремнезем присутствует в значительных количествах. Вдоль западного континен­ тального склона обнаружено много кремнистого материала в палеоцене

иэоцене, причем он ассоциирует с цеолитами и монтмориллонитами.

Востальной части океана для палеоцена и нижнего эоцена характерны красные глубоководные глины, часто цеолитовые. Некоторые исследова­ тели полагают, что указанные кремнистые осадки возникли от измене­ ния пеплов, к которым была добавлена примесь радиоляриево-диато- мового кремнезема. Это согласуется и с тем, что на востоке США в ряде мест известны эоценовые пирокластические накопления. Центром активного вулканизма считают Карибский район. Эоценовый вулкан обнаружен и на западе Северной Атлантики (плато Рокэлл).

Данными бурения в других частях Тихого океана, мы, к сожалению, не располагаем.

11

В южной Атлантике кремнистых осадков и пород много; это как’ радиоляриевые илы, так и твердые пестрые кремни. Они встречаются во всем вскрытом разрезе, но концентрируются на двух уровнях. Особенно характерны они для эоцена: в одних местах это пласты кремней в крас­ ных глинах, в других - мощные пачки (4 0 м) чередования твердых кремней и диатомово—радиоляриевых илов. Вторым уровнем повышенной кремнистости является сенон: здесь серые и красные кремни чередуют­

разных условиях: от мелководных морей (и озер) до глубоких океан­ ских впадин, но размещение их в различных типах бассейнов различно. В мелководных платформенных бассейнах они тяготеют к перифериче­ ской части, особенно к участкам впадения рек, и поэтому пространст­ венно связаны с песчаниками. В геосинклинальных морях кремнистые осадки обычно концентрируются вблизи вулканических центров, чаще подводных, расположенных вдали от берегов, поэтому кремнистые поро­ ды почти лишены терригенной примеси и обладают некоторыми геохими­ ческими особенностями. В обоих случаях на размещение кремнистого материала влияют течения, которые могут относить материал на боль­ шое расстояние от источника. Особое положение в этом отношении за­

тесно связанных с океанами, распределение кремнистых масс отлично от морей платформенных и от многих геосинклинальных. Здесь кремни­ стые накопления приурочены к депрессиям, а не к приустьевым частям или подводным вулканам (Калифорнийский залив, Охотское море). На­ копление кремнистых осадков, как правило, не связано в этих морях с источниками. В настоящее время обсуждается вопрос о возможности хемогенной садки кремнезема. Твердо установлено, что в гидросфере современного состава она не возможна, за исключением условий, свя­

занных с вулканической деятельностью. Изучение современных и кайно­ зойских отложений согласуется с таким выводом. Однако это нельзя безоговорочно переносить на палеозой и ранний мезозой. Гипотеза Г. А. Каледы (1 9 5 6 ) об эволюции кремненакопления представляется справедливой; в середине мезозоя наметились резкие изменения и в

гидрогенной седиментации и в биосфере. На это время, по предположе­ нию Г.А. Каледы, падает появление диатомовых, самых сильных извле-

идеей привлекают внимание некоторые палеозойские платформенные мо­ ря, например, динантский бассейн Русской платформы. В турнэ и раннем визе здесь были субтропики, на прилегающей низменной суще формиро­ вались каолинитовые и латеритные коры выветривания; сносимые в мо­ ре пески были кварцевыми. Таким образом, ландшафтное положение динантского моря и 'терригенная седиментация в нем были близки к та­ ковым мел-палеогеновых бассейнов, однако кремненакопление в первом

12

не происходило. Объясняется это либо отсутствием прямой связи меж­ ду выветриванием и кремнеобразованием, либо тем, что последнее в платформенных условиях стало возможным лишь с позднего мезозоя, в связи с расцветом диатомей. Может быть существовали и другие при­ чины общепланетарного характера, влиявшие на изменение седиментации в середине мезозоя.

Рассматривая мезо-кайнозойскую историю кремненакопления, можно заметить некоторые хронологические закономерности, а именно: вспыш­ ки кремненакопления имеют довольно отчетливо выраженный планетар­ ный характер. Они относятся к позднему мелу, преимущественно туронкампану, палеоцен-эоцену и в меньшей степени к миоцену. При подхо­ дящих фациальных условиях именно в эти временные интервалы появи­ лись заметные количества кремнистых осадков.

