Происхождение и условия залегания доломитов

Как отмечают Фридмен и Сендерс «доломитовую проблему» никак не удавалось разрешить до разработки современных методов рентгеноструктурного анализа, которые позволили быстро и надежно определять доломит в осадках. В результате широкого применения методов рентгеноструктурного и изотопного анализов углерода и кислорода и полевых исследований современных и древних отложений геологи, по-видимому, стоят сейчас на пороге решения доломитовой проблемы.

Адамс и Родес полагают, что большинство доломитовых отложений обязано своим происхождением рассолам и поэтому должны рассматриваться как образования эвапоритового типа. Концепции «капиллярной концентрации» и «отлива путем просачивания», развиваемые авторами рассматриваемой главы, по-видимому, также следует рассматривать как два основных процесса, ведущих к образованию доломитов. Первый процесс эффективно протекает в незаливных и приливно-отливных зонах или на побережьях бассейнов, тогда как второй возможен в более глубоководных обстановках.

Сущность капиллярной концентрации заключается в том, что при низком положении уровня моря интерстициальные воды просачиваются вверх через пористые осадки заливных равнин и побережий и испаряются у дневной поверхности. Здесь мы имеем аналогию с процессом образования некоторых разновидностей калине. Испарение, понижающее уровень вод, приводит к увеличению концентрации солей и плотности раствора в какой-либо замкнутой лагуне или каком-либо межгорном бассейне, в которых испарение периодически превышает сумму выпадающих осадков. В результате образуются тяжелые рассолы, мигрирующие в самые глубокие депрессии и медленно просачивающиеся через подстилающие отложения и постепенно их доломитизирующие. Кроме того, доломит может осаждаться непосредственно из рассола, хотя в качестве промежуточной фазы при этом возможно участвует арагонит. В очень мелких водоемах, где имеется свободный доступ кислорода, величина отношения Mg/Ca в рассоле, которая должна превышать величину этого отношения в морской воде, может возрасти вследствие удаления кальция в виде гипса. При недостатке кислорода гипс обычно разрушается бактериями с образованием H2S и сульфидов железа. На дне таких современных водоемов в районе Персидского залива под клинообразно переслаивающимися слоями черного ила, богатого H2S, могут быть вскрыты слои острореберных кристаллов гипса. Следовательно, пластовые доломиты, образующиеся в этих условиях, свидетельствуют о несколько более глубокой среде испарения вод при отливе, когда гипс отлагается у побережья. В одном и том же бассейне могут иметь место процессы капиллярной концентрации и отлива путем просачивания.

Фридмен и Сендерс выделяют три генетических типа минерала доломита: 1) сингенетический, 2) диагенетический и 3) эпигенетический. Взятые вместе, эти термины отражают единую генетическую последовательность и были использованы названными авторами как основа для построения классификации доломитов.

Сингенетическим доломитом авторы рассматриваемой главы называют такой доломит, который образовался, по существу, в бассейне осадконакопления в виде микрита или мелких кристаллов.

Согласно этим авторам, диагенетический доломит образуется посредством замещения более ранних осадков углекислого кальция вслед за окаменением осадков или одновременно с ним. Диагенетический доломит может образоваться также посредством замещения известковых зерен и цемента почти сразу же после их отложения. Поэтому в некоторых сложных случаях весьма трудно и даже невозможно отличить сингенетический доломит от диагенетического. Фэйрбридж относит эти оба типа доломита к сингенетическому.

Эпигенетическим доломитом Фридмен и Сендерс называют такой доломит, который образуется путем замещения известняков и условия залегания которого контролируются постседиментационными тектоническими нарушениями. Доломиты этого типа очень тесно связаны с трещинами и разломами в карбонатных породах, а термин эпигенетический в данном случае становится синонимом таких терминов, как структурно-контролируемые или тектонические доломиты. Многие, но не все, эпигенетические доломиты ассоциируются с залежами руд металлов, особенно свинца и цинка. Такие доломиты, по Фэйрбриджу, представляют собой анадиагенетические породы. Фэйрбридж выделяет также четвертый тип доломитов — эпидиагенетические, образование которых связывается с циркулирующими метеорными водами.

Доломиты, образовавшиеся после погребения осадка, к которым относятся все «эпигенетические» и большинство «диагенетических» разновидностей, обязаны своим происхождением подземным рассолам. Эти подземные растворы обеднены ионами SO4в2- и Mg2+, что, вероятно, указывает на образование сульфатов в процессе доломитизации.

Доломиты могут снова заместиться известняками в процессе дедоломитизации в течение «эпидиагенеза». По-видимому, дедоломитизация зависит от наличия в породе рассеянного ангидрита, причем образующийся MgSO4 выносится (в растворе) в качестве побочного продукта согласно следующей реакции:

CaMg(CO3)2 + CaSO4 —> 2СаСO3 + MgSO4.