lito_kuznecov

8.3. СПОСОБЫ ОБРАЗОВАНИЯ СОЛЯНЫХ ПОРОД

соляные породы, и соответственно способы образования этих пород, как практически и всех других осадочных пород, достаточно разнообразны, но абсолютно преобладает чисто химическое выпадение из растворов по мере достижения предела растворимости тех или иных солей. Общая последовательность в целом достаточно определенная — вначале выпа-; дают сульфаты кальция (гипс и ангидрит), затем хлориды натрия (галит), затем хлориды и сульфаты калия и магния (сильвин KCl1 карналлит КС1-МдС12-6Н20, полигалит —; K2S04MgS04-2CaS04-2H20 и др.) и, наконец, хлориды магния; (бишофит МдС12-6Н20).

Конкретные значения солености, при которых происходит осаждение тех или иных солей, зависят от ряда причин. Дело в том, что природные рассолы — это сложные системы, в которых присутствуют самые разнообразные соединения в виде наборов катионов и анионов. Растворимость конкретного соединения и соответственно возможность его нахождения Ц растворе или, напротив, осаждения зависит от присутствия и концентрации других ионов. Последние либо снижают предел растворимости, и тогда вещество осаждается при более низких концентрациях, либо, напротив, повышают его, и тогда для осаждения необходима более высокая концентрация; этого вещества. Более того, в процессе осаждения какие-тр вещества удаляются из раствора, соотношение ионов меняет-} ся, что оказывает воздействие на всю систему и изменяет! пределы растворимости остающихся в растворе веществ.] Аналогичным образом воздействует и изменение температуч ры. Другими словами, природные рассолы — это весьма динамичная система.

Процессы образования минералов при последовательном испарении воды, по-видимому, впервые начал изучать в серег дине 19 в. Ж. Узильо, но исследование процессов кристаллизации из сложных по составу растворов при разных температурах справедливо связывается с именами Я.Г. Вант-Гоффа и Н.С. Курнакова и их школ, работы которых стали классическими.

Приведем несколько примеров подобного взаимного влия-f ния состава растворов и температуры на осаждение минералов. При выпаривании водного раствора сернокислого каль-

1974)

В природных условиях с учетом взаимодействия отдельных ионов и температуры сульфаты кальция осаждаются, когда концентрация морской воды повышается в 4 —5 раз, т.е. соленость достигает 14,0-18,0 % (напомним, средняя соленость морской воды — 35 г/л, или 3,5 %), а плотность воды (рассола) составляет 1,10—1,13 г/см3 (при средней плотности морской воды 1,03 г/см3). Галит осаждается при 8—10-кратном увеличении солености — до 26,0 — 32,0 % и плотности 1,20 — 1,25 г/см3, и, наконец, при более высокой концентрации, при выпаривании 50 — 60 объемов воды начинается осаждение растворимых солей калия и магния, в том числе сильвина (соленость 33,0 — 35,0 %, плотность рассола 1,28—1,3 г/см3).

Схематическая зависимость порядка выпадения различных соединений от количества испарившейся воды и плотности раствора показана на рис. 8.13.

Кроме этого основного способа осаждения солей при упаривании растворов и образования соляных пород, существуют и другие, реализуемые в специфических условиях, количественное значение которых крайне невелико.

Так, существуют обломочные сульфатные породы — гипсовые пески; это эоловые образования, представляющие собой продукт разрушения и переотложении первичных гипсовых пород в условиях резко аридного климата.

Другой пример — так называемое инсоляционное образование сульфатов и даже более растворимых пород (от лат. insolatio — облучение поверхности Земли солнечной радиацией, дословно — «выставлять на солнце»). В континентальных обстановках в условиях аридного климата грунтовые воды, а они в той или иной, часто существенной, степени минерализованы, подтягиваются капиллярными силами к поверхности, испаряются, а содержащиеся в них соли осаждаются в поверхностной зоне. Если процесс подтягивания вод и испарения происходит достаточно длительное время, то таким образом выделяется относительно большое количество солей. Чаще всего это относительно слабо растворимые сульфаты кальция, которые образуют гипсовый цемент пес- чано-алевролитовых пород, своеобразные стяжения — друзы кристаллов гипса (так называемые розы пустыни), но иногда формируют и горизонты относительно чистых гипсов мощностью в несколько метров. Более растворимые минералы — галогениды, нитраты — образуют, как правило, лишь отдельные выделения, «выцветы» солей, имеющие, скорее, минералогическое значение. Правда, имеется мнение, что уникальные чилийские месторождения селитры образованы именно

1974)

таким путем, т.е. являются инфляционными. Одно из значений слова «каличе» (caliche) — это селитра или порода, содержащая селитру, хотя обычно оно означает известковые или доломитовые корки в почве.

8.4. ОБСТАНОВКИ СОЛЕОБРАЗОВАНИЯ

Явное преобладание одного — хемогенного механизма осаждения определяет и столь же явное преобладание водных обстановок соленакопления, причем абсолютное большинство соленосных толщ — это отложения морские, однако моря эти весьма специфические. Для образования значительных масс солей необходимы, по крайней мере, два условия — аридный климат и наличие полуизолированных, но не теряющих связей с Мировым океаном водоемов.

Аридный климат определяет интенсивное испарение и, как следствие, повышение концентрации солей в бассейне. В условиях такого климата практически отсутствуют или крайне редки и ограничены по масштабу метеорные осадки и поступление пресных вод с суши, которые могли бы вести к распреснению водоема.

Второе условие — специфический палеогеографический тип бассейна. Дело в том, что в полностью изолированном водоеме при полном испарении воды среднеокеанической солености останется лишь относительно тонкий пласт солей. Так, из 100-метровой толщи морской воды образуется максимум 1,65—1,75 м осадка, в котором на долю каменной соли приходится 1,29—1,35 м. Для формирования же мощных толщ необходимо постоянное поступление солей, что и обеспечивается таким полуизолированным характером бассейна. В этом случае интенсивное испарение ведет к понижению уровня моря, особенно в удаленной от Мирового океана кутовой зоне, и формированию наклонной водной поверхности, отклоняющейся от поверхности геоида. Это, в свою очередь, определяет постоянный приток океанических вод и, следовательно, постоянное пополнение этого водоема солями. Одновременно такое понижение водного зеркала исключает обратный водоток из бассейна в океан, т.е. существует лишь одно направленное течение, которое и поставляет необходимые соли в бассейн. Постоянное испарение и поступление материала ведет к тому, что концентрация солей повышается, в конце концов достигает предела растворимости, и соли начинают выпадать в осадок (рис. 8.14).