avangard-pressa.ru

Билет 48. Модели эвапоритового осадконакопления. - Химия

Все солевые отложения образуются из рассолов. Рассол может образовываться непосредственно из морской воды при испарении ее в полуизолированном или полностью изолированном рукаве моря в аридном регионе. Рапа может формироваться во внутренних бассейнах засушливых регионов, куда поступают воды, которые привносят соль из реликтовых вод морских осадков, соль, растворенную в более древних соляных пластах.

В настоящее время две школы рассматривают происхождение эвапоритов в геол. разрезе. Одни предполагают, что осаждения образовались из значительной постоянной массы рассола – соляного озера. Другие считают, что соли отложились из приповерхностных рассолов, достигших пов-ти себхи или плайи в результате явления капиллярности.

Концепции происхождения.

· Теория баров (Оксениус). Постоянная отмель или бар отсекает лагуну от океана, оставляя узкий канал, через который может проникать морская вода, восполняющая обусловленные испарением потери. Соленость увеличивается до тех пор, пока не начнется испарение соли. Моделью данной теории является залив Кара-Богаз-Гол у восточного побережья Каспийского моря.

· Гипотеза множественных бассейнов предполагает наличие непрерывного ряда соединенных бассейнов. Воды проходя постепенно через все бассейны насыщаются солью.

· Отложение в полуизолированном море (формация кастиль, Техас). Концентрированный рассол погружался на дно и частично возвращался в результате оттока через проницаемый барьер в море. Достигнутый уровень солености был достаточен для осаждения сульфата кальция, но не хлорида натрия.

· Модель себхи. Вода поступая из моря, попадает через литоральную зону в зону себхи, где испарение на пов-ти преобразует поровую воду с ''нормальной'' соленостью в рассол. На высоких литоральных равнинах в известковистых отложениях образуется гипс, обычно под строматолитами. Из поровых рассолов выше уровня грунтовых вод в зоне себхи осаждается ангидрит.

Вопрос 48

Два способа образования эвапоритов:

1. Упаривание морской воды в замкнутых бассейнах (отшнурованных лагунах). По мере испарения концентрация электролитов в воде увиличивается, и она превращается в рассол, из которого в порядке достижения концентрации насыщения начинается выпадение солей.

Первыми реагируют на упаривание карбонаты – образуется кальцит, который реагируя с магнием, содержащимся в воде, будет переходить в доломит (придонная доломитизация). После карбонатов, а иногда одновременно, начинают отлагаться сульфаты кальция.

При этом при более низкой температуре будет отлагаться гипс ,CaSO4*2H2O, а при более высокй – безводный ангидрит CaSO4. Затем к сульфатам кальция присоединяется галит, далее сиьвин KCl, после него двойные соли натрия, калия, магния, и, наконец, соли магния и бораты;

2. При упаривании вод замкнутых континентальных бассейнов (бессточных озер) возникают более разнообразные минеральные ассоциации, в зависимости от минерального состава пород областей сноса. Примеры: м-ие боратов в Долине Смерти (Калифорния), м-ия силитры в Чили, м-ия соды в озерной зоне Кулундинской степи. Особый случай это упаривание озер на месте соляных куполов. При этом могут возникать м-ия боратов, пример м-ие боратов на оз. Индер (Казахстан).

Обычно все эти осадки называют эвапоритами, хотя иногда это название относят лишь к морским образованиям. Что в данном случае имел ввиду Советов я не знаю… вообще трудно понять, что он имеет ввиду.

Что касается тектоники, то можно сказать, что накоплению соляных толщь значительной мощности способствует длительное опускание дна бассейна, сопровождающееся постоянным или переодическим поступлением в него новых порций соляных вод. Увы, про тектонику пока все, если еще че завтра найду допишу.

Вопрос 49

Теоретически к гравийным осадкам и их литифицированным аналогам относятся обломочные породы, в которых все частицы крупнее 2 мм. Обычно же эти названия применяются к отложениям, содержащим более 25% галек (10-100 мм).

