Анализ зоны осадкообразования

Рассматривая подробнее зону осадкообразования, проследим, прежде всего изменения температуры. Абсолютная амплитуда колебания температуры на поверхности земли 170-175°С: абсолютный минимум зафиксирован советскими зимовщиками в Антарктиде на станции Восток и равен - 88°С. До 85ºС, возможно, до 900°C нагреваются камни в пустыне.            В одной точке в течение суток амплитуда колебания температуры может достигать 500C и больше: в горах Тянь-Шаня и Памира днем камни нагреваются до 500C и больше, а ночью охлаждаются до 0 или -10 — -20°С. Колебания температуры и вообще температурный режим оказывают разнообразное и глубокое влияние на осадочный процесс в зоне осадкообразования. Основные проявления сводятся к нескольким группам процессов.

1. Влияние на скорость химических реакций, например при химическом выветривании. По правилу Вант-Гоффа, скорость их удваивается или даже утраивается с изменением температуры на 10°С. Поэтому крайние по абсолютной амплитуде температурных колебаний (1700°C) точки отличаются по скоростям химических реакций более чем в              30000 раз. Это выдвигает температуру в качестве основного термодинамического фактора осадочного процесса, по которому должны выделяться главные типы седиментогенеза. Поскольку на поверхности изменение температуры обусловливается солнечной энергией, главной зональностью седиментогенеза становится широтная, или климатическая, зональность. Реальное пролегание этих зон определяется рельефом, т.е. тектоническим фактором, деформирующим их границы.

2. Усиление физического и химического выветривания. Главным фактором первого являются температурные колебания, вызывающие вследствие анизотропии кристаллов разную величину расширения в разных направлениях и образование трещиноватости. В результате порода, даже мономинеральная, в зоне колебаний температуры постепенно расчленяется на блоки, щебень, хрящ, или дресву, песок и алевритовые зерна — предел физического, морозного измельчения. Максимально температурное физическое выветривание проявляется в сухих, или аридных, зонах Земли (пустыни), а также в высокогорных и полярных областях, где оно сочетается с морозным выветриванием. Продуктами физического выветривания, главным фактором которого являются температурные колебания, становятся каменистые развалы и удаляющиеся ветром или водой обломочные частицы, поступающие в пути миграции.

3. Различное нагревание земной поверхности вызывает движения воздуха (вплоть до ураганов), перемещающие огромные массы твердых (дюны, лёссы, снег), жидких (волны) и газовых (облака) веществ.

4. Ветер, а также различное нагревание воды вызывают морские течения и волнение, перемещающие гигантские массы воды и минеральных, а также биогенных компонентов, снабжающие глубинные и придонные воды кислородом и тем самым обеспечивающие жизнь даже на дне океанов, сортирующие осадки, вызывающие образование россыпей и формирование многих генетических типов отложений.

5. Охлаждение воды повышает ее плотность (максимальная при +4°C), опускание на глубину, что в озерах вызывает дважды в год (осенью и ранней весной при нагревании до +4°C) регулярное вертикальное перемешивание воды, а в океанах глобальное перемещение по дну холодных антарктических и арктических вод в меридиональном направлении — контурные течения, формирующие контуриты — отложения у подножий континентов. Эти погружения холодной и наиболее плотной воды на дно в озерах и океанах снабжают кислородом глубинные и придонные воды, обеспечивая жизнь и окислительные процессы.

6. В вертикальном столбе воды суточные колебания температуры сказываются до глубины в несколько метров, годовые — до 1000 м. Ниже устанавливается постоянная низкая (4-5°С, а у дна 2-3°С) температура. А это увеличивает растворимость газов, которая растет с понижением температуры. В свою очередь это способствует развитию жизни и сильно влияет на хемогенный седиментогенез, например на осаждение фосфатов, карбонатов. В растворе морской воды удерживается большое количество катионов (Ca и др.), и когда эти воды в зонах апвеллинга (подъема воды) будут поданы в верхние слои с более высокой температурой и низким давлением, газы выделятся из растворенного состояния и диффундируют в атмосферу, а удерживаемые в равновесии с ними катионы, например в виде бикарбоната Са(НСО3)2, образуют менее растворимые соли (СаСОз), выпадающие в осадок из пересыщенных растворов.

7. Повышение температуры увеличивает растворимость большинства соединений, не связанных с газовой фазой.

8. Повышение температуры сильно увеличивает расцвет жизни как на суше (тропические леса), так и в водоемах, в которых действуют еще и подъемы воды, но уменьшает растворимость газов. Расцвет жизни интенсифицирует круговорот веществ и способствует биогенной садке минерального и органического вещества, но препятствует химическому осаждению, так как использует карбонатное, кремневое, фосфатное и другое вещество для построения тела и скелета организмов и тем самым отдаляет или даже, с течением геологического времени, исключает достижение насыщения и химического выпадения. Но взаимоотношение расцвета жизни с температурой сложнее и определяется также другими факторами, выступающими часто как более важные (газовый режим, наличие питательных компонентов и движение воды), поэтому в холодных водах высоких широт жизнь довольно обильная, биомасса большая и влияние жизни на осадочный процесс значительное.