У. Г . Дистапов

ОСОБЕННОСТИ КРЕМНЕНАКОПЛЕНИЯ В МОРСКИХ ПЛАТФОРМЕННЫХ БАССЕЙНАХ

Более полустолетия ведется дискуссия о способе осаждения опала кремнистых пород. В настоящее время четко проявляются две тенден­ ции. В соответствии с одной из них, развиваемой Н.М. Страховым и его последователями, в мезокайнозойских морях осаждение кремнезема могло идти только биогенным путем. Сторонники другого направления, не отрицая роли биогенной садки кремнезема, большое, а в ряде слу­ чаев решающее значение придают химическому его осаждению. Такой взгляд в настоящее время развивается В.П. Казариновым и Ю.П. Ка­ занским.

Важное значение для понимания генезиса кремнистых пород имеют данные о возрасте кремненакопления и особенностях строения кремни­ стых толщ.

Как свидетельствует анализ большого фактического материала по строению кремнистых формаций платформенных морских бассейнов, кри- стобалит-опаловые породы связаны исключительно с отложениями ме- зо-кайнозоя. Устанавливается четкая связь основных этапов кремнена­ копления с определенными стратиграфическими уровнями. Графически эта связь для различных регионов Союза может быть представлена рис. 1.

Из приведенной схемы видно, что в верхнеюрское и нижнемеловое время интенсивность кремненакопления была относительно слабой, ос­ новное развитие имеют кремнистые глины.

Среди верхнемеловых пород роль кремнистых пород возрастает. В сеномане кремненакопление происходит на Украине. В туронский и, осо­ бенно, коньякский и сантонский века оно распространяется на обшир­ ные территории Европейской части Союза и Западной Сибири. Наряду с кремнисто-глинистыми и кремнисто-карбонатными осадками широкое развитие получают трепелы и опоки.

13

Р и с. 1. Схема эволюции кремненакопления в мезокайнозойских платформен­ ных бассейнах

1 - диатомиты, 2 —опо­ ки, 3 —кремнистые глины, 4 —трепелы, 5 —диатомо­ вые водоросли, 6 - радио­ лярии, 7 - губки, 8 - силикофлагелляты

3 Н • 5 >6 17

& / / / / ;

Особенно интенсивное кремненакопление происходит в палеоцен-эоце- новую эпоху. Характерной особенностью этого времени является про­ явление мощных толщ диатомитов и чистых разностей опок.

В неогене кремненакопление затухает и лишь в верхнем миоцене оно наблюдается в окраинных частях платформы. При рассмотрении схе­ мы (см. рис. 1) привлекает внимание то, что периоды усиления кремненакопления одновозрастны для всех рассмотренных регионов Союза. Максимум кремненакопления приходится на коньяк-сантонский век и палеоцен-эоценовые эпохи. Эта закономерность характерна и для ряда других районов мира, в частности для Центральной Европы.

Такое возрастное распределение эпох кремненакопления может быть объяснено двумя факторами.

Во-первых, ролью палеогеографии. Как показано А.Д. Архангельским

в платформенных бассейнах происходило в периоды усиления химическо­ го выветривания пород питающих провинций и повышенного сброса с окружающей суши растворенного кремнезема. Наиболее благоприятные условия для этого складывались в конце трансгрессивных этапов раз­ вития суши, в условиях теплого, влажного климата.

Во-вторых, жизнедеятельностью организмов. Известно, что в совре­ менных морях и океанах диатомеи являются основными организмами - осадителями кремнезема (Лисицын, 1 9 6 6 и др.), на долю диатомовых илов приходится более 7 0 -75 % кремнистых осадков. Количество диато-

развитии диатомовых водорослей.