Состав

Гравийные отложения, состоящие из обломков нескольких типов пород (олигомиктовые), редки; гораздо чаще встречаются полимиктовые разности, в которых обломки представлены породами разных типов.

Большинство галечников состоит из каркаса и полостей. Каркас сложен из материала размера галечника (фенокластов: гальки, валунов); полости представляют собой пространство между этими элементами каркаса. Обычно компоненты каркаса соприкасаются друг с другом и образуют структуру, стабильную в гравитационном поле. Полости редко бывают пустыми, они обычно заполнены детритом размера песка или более мелким материалом, в свою очередь сцементированным химически осажденным цементом. У большинства галечников материал матрикса полностью заполняет пространство между гальками, матрикс составляет около одной трети всего объема породы. Гальки и прочие обломки породы изолированы и рассеяны по всей массе матрнкса.

Гальки—это преимущественно обломки пород, включающие как крупно-, так и мелкозернистые обломки, тогда как частицы песчаной массы — главным образом частицы минералов, если частицы пород то только мелкозернистых. Доля частиц пород увеличивается с увеличением размерности зерен и достигает максимума в грубообломочных образованиях — галечниках.

Состав галечников или конгломератов можно определить путем подсчета галек. Или более точно методами, основанными на поперечных пересечениях Рознваля или на точечном подсчете. Состав галечников или конгломератов можно представить, сгруппировав их в зависимости от исходных пород в несколько типов: Э — эффузивные; П — плутонические; О — осадочные; М — метаморфические. Обычно их наносят на треугольные диаграммы, объединяя осадочные и метаморфические породы в одну группу.

Во многих конгломератах галька представлена жильным кварцем, кварцитом, кременьем, роговиком, яшмой, риолитом и кварцевым агрегатом из кислых изверженных пород и гнейсов, поскольку этот материал отличается большой устойчивостью по отношению к процессам разрушения и выветривания. Галька конгломератов может в прочем состоять и из других пород: гранита, известняков и т.д.

В грубообломочных осадочных образованиях, которые формировались в результате механической дезинтеграции более древних порд, часто сохраняются почти те же соотношения, что в областях сноса. Однако если обломки подвергаются достаточно длинной водной транспортировке или химическому выветриванию, то обломки более мягких и менее устойчивых пород уменьшаются в размере и постепенно исчезают. Например, свежая осыпь у подножья мелового обрыва сложена в основном угловатыми обломками мела и небольшим количеством кремнистых обломков; когда эти обломки перемываются волнами на пляжах, обломки мела постепенно истираются и остается только кремнистый гравий.

Как и другие осадочные породы, конгломераты могут подвергнуться размыву при эрозии, в результате чего гальки менее устойчивых пород: известняков, известковистых песчаников и оснвных изверженных пород — выветриваются вместе с цементом, становятся рыхлыми и легко разрушаются при повторной транспортировке водой. Сильно окварцованные гальки сохраняются, так как они почти не подвергаются воздействию обычных процессов химического выветривания и остаются твердыми и крепкими. Поэтому, однажды образовавшись, такие гальки будут кочевать из одного конгломерата в другой длительное время почти без изменений, исключая небольшое уменьшение размера или окатывание. Следовательно, конгломераты, содержащие гальки, дважды или трижды перемытые из более древних обломочных пород, без привноса свежих осадков, будут содержать большое количество галек устойчивых пород

Состав галечников и конгломератов не является точным отражением вида и количества пород в районе источника сноса. Вследствие неодинаковой способности различных типов пород давать обломки и различной устойчивости пород перед абразией, соотношение обломков разных пород, установившееся в галечниковых породах, не является прямым отражением относительного количества видов пород в области питания. При определенных условиях одни породы легко распадаются на глыбы, а другие—нет. Жильный кварц и кремни, например, встречаются в составе галек очень часто. Граниты могут разрушаться и превращаться в аркозовый песок (дресву); известняки обладают тенденцией растворяться и поставляют обломочный материал только за счет нерастворимого кремня. Граниты, как и известняки, служат источником глыбового материала в условиях, когда процессы разрушения и растворения сдерживаются или подавляются. Подобные ситуации наблюдаются при условии высокогорного рельефа н сурового климата с сопутствующей быстрой эрозией, ускоряемой воздействием мороза, и значительно реже при ледниковой обстановке, которая даже в районах с низким рельефом благоприятствует образованию галечниковых пород смешанного типа, обогащенных обломками метастабилышх пород. Засушливые условия также способствуют образованию галечниковых пород смешанного типа. Вообще доля галечникового материала в породе увеличивается, с увеличением незрелости ассоциированных песков, что является функцией рельефа и климата, а следовательно, и тектонического режима.

