4. Накопление, или седиментация

Накопление, или седиментация, — обязательная стадия, ее проходят все осадки и породы. Осадочная порода начинает свою историю именно со стадии накопления, когда разобщенные компоненты соединяются друг с другом неповторимым в деталях образом на одной точке простран­ства. Осадок — это зародышевая форма горной осадочной породы (Гер- шанович, и др., 1972, 1975, 1981; Геология океана ..., 1979; Емельянов и др., 1975, 1976, 1979, 1982; Задкова и др., 1975; Зернецкий, Мельник, 1978; Кац, 1971; Континентальный ..., 1978; Лисицын, 1974; Литология ..., 1979; Металлоносные ..., 1979; Мурдмаа, 1978; Накопление ..., 1964; Батиальные..., 1979; Процессы..., 1980; Mial; 1984).

Седиментация тесно связана с переносом (см. 3.3),и при описании последнего неизбежно рассматривались и осадки, и отложения разных генетических типов. Поэтому знакомство со стадией седиментации надо начинать с переноса. Седиментация отличается от переноса тем, что ве­дущей силой становится сила тяжести, поэтому движение осаждающего­ся тела приближается к падению свободного тела. При переносе, как бы­ло показано (см. 3.3), преобладало одностороннее давление переносящей среды (или силы) над силой тяжести и инерцией тела.

Осаждение в стоячей воде подчиняется формуле Стокса

'^^dL~ ^гД^е v — скорость, см/с; г — радиус частицы шарообраз- \) 171

ной формы; d — уд. вес воды; di — уд. вес падающего тела; т — коэф­фициент вязкости воды, зависящий от температуры; g — ускорение си­лы тяжести. Так как вязкость холодной воды увеличивается, осаждение в ней замедляется: на 2,5% для частиц в 1 мм при изменении температу­ры от 20 до 0°С, на 63% — для частиц в 0,1мм, на 77% — для частиц в

0. 1 И 0,001 мм (по Стоксу и Оссину, из Пустовалова, 1940, с. 251).

Приведем таблицы скоростей падения частиц в стоячей воде (табл. 3.11) и времени погружения частиц на 10 см (табл. 3.12), по Л.В. Пусто- валову (1940, с. 250 и 251). Скорости и время осаждения, данные в таб­лицах, являются физическими, идеальными. Геологические же пара­метры часто сильно отличаются, особенно для тонких частиц, реальное время осаждения которых из-за движения воды, не шаровой формы и других факторов увеличивается, так что приходится йго оценивать 178

Таблица 3.11 Скорость осаждения частиц разного размера при t - 15’С

Диаметр частиц, мм	Скорость падения, мм/с, при 15°С	Диаметр частиц, мм	Скорость падения, мм/с, при 15°С
1,0	100	0,05	2,9
0,50	53	0,01	0,154
0,30	32	0,005	0,0385
0,20	21	0,001	0,00154
0,10	8	0,0001	0,0000154

Таблица 3.12 Время, необходимое для погружения частиц на 10 см

Диаметр частиц, мм	Время падения частиц на 10 см	Примечания
1,0	1 с	грубые дисперсии
0,1	12,5с
0,01	10 мин 49,3 с
0,001	18 ч 02 мин 15 с
0,0001	75 дней Зч 45 мин
0,00001	2 года 29 дней	коллоиды
0,000001	2081 год 331 день

опытно, беря пипеткой пробы с определенной глубины или измеряя диа­метр частиц со дна бассейна или мерного бокса. Частицы менее 0,001 мм практически уже не осаждаются, так как броуновское движение почти уравновешивает силу тяжести. Кроме этого, даже теоретическое время осаждения настолько велико, что у этих частиц нет никаких шансов пройти, не растворившись, всю толщу воды в 1 -5 км и более. Однако они все же осаждаются, но не порознь, а в агрегированном виде — комками размером 0,01-1 мм и крупнее. Такую большую геологическую работу проделывают организмы — фильтраторы и другие, которые, пропуская через себя воду, извлекают питательные компоненты, а ненужное соби­рают в виде комочков — пеллетов, или копролитов.

Разные формы переноса определяют и разные способы осаждения — механические, химические и биологические. При этом происходят два общих, но взаимно противоположных процесса — смешение (интегра­ция) и разделение (дифференциация) осадочного вещества — компо­нентов осадков. Каждая осадочная порода есть результат интерференции этих процессов, соотношение которых варьирует и в значительной сте­пени индивидуально.

Понятие об осадочной дифференциации вещества сформулировал Л.В.Пустовалов (1940, с. 253 и далее): это “разобщение составных час­тей изначальных пород, происходящее в зоне осадкообразования” (с. 254), называвшееся им “седиментационной дифференциацией”. “В за­висимости от характера сил, приводящих к разделению вещества, мож­но различать механическую и химическую осадочные дифференциации” (с. 255). Понятие об осадочной интеграции вещества не имеет опреде­ленного автора, оно возникло как реакция на некоторую односторон­ность понятия о дифференциации и дополняет последнее, представляя осадочный процесс диалектично и полно. Под осадочной интеграцией понимают объединение, или смешение, вещества из разных источников и разного генезиса в зоне осадкообразования и накопление в той или иной мере смешанных осадков. Результатом дифференциации обычно является более или менее чистый однородный осадок.

Однако при более пристальном рассмотрении дифференциация и ин­теграция нередко идут в одном направлении и приводят как к мономи- неральным, так и к смешанным осадкам. Например, кварцевый песок с одной стороны, продукт далеко зашедшего процесса дифференциации и отбора в осадок только кварцевых зерен. Но, с другой стороны, в не меньшей мере здесь совершалась и интеграция разнородных (происхо­дящих из разных источников) кварцев, что и устанавливается при тща­тельном изучении типов зерен. Пример показывает, что более заметна дифференциация — чистотой состава осадка. И чистые хемогенные осадки, например кремневые, кажутся лишь отдифференцированными, хотя в них химическим или биологическим способом объединен эндоген­ный и экзогенный кремнезем. Эта смешанность состава, возможно, поз­же может выявляться анализом изотопов. В настоящее время мы вос­принимаем чистую яшму или кремень как отдифференцированное обра­зование.

Чистота состава осадков, привлекающая внимание и с экономиче­ской стороны (как полезных ископаемых), воспринимается так же, как концентрация вещества, а интеграция — как его рассеяние, хотя на примере кварцевых песков и химических осадков было видно, что по­следнее выливается и в концентрацию вещества.

Дифференциация вещества начинается еще в стадию выветривания, продолжается при переносе, а также в диагенезе и в последующих ста­диях. Но главным образом она совершается в стадию седиментации.