Важной закономерностью, проливающей свет на особенности форми­ рования кремнистых пород, является связь высококремнистых их раз­ ностей с определенными литофациальными зонами. Чистые разности их встречаются в краевых частях платформенных морей. В сторону бе­ рега они обогащаются песчаным материалом и сменяются прибрежными кварцево-глауконитовыми и кварцевыми песками. При этом породы, сложенные преимущественно скелетами кремневых организмов (диатоми­ ты и др.), тяготеют к опресненным участкам, примыкающим к устьям рек. В центральных частях бассейнов происходит уменьшение в осад­ ках количества аморфного кремнезема, постепенное обогащение их глинистым и карбонатным материалом. Наиболее четко это прослежено нами на примере изучения нижнепалеоценовых отложений Поволжья и

ется убедительным подтверждением исключительной роли биогенного кремненакопления в платформенных бассейнах.

15

Близ устьев рек, в местах обильного поступления биогенных веществ, происходил пышный расцвет диатомовых водорослей. Диатомеи служили своеобразным концентратом, переносящим в осадок поступающий с суши растворенный кремнезем, в этих участках имелись благоприятные ус­ ловия для накопления мощных толщ диатомовых илов. Скорость седимен­ тации была относительно высокой, так как вода была сильно опреснен­ ная, pH ее был близок к нейтральному, местами вода могла быть ела— бокислой. Створки диатомей в этих условиях хорошо сохраняются. Ог­ ромные массы отмерших диатомей течениями выносились из этих зон, попадали в иные условия. Уже в стадию седиментогенеза, в процессе медленного осаждения на дно кремнистые створки подвергались раство­ рению, остудневанию. На растворение кремнезема влияли различные факторы — изменение давления, солевой состав вод и' т.д. Основным сре­ ди них являлся pH среды. Имеющиеся в настоящее время данные показывают, что при увеличении pH вод растворимость опала изменяет­ ся в сравнительно небольших пределах, однако скорость растворения

ного случая. Они с той или иной степенью отчетливости прослеживают­ ся в различных стратиграфических подразделениях мезо-кайнозоя.

Следует при этом отметить, что на характер распределения кремни­ стых осадков влияет, кроме того, специфика самих бассейнов кремненакопления (соленость, pH вод и т.п .), интенсивность осаждения терригенного материала, особенность палеогеографии регионов. В опреснен­ ных морях (или его участках), с pH, близким к нейтральному, в усло­ виях повышенного поступления с суши растворенного кремнезема соз­ давались условия для накопления и сохранения мощных толщ диатомитов (а также споголитов, силикофлагеолитов). Такие условия создавались в палеоценовом бассейне Поволжья, средне-верхнеэоценовом - Западной Сибири и Северо-Западного Казахстана. В морях с повышенной щелоч­ ностью, нормальной соленостью условия для захоронения цельных ство­

рок были менее благоприятны, преобладающее распространение получили кремнисто-глинистые и карбонатно-глинистые осадки. Это наблюдалось в бассейнах верхнего мела Поволжья, Центра Европейской части СССР, Украины и др.

Необходимо учитывать, что процесс растворения кремневых скеле­ тов активно продолжался и в стадию диагенеза, когда, видимо, форми­ руется глобулярная микроструктура трепелов и опок.

Реликты первичной органогенной структуры трепелов и опок с той или иной степенью отчетливости распознаются под микроскопом. Среди ^основной бесструктурной глинисто-опаловой массы отмечаются следы

16

Р и с. 1. Схема соотношений вулканизма и кремненакопления в вулкани­ ческих областях кайнозоя

1 - вулканизм подводный геосинклинальный; 2 - вулканизм наземный орогенный; 3 - морские кварц-халцедоновые породы; 4 - морские опа­ ловые породы; 5 - озерные опаловые породы

линальных. На платформах опаловые породы приурочены в основном к отложениям верхнего мела, палеогена и эоцена, в вулканических обла­ стях - к отложениям олигоцена, неогена и антропогена. Следовательно, вулканогенно-осадочные опаловые породы как бы наращивают общий разрез перспективных на опаловое сырье Отложений за счет отложений верхнего мела и всего кайнозоя.

Следует отметить, что вулканогенно-осадочные месторождения пред­ ставлены в основном диатомитами. Наряду с диатомитовыми водоросля­ ми иногда присутствуют опаловые спикулы губок, реже встречаются скелеты радиолярий. Местами диатомиты переслаиваются или замеща­ ются опоками и трепелами, которые образовались в результате измене­ ния диатомового осадка при диагенезе и эпигенезе.

18