Глава 10. Соли

Соляные породы являются чисто хемогенными образованиями, выпадающими в осадок лишь в результате выпаривания и высокой концентрации солей в природных водах и их нередко называют эвапо- ритами. Они являются типичными представителями аридных зон и возникают в морских и континентальных условиях. Главными мине­ралами этих пород являются гипс, ангидрит, мирабилит и т. д. из группы сульфатов; хлориды представлены сильвином, галитом, кар­наллитом. Нитраты, бораты и сода встречаются гораздо реже.

Номенклатура соляных пород окончательно не разработана. Есть предложение именовать породы по названию преобладающего минера­ла, прибавляя окончание "ит". Например, породу называют гипсит, но вряд ли это удачно. Лучше говорить о гипсе, ангидрите и т. д., указы­вая о чем идет речь (о минерале или породе). Отдельные кристаллы и агрегаты выделяют как минералы, а значительные скопления - пласты и линзы - как породы.

§ 1. Сульфатные породы

Наиболее широко распространены в природе сульфатные образова­ния - гипсы и ангидриты. Цвет этих пород белый, розовый, голубова­тый, красный, желтоватый до темных. Сульфаты обычно залегают в

виде мощных линз, переслаивающихся со слоями галита, доломитов, реже с известняками, глинами и песками. Первичные текстуры, воз­никшие в процессе образования этих пород, относятся к массивным, слоистым различного типа (горизонтальные, волокнистые, линзовид­ные) и оползневым. Оползневые первичные текстуры возникают в результате подводного оползания осадка до его литификации и харак­теризуются залеганием оползших прослоев среди горизонтально-сло­истых пород. При этом в основании оползших имеются обычно глинис­тые прослойки.

Вторичные текстуры возникают в постседиментационный период. Перекристаллизованные текстуры формируются за счет перегруппи­ровки текстурных элементов при циркуляции вод или за счет собира­тельной перекристаллизации. Часто это текстуры сетчатые, образовав­шиеся в результате растворения и перотложения циркулирующими водами гипса по сети трещин (обычно в виде волокнистых разностей) среди незатронутых этим процессом участков. Неравномерная избира­тельная перекристаллизация приводит также к образования пятнис­тых, желвакообразных сферолитовых и других текстур. Катакласти- ческие текстуры образуются под влиянием тектонических факторов. Здесь различаются брекчиевидные их разности, обусловленные меха­ническим раздроблением и последующей цементацией обломков. Плойчатые текстуры (сдавливания, скручивания, смятия и других пластических деформаций) образуются без дробления пород. При выветривании возникают кавернозная (пещеристая), землистая, моховидная текстуры.

Среди структур также различают первичные и вторичные. Первич­ными являются структуры, возникшие при выпадении минералов из растворов. По форме обособления кристаллов выделяют структуры волокнистые, брусковидные, таблитчатые, зернистые. Внутри этих групп разделение проводится по размеру кристаллов.

Вторичные структуры представлены кристаллобластовыми метасо- матическими (особенно характерны при замещении ангидрита гипсом), катакластическими и кристаллопластическими. Кристаллобластовые структуры очень широко развиты среди гипсов и ангидритов, что обусловлено способностью их изменять свою форму и состав под влиянием изменения давления, температуры и за счет действия' водных растворов. Среди кристаллобластовых структур различаются пластинчатые и чешуйчатые (лепидобластовые), порфиробластовые (крупные кристаллы среди более тонкозернистой основной массы), пойкилобластовые (различно ориентированные мелкие зерна одного минерала, например, доломита, в более крупных кристаллах другого гипса или ангидрита), гранобластовые или мозаичные (рис. 49). Крис- таллокластические структуры - брекчиевидные со следами механи­ческого раздробления и последующей цементации зерен. Кристалло-

Рис. 49. Ангидрит мозаичного строения (увел. 96, николи +)

п ластические структуры возникают в связи со способностью соляных пород к пластическим деформациям, характеризуются изогнутостью пластинчатых кристаллов.

Гипс и ангидрит в большинстве случаев образуются химическим осаждением из природных концентрированных растворов в условиях аридных зон. Установлено, что осаждение гипса начинается, когда концентрация солей в морской воде превысит нормальную в 5 раз, а плотность раствора составит около 1,2 г/см³.

При отложении гипса и ангидрита весьма важным моментом являются температура и состав раствора. Экспериментально установ­лено (Вант-Гофф), что при выпаривании водного раствора сернокисло- ко кальция при температуре до 63°С отлагается гипс и лишь выше этой температуры выпадает ангидрит. Если же в растворе, помимо сульфата кальция, есть хлориды Na и Mg, осаждение ангидрита начинается при более низких температурах. При одновременном присутствии в раст­воре NaCl и MgCl₂ (что наблюдается в морской воде) выпадение ангид­рита происходит в диапазоне температур 25- 30°С, а гипс кристаллизу­ется при более низком содержании хлоридов и более низких темпера­турах.

Отложение сульфатов кальция практически не зависит от рН и Eh растворов. В природе сульфатообразование идет и в континентальных и в морских условиях, предшествуя накоплению каменной соли, калийных и минеральных солей. Обычно гипс и ангидрит образуются в щелочной окислительной среде (усыхающие бассейны, почвы сухих степей и пустынь).

Гипс и ангидрит являются достаточно неустойчивыми и подвижны­ми образованиями. Это определяет их поведение после отложения осадка. Перегруппировка компонентов и собирательная перекристал­лизация начинаются уже в стадии раннего диагенеза, когда осадок насыщен растворами материнского бассейна и слабо уплотнен. На этой стадии возникают в гипсах и ангидритах такие новообразования как

целестин, стяжения кремня, пирит, флюорит. На стадии диагенеза сульфаты могут образовываться в карбонатных отложениях. Этот процесс может идти при доломитизации рифов.

В зоне катагенеза гипс переходит в ангидрит. При гипергенных процессах, напротив, ангидрит гидратируется и переходит в гипс, увеличиваясь в объеме на 60%, что ведет к образованию текстур смятия. Гипс и ангидрит легко выщелачиваются подземными водами. При взаимодействии сульфатных вод с карбонатными породами образуются метасоматические сульфаты кальция.

Процесс гидратации гипса в зоне выветривания развит чрезвычай­но широко. Большинство наиболее крупных месторождений гипса являются вторичными и возникли путем гидратации ангидрита. По мере удаления от земной поверхности гипс сменяется ангидритом. Увеличение давления препятствует гидратации, глубина распростране­ния которой не вполне установлена. Обычно она определяется величи­нами от 100-150 до 350 м, однако известны и на поверхности, а также огипсование их на глубинах до 850 м. Такое распределение процессов по глубине обусловлено климатическими факторами, рельефом, гидрохимическим режимом, особенностями отложений, перекрываю­щих сульфаты.

Огипсование в зоне выветривания распространено очень широко. В то же время происходят процессы выноса сульфатов кальция и частичное или полное их замещение кальцитом и доломитом. Возника­ет вторичная кальцитовая порода - "кальцитовый кепрок". Образова­ние последних связывается с воздействием на гипс (ангидрит) угле­кислых вод, OB, нефти и газов. С кальцитовым кепроком бывают связаны залежи серных пород, концентрирующихся на границе его с гипсо-ангидритовым кепроком. Разложение гипса и ангидрита под влиянием OB и бактерий ведет к образованию сероводородных вод и залежей серы.