Давление оказывает меньшее влияние на образование осадков, во-первых, потому, что оно на поверхности земли малое (в среднем 1 атм), а во-вторых, не так изменчиво во времени и в пространстве. Но все же оно снижается в горах до 0,5 атм, а в толще воды увеличивается на 1 атм с углублением на 10 м. Так, на глубинах 100 м давление 10 атм, на 200 м —           20 атм (край шельфа), на 4000-5000 м (океаническое дно) — 400-500 атм, на 11 000 м — 1100 атм., что соизмеримо с давлением до 3500-4000 атм. в осадочной оболочке и с давлением газов в вулканическом очаге. Это одно из влияний давления на осадочный, в данном случае — на вулканогенно-осадочный процесс: взрывной характер извержений на таких глубинах (начиная с первых километров и даже с сотен метров) становится практически невозможным, поэтому не образуются туфы, а вулканический процесс сводится в основном к эффузивной, лавовой форме извержения и даже совершается в виде силлов между осадками и толщей воды, эквивалентной кровле из пород толщиной 1-1,5 км. Взвешивающий эффект морской воды порождает и другую форму излияний — пульверизацию лавы, при которой порождаются пульверизационные (шариковые) гиалокластиты.

Второе важное следствие нарастания давления с глубиной — увеличение растворимости газов: О2, СО2, H2S и др. Выше мы видели, что в этом же направлении действует и понижение температуры. Поэтому оба этих мощных фактора, влияющих согласованно и прямо пропорционально, реализуются в очень больших массах растворенных в морской глубинной воде газов, которые удерживают в растворе и большие массы катионов, включая седиментообразующие и питательные для планктона. Подъем их в зонах дивергенции или апвеллингов приводит к химическому осаждению карбонатов, фосфатов непосредственно или опосредованно через планктоногенные осадки.

Кроме того, "погодные" колебания давления, хотя и небольшие по абсолютному значению (десятые доли атмосферы), способствуют зарождению циклонов (области низких давлений) и антициклонов (области высоких давлений), которые дальше развиваются в сильные ветры и мощнейшие ураганы и штормы. Помимо этого малые падения или повышения давления управляют газовым режимом почв и гидросферы и населяющим их микро- и макробиосом, растворимостью карбонатов и т.д.

Следует отметить, что давления в гидросфере, даже весьма большие (до 1 кбар и больше), не вызывают уплотнения осадков, так как последние состоят больше из воды (глинистые осадки — на 80-90%), а вода практически несжимаема. Только те осадки, которые водную фазу содержат в количестве менее 30-35% (пески), или первично твердые породы испытывают влияние давления столба воды и уплотняются: в них минеральные частицы опираются друг на друга. В историческом масштабе времени давление, оказываемое трансгрессирующим морем, на шельф, появлением материкового оледенения (толщиной льда до 4 км), способно привести к медленному прогибанию (опусканию) территории, а после их снятия (регрессия, дегляциация) — подъему ее. Искусственные водохранилища электростанций также порождают водной нагрузкой землетрясения силой до 2-3 баллов.

Заключение

Осадочные горные породы - один из видов горных пород, которые образовались в результате осаждения солей в высыхающих водоемах: химические осадки, скопления остатков растительного и животного мира: органогенные, а также в результате разрушения массивных горных пород магматического или осадочного происхождения - обломочные.                               К химическим осадкам относят гипс, ангидрит, магнезит, доломит и известковые туфы.

В основе группировки обломочных пород лежат структура (размер), степень окатанности частиц, характер и состав цемента и минеральный состав обломков. К породам этой группы относятся гравий, галька, щебень, пески и песчаники, алевролиты.

Наиболее типичными представителями коллоидно-осадочных пород являются глины, аргиллиты и глинистые сланцы. К породам                    коллоидно-осадочного происхождения относятся также многочисленные глиноземистые (латериты, бокситы), железистые, марганцевые (руды) образования. Текстуры и структуры этих пород землистые, пористые, оолитовые, бобовые и конкреционные.

Хемогенные горные породы. Этот генетический тип охватывает группу сульфатных и галоидных пород.

Сульфатные породы представлены ангидритом и гипсом, а           галоидные - каменной солью и калийными солями - карналлитом и сильвинитом-образующими залежи калийных солей, имеющих большое промышленное значение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Казанский Ю.П. и др. Осадочные породы (классификация, характеристика, генезис). Новосибирск, Наука, 1987.

2. Крашенинников Г.Ф., Волкова А.Н., Иванова Н.В. Учение о фациях с основами литологии. Руководство к лабораторным занятиям. М., МГУ, 1988.

3. Логвиненко Н.В. Петрография осадочных пород (с основами методики исследования). М., Высшая школа, 1984.

4. Логвиненко Н.В. Образование и изменение осадочных пород на континенте и в океане. Л., Недра, 1987

5.  Маракушев А.А. Петрография. М., МГУ, 1993

6. Япаскурт О.В. Стадиальный анализ литогенеза. М., МГУ, 1995