Автохтонные отложения
Ко второй большой группе осадочных пород относятся отложения, которые выделяются как хемогенные, или автохтонные. Эти породы формируются в пределах седиментационного бассейна, в противоположность терригенным пескам и илам, которые привносятся из источников, расположенных вне бассейна.
Среди хемогенных пород иногда выделяют органогенные и неорганогенные типы. Хорошим примером первого типа могут служить карбонатные скелетные пески, а второго типа — эвапориты. Однако биохимические исследования показывают, что между этими типами пород нет четкой границы. Например, явно спонтанные осадки известкового ила претерпевают химические изменения в морской воде вследствие деятельности планктона и бактерий. Поэтому рассматривать такие отложения как органогенные или неорганогенные, — это уже область семантических упражнений.
Хотя хемогенные породы осаждаются непосредственно в пределах осадочного бассейна, они могут подвергаться слабому переотложению. Поэтому имеются примеры обломочных (т. е. пластических) хемогенных отложений, но их все же следует четко отличать от обломочных терригенных отложений внебассейнового происхождения.
В табл. XI показаны главные типы хемогенных осадочных пород. Среди них наиболее распространены карбонатные породы. Эти породы представлены известняками, сложенными углекислым кальцием (СаСО3), и доломитами, сложенными минералом доломитом [CaMg(CO3)2]. Некоторые педанты предпочитают называть доломитом только минерал, а породу — долостоун. Карбонатные породы образуются при деятельности организмов, путем прямого неорганического осаждения и при диагенезе. Тела карбонатных пород — это важные водные и углеводородные коллекторы, так как иногда они обладают высокой пористостью. Однако характер распределения пор в них очень сложен, и требуются значительные усилия для их исследования. По этим причинам мы более детально рассмотрим ниже именно карбонатные породы.
Вторая важная группа хемогенных пород включает эвапориты. Эти породы образуются как путем неорганической кристаллизации (из вод моря), так и при диагенезе. Наиболее распространенные эвапоритовые минералы — это ангидрит, сернокислый кальций (CaSO4) и его гидратированный продукт — гипс (CaSO4*2Н2O). Менее распространены каменная соль, галит (NaCl) и целое семейство калийных к других солей.
Осадочные железные руды — более редкие хемогенные породы. Они также образуются как путем прямого осаждения из раствора, так и при диагенезе. Наиболее обычные железосодержащие осадочные минералы представлены пиритом (FeS2) и сидеритом (FeCO3). Кроме того, осадочные железные руды содержат окислы железа — гётит и гематит и шамозит — сложный по составу железосодержащий алюмогидросиликат. Эти отложения рассматриваются в разделе, посвященном сингенетическим осадочным рудам.
Фосфорит — осадочная порода, сложенная преимущественно фосфатами. Эти минералы образуются в основном в течение ранних стадий диагенеза осадка непосредственно ниже поверхности раздела осадок — вода и скапливаются в результате переотложенbя и концентрации первоначальных зародышей и конкреций. Фосфатные минералы, подобно железистым, имеют сложный химический состав. Среди этих минералов следует упомянуть коллофан, даллит, франколит и фторапатит. Это все фосфаты кальция, связанные с различными другими радикалами.
Каменный уголь — осадочное образование, возникшее посредством биохимических процессов. Он образуется путем накопления растительных остатков в анаэробных условиях — в болотах, маршах, озерах и заводях. Обширные поля каменного угля особенно характерны для древних дельтовых отложений.
Последний тип хемогенных отложений, которые мы рассмотрим, представлен кремнеземистыми породами, называемыми кремнями. Они сложены в основном микрокристаллическим кварцем и халцедоном — разновидностью кремнезема сферолитового строения. Водный кремнезем — опал встречается в третичных отложениях, но при погружении он, очевидно, дегидратируется с образованием кварца.
Кремни встречаются в различных геологических обстановках. Слоистые кремни, типичные для бассейновых фаций, часто переслаиваются с темными глинистыми сланцами, турбидитами и подушечными лавами. Эти кремни обычно сложены раковинами радиолярий.
Находки кремнистых илов из радиоляриевых и диатомовых раковин на современном океаническом дне приводят к признанию батиального генезиса для древних радиоляриевых кремней. Это не всегда справедливо. Фолк убедительно доказал, что девонские новакулиты Кабаллос (кремни, сложенные радиоляриями и спикулами губок) в бассейне Маратон образовались в приливной обстановке. Слоистые кремни также известны в озерных отложениях; например, окремнелые известняки с пресноводными гастроподами Hydrobia встречаются в континентальных мезозойских отложениях бассейна Кафра в Ливии. Слоистые кремни неясного генезиса встречаются в докембрийских кремнистых железистых формациях.
Часто отмечался тот факт, что образование кремней обычно ассоциируется с вулканической деятельностью. Предполагалось, что вулканизм поставляет много кремнезема в окружающую среду. Это вызывает «расцвет» организмов, выделяющих кремнезем, таких, как радиолярии, диатомеи и губки, что приводит к образованию кремнистых формаций.
Желваковые кремни — это другая характерная разновидность кремнистых пород. Они особенно типичны для мелкозернистых известняков, но встречаются и в песчаниках. Слон зернистых кремней обычно развиты в позднемеловых и третичных мелах на Среднем Востоке и в Европе. Этот тип кремней представлен в виде неправильных округлых модулей эксцентрической формы с низкой сферичностью. Они большей частью концентрируются вдоль плоскостей напластования и иногда в виде трубок или замещают ископаемые организмы. Значительно реже кремин выполняют трещины.
Относительно генезиса кремней, слоистых и желваковых, было высказано много гипотез. Основной вопрос заключается в том: образовались ли кремни в виде коллоидного кремневого геля на поверхности раздела осадок/вода или они образуются путем замещения.
Несомненно, в разных ситуациях может протекать тот или иной процесс. В эфемерных австралийских озерах описано первичное осаждение опалов. Напротив, присутствие кремней в трещинах и замещенные кремнями первично карбонатные остатки организмов однозначно указывают на вторичность кремней. Видимо, кремни имеют политеистическую природу.