Состав образовавшегося галечника может значительно измениться в процессе транспортировки, как это было проиллюстрировано рядом полевых исследований. Изменения в составе речных галечников вниз по течению потока отмечались давно. Хохенбургер описал исчезновение некоторых типов пород на реке Мур и подсчитал расстояние переноса, необходимое для полного разрушения различных видов пород. Пламли описал изменения состава аллювиальных галечников Блэк-Хилс (Южная Дакота) и показал, что эти материалы подвергаются значительным модификациям по мере продвижения вниз по-течению. Быстрое исчезновение неустойчивых компонентов, (гранита и доломита) и обогащение стабильными видами (кварцит и жильный кварц) подтверждается, изучением галечников разных рек.Очевидно, галечники, в отличие от песков, могут стать зрелыми по составу, т. е. их состав может быть доведен до наиболее стабильных компонентов (жильного кварца, кварцита и кремнистого сланца) при транспортировке даже на короткое расстояние. В песчаник по мере зрелости увиличивается доля кварца и уменьшается полевого шпата.

Галечники ограниченного состава (олигомиктовые) бывают двух типов: одни образовались путем превращения, галечников первоначально различного состава в устойчивую остаточную разновидность, представленную жильным кварцем и кварцитом; другие — сугубо местного происхождения —формировались а пределах небольших участков дренирования или карманообразных губ, где обломки образовались из одной исходной породы. Галечники с более разнообразным составом (петромиктовые) указывают на обширные водосборные системы и разнообразные источники питания.

Вывод: Гальки имеют в своем составе много обломков пород в то время, как песчаная масса состоит в основном из обломков минералов и только в редких случаях содержит обломки мелкокристаллических пород. Гальки более зрелые по составу, чем песчаная масса. Оба утверждения справедливы для галек и песка, образовавшихся одновременно, если же они образовались в разное время, то вышесказанное может, и не выполнятся.

Чем менее устойчивы минералы и породы входящие в состав обломков, тем быстрее обломки истираются и становятся меньшими по размеру, чем те, что состаят из более устойчивых компанентов.

Структура

Галечники в большинстве случаев содержат окатанные обломки; окатанность достигается при перемещении на сравнительно короткое расстояние. Ассоциирующие с ними пески могут быть полуугловатыми или угловатыми. Песок приобретает окатанность очень медленно.

Гранулометрический состав галечников сильно колеблется. Галечники с песчаным матриксом обычно бимодальные. В них основная мода связана с классом галечников, а вторичная мода — с фракциями песков.

Наилучшим образом сортированы прибрежные конгломерата, значительно хуже речные. Ледниковые конгломераты имеют весьма разнообразный гранулометрический состав.

Форма, окатанность и поверхностная структура галечниковых обломков могут способствовать определению агента, обусловившего транспортировку и отложение галечника. Свойственные галькам формы и отпечатки включают ограненные и отшлифованные льдами гальки, эоловые одно- и трехгранники, штриховатость и рубцы, возникшиеврезультате воздействия льда, трещинную огранку (chink facets) некоторых видов прибрежных галечников, следы ударов и дробления галек в очень быстрых потоках и так далее (см. с. 84). Однако в крепко сцементированных конгломератах трудно извлечь гальки из матрикса, поэтому перечисленные особенности устанавливаются редко.

