13.1. Надприливная зона

Это пляж, сложенный известковым илом и известковым песком (из оолитов, раковин, эоловых частиц), заливаемый морской водой лишь во время сильных штормов. Здесь диагенез может протекать с участием и пресных, и морских вод. Можно выделить две принципиально различные обстановки диагенеза в зависимости от того, какие растворы участвуют в процессах преобразования осадка. Это, в свою очередь, зависит от климатической ситуации (аридный или гумидный климат) и других причин.

Районы с жарким и влажным климатом.Здесь процессы диагенеза протекают с участием пресных метеорных вод и морских вод нормальной солености.

Идут как процессы растворения и образования пустот, так и процессы цементации. Образуется своеобразная порода — бичрок — сцементированный пляжный карбонатный песок, или песчаник. Цементация при образовании бичрока осуществляется в результате кристаллизации карбонатных минералов из-за потери углекислоты морской водой, поступающей в осадок при шторме. Другой причиной цементации является испарение в порах осадка растворов метеорной природы, которые в результате растворения исходных метастабильных карбонатных минералов насытились по карбонату кальция. Образование бичрока происходит очень быстро. В некоторых районах в цементе бичрока обнаружены запечатанными обломки снарядов и самолетов второй мировой войны и кокосовые орехи (т. е. цемент может иметь возраст 30—50 лет и меньше). Сформированный бичрок иногда разрушается под действием штормовых волн, и его обломки оказываются заключенными в карбонатном песке, который снова превращается в бичрок. В этой обстановке надприливной зоны происходит превращение высокомагнезиального кальцита и арагонита в низкомагнезиальный кальцит, однако новообразованные цементы бывают представлены не только этим минералом, но иногда и арагонитом.

В зоне диагенеза надприливной фациальной обстановки рассматриваемого типа важно различать залегающие сверху вниз вадозную и пресноводную фреатическую зоны, а также зону смешения морских и пресных метеорных вод.

В

Рис. 16.  Водная пленка на зернах осадка, из которой образуется менисковый карбонатный цемент в вадозной зоне (по Б. Селлвуду)

адозная зона — область транзита метеорных осадков в зону водонасыщения. Здесь идет, главным образом, растворение, но в результате действия сил поверхностного натяжения и гравитации образуются менисковый и микросталактитовый (каплевидный) цементы, состоящие преимущественно из низкомагнезиального кальцита. Менисковый цемент выполняет прилегающие к межзерновым контактам участки пор (рис. 16, 17). Микросталактитовый цемент представляет собой наросты на нижних поверхностях зерен и других фрагментов карбонатного скелета. В вадозной зоне встречаются и другие виды цементов, например, сложенные мелкими карбонатными ромбоэдрами каемки вокруг частиц каркаса. Выявление цементов, присущих вадозной зоне, весьма важно при изучении древних отложений, так как дает возможность обнаружить уровни перерывов в осадко- накоплении.

П

Рис. 17.  Менисковый кальцитовый цемент (показан стрелками) псевдоолитовых отложений:

а — Бермудские острова, плейстоцен, шлиф, н =, ув. 50 (фото Л. Лэнда); б — Белорусская антеклиза, скв. Погодица, 22, гл. 211—215 м, средний девон, шлиф, н =, ув. 80

Рис. 18.  Крупнокристаллический спаритовый цемент из кальцита, выполняющий поровое пространство, и сложенная кальцитом каемка обрастания (показана стрелкой), Бермудские острова, плейстоцен, шлиф, н =, ув. 30 (фото Л. Лэнда)

ресноводная фреатическая зона — область интенсивных цементационных процессов, спо­собных практически полностью залечить пустотное пространство. Здесь встречаются следующие морфологические типы кальцитового цемента: а) друзо­вый, или спаритовый, выполняющий поры и каверны; б) каемки обрастания (рис. 18); в) равномерно­зернистый сплошной цемент (рис. 19,а). Во фреатической зоне идут также процессы растворения. Они менее значительны, чем в вадозной, однако иногда способны превратить органогенный осадок с крупными форменными элементами в массу пористого несвязного кальцитового тонкозернисто-пели­томорфного материала.

Глубже пресноводной фреатической зоны находится зона смешения морской и пресной вод, в которой возможен процесс метасоматического замещения известкового материала доломитом (доломитизация).

Районы с аридным и экстрааридным жарким климатом.Здесь на поверхности плоской надприливной равнины морская вода, сохраняющаяся определенное время в наиболее пониженных частях рельефа после ветровых нагонов и штормов, подвергается интенсивному испарению и концентрированию. На поверхности активно развиваются водоросли, т. н. водорослевые ковры (или маты), образуются корки гипса и хлоридных солей. Такие надприливные равнины, распространенные на побережьях Персидского залива, Красного моря, Калифорнии и в других местах, называются сабкхами (или себкхами). Здесь морская вода, иногда уже несколько сконцентрированная на поверхности, просачивается в карбонатный осадок. В нем продолжается внутригрунтовое испарение этой воды, что вызывает своеобразный диагенез карбонатного осадка. Диагенез протекает в восстановительной обстановке из-за влияния разлагающегося материала водорослей. Идет образование доломита, кристаллов и желваков гипса, реже в порах осадка кристаллизуется галит (рис. 20).

И

Рис. 19.  Равномернозернистый кальцитовый (а) и радиально-волокнис­тый арагонитовый (б) цементы (по Б. Селлвуду)

ногда, в периоды штормовых дождей, в осадок проникает метеорная вода, которая растворяет уже образовавшиеся минералы (гипс, галит) и смешивается с находящейся в осадке более соленой

водой, в результате чего возможна кристаллизация карбонатных минералов из растворов с различной минерализацией.

Американский ученый П. Фолк установил основные закономерности изменения формы кристаллов карбоната кальция в зависимости от состава и солености минералообразующей среды. В со-

Рис. 20.  Схематический разрез зоны диагенеза карбонатного осадка надприливной равнины на средиземноморском побережье Египта: минерализация (М) растворов увеличивается вверх по разрезу в результате внутригрунтового испарения, сопровождаемого восходящим капиллярным движением воды (по Я. Весту, А. Яхье и М. Хилми)

леных, существенно магнезиальных растворах типа морской воды образуются мелкие (<0,004 мм) кристаллы (микрит), часто вытянутые по длинной оси, а в значительно опресненных, слабо- или немагнезиальных средах — крупные (>0,02 мм) изометричные кристаллические индивиды (спарит) (рис. 21). Это объясняется обратной зависимостью размера кристаллов от скорости выпадения, которая, в свою очередь, тем больше, чем больше минерализация раствора, и блокированием роста кристаллов в стороны ионами магния и сульфата.