Форма галек больше зависит от формы первичных обломков, чем от агента или особенностей переноса. Форма первичных обломков является функцией слоистости, трещиноватости и кливажа материнской породы. Так, уплощенпость определяется главным образом литологическимн особенностями; аспидные сланцы и тонкослоистые породы являются источником плоских галек, массивные породы, например граниты, являются источником более однородных по размеру обломков. Влияние способов транспортировки и обстановки накопления менее отчетливо. Отмечалось, что береговые гальки более уплощенные, чем речные.

Окатанпость галек в галечниках и конгломератах легко устанавливается и может быть подсчитана даже в крепко сцементированных породах. В какой-то мере окатанность_является функцией типа материала, из которого состоят галъки. Одни породы, подобные кремнистому сланцу, при определенных условиях способны растрескиваться, тогда как другие, например кварцит, не способны. Будучи перенесенным на одинаковое расстояние в одинаковых условиях, кремень окажется менее окатанным, чем сопутствующие кварциты и жильный кварц.

Все вышесказанное можно отнести и к песчаной массе конгломерата.

Галечники и конгломераты имеют разнообразную внутреннюю структуру. Крупные обломки галечников часто проявляют предпочтительную ориентировку. Давно отмечено, что плоские камни в речных галечниках имеют падение вверх по течению. Эта особенность хорошо прослеживается в древних галечниках по надлежащим образом выбранным пространственным разрезам. Как и в речных, так и морских галечниках отмечается черепитчатое расположение галек. Отмечалось, что своими длинными осями гальки ориентированы в направлении потока или поперек него. Даже ледниковые отложения тилля имеют предпочтительную ориентировку продолговатых валунов, параллельную направлению движения льда.

Ориентировка галечников в древних конгломератах дает нам возможность определить как направление потока, так и первоначальный угол падения пласта. Ориентировка продолговатых обломков и тиллитах позволяет нам воссоздать схему движения древних ледников.

Вывод: Галечный материал в конгломерате окатывается медленнее чем песчаный, поэтому если гальки и песок образовались в одно время, то гальки будут окатанны сильнее.

Вопрос 50

Распределение живых организмов на разных глубинах Мирового океана крайне неравномерно, поскольку необходимые для жизни факторы сосредоточены преимущественно в поверхностных и придонных слоях. Однако в некоторых областях океана (зонах апвелинга) наблюдается нетипичная картина: множество планктона, колоссальные популяции рыб, огромные стаи птиц над водой, бурное развитие донных экосистем. Пять главных зон апвелинга расположены у юго-западного побережья Северной Америки, северо-западного побережья Южной Америки, северо-западного побережья Африки, юго-западного побережья Африки и южного побережья Аравийского полуострова.

Биогенный фактор один из главных для накопления фосфытных, карбонатных и кремневых осадков, поэтому связь с апвеллингом очевидна. Можно проследить зоны распространения этих осадков от берега вглубь моря (по Куку):

1. Береговые рифы (биогермы) со слоями красноцветов.

2. Зона пелетных доломитов.

3. Доломитовая зона.

4. Кремневая зона (скелеты микроорганизмов: диатомитовых водрослей, радиолярий).

5. Зона черных фосфоритов.

6. Черные углеродистые сланцы (аноксидная среда).

Фосфориты отлагаются следующим образом. Происходит внедрение апвелинга с водой богатой фосфаром (т.к. она холодная и фосфор в ней лучше растворяется). Планктон поедает фосфор и стимулируется обильное развитие морской биоты. Организмы составляющие биоту в дальнейшем отмирают. И фосфор высвобождается бактериями, расползается по осадку, скапливается в порах. В дальнейшем осадки могут переотлагаться и образовывать сплошные массы.

Можно предположить, что анологично дело состоит и с карбонатными породами. Апвеллинг приносит растворенный в холодной воде СО2., на основе которог организмы строят карбонатный скелет, который потом и образует карбонатный осадок и в дальнейшем породу. Скелет правда обычно состоит и кальцита, а породы из доломита – это последствие перекристаллизация.

Все то же касается и кремневых пород сложенных диатомовыми водорослями, радиоляриями и спикулами губок. Кремнезем предположительно приносится в море рекам в виде монокремневой кислоты Н4SiO4.