18.01.2021

Галит-калийные эвапоритовые толщи


Галит-калийные эвапоритовые толщи по ряду аспектов отличаются от ритмических карбонатно-ангидритных толщ. Хотя они часто включают большое количество карбонатных и ангидритных пород, однако для них характерны громадные накопления галита. Обычно они представляют собой обширные залежи бассейновой формы, которые, по-видимому, накапливались в крупных частично замкнутых заливах и имели только ограниченное сообщение с открытым морем. Примеры таких накоплений можно видеть в пермских цехштейновых эвапоритах на северо-западе Европы, в средне-девонском эвапоритовом комплексе бассейна Илк-Пойнт на западе Канады, в силурийских эвапоритах Мичиганского бассейна, в пенсильванских эвапоритах бассейна Парадокс в Юте и в кембрийских эвапоритах Сибири. В общем соли распределяются в толщах ритмически в том смысле, что они от карбонатно-ангидритных пород сменяются мощными пластами галита и в некоторых случаях венчаются калийными солями. Четыре таких ритма отмечаются в цехштейновых эвапоритах в ФРГ. Наиболее примечательна для этих месторождений большая мощность галита. В Саскачеване в бассейне Илк-Пойнт мощность пласта каменной соли Прерия Галит составляет около 200 м, а в цехштейновых отложениях ФТГ мощность каменной соли достигает 500 м. Для накопления таких мощных толщ соли требовались громадные количества морской воды и большие пространства для того, чтобы вместить эти залежи. Последнее положение привело к длительному спору о том — образовались ли залежи галита в глубоких бассейнах, выполненных рассолом, или в мелких соленых водоемах при их постепенном погружении.

В этих мощных галитовых толщах наиболее обычная порода представлена так называемой «слоистой галитовой породой» («слоистой каменной солью»). Она сложена чередующимися слоями галита толщиной 2—10 см, разделенными 1-мм прослойками ангидрита или ангидрита и доломита иногда с примесью органического вещества. Некоторые геологи объясняли эти ритмические чередования ангидрита и галита годовыми циклами испарения. Немецкие геологи такие циклы называют «годовыми кольцами». На этом основании было подсчитано, что 200-метровая толща каменной соли Прерия Галит Саскачевана отложилась за 4000 лет, а 500-метровая толща каменной соли в цехштейне — за 10 000 лет. Концепция «годовых колец» ставит под сомнение механизм образования в мелководных условиях, так как для накопления солей наблюдаемых мощностей требовалось бы непрерывное погружение дна бассейна со скоростью 5 см в год. Такая скорость погружения представляется слишком высокой па фоне тех, которые можно было бы ожидать в любой тектонической или диастрофичной обстановке, и поэтому необходимо предполагать, что бассейн накопления изначально был глубоким. Однако следует помнить о том, что обоснованность гипотезы глубокого бассейна зависит в основном от достоверности концепции «годовых колец».

Очень мало работ было проведено по изучению петрологии отложений каменной соли, однако хорошее описание дано для слоистых галитовых пород Прерия Галит. Каждый галитовый слой сложен смесью галитовых кристаллов двух типов. Некоторые кристаллы содержат обильные тончайшие включения рассола; эти включения распределены по плоскостям, параллельным граням куба, и придают кристаллам зональный облик. В шлифах под микроскопом видно, что зональные кристаллы вытянуты кверху, а зоны выглядят как шевроны с их вершинами, направленными кверху. Этот тип строения кристаллов указывает на их конкурирующий совместный рост кверху от субстрата,, а обилие включений рассола заставляет предполагать наличие временных стадий быстрого роста. Другой тип кристаллов галита представлен чистыми и лишенными включений разновидностями, а пространственные взаимоотношения между кристаллами этих двух типов заставляют предполагать, что чистый галит замещал галит с включениями. Слоистая галитовая порода, включающая слои галита толщиной 2—10 см, которые разделяются тонкими прослойками гипса, образуется и в настоящее время, или была образована в недавнем геологическом прошлом в соленых озерах на прибрежных соленых равнинах в верхней части Калифорнийского залива в Мексике. Эти отложения, конечно, имеют малую мощность — редко более 25 см. Галитовые слои сложены зональными кристаллами, которые распределены так же, как и в слоях Прерия Галит, но эти породы загадочны в том, что они испещрены небольшими трубками растворения. Соленые равнины часто высыхают, и когда они периодически затопляются морем, просачивающаяся вода растворяет галитовую породу и образуются трубки.

Корродирование кристаллов зонального галита вдоль трубок напоминает характер замещения зонального галита чистым галитом в слоистой каменной соли Прерия Галит. Действительно, если бы трубки растворения в современных отложениях могли бы заполниться чистым галитом, то современная и древняя породы были бы идентичными. Если явное замещение зонального галита чистым галитом в слоях Прерия Галит отражает образование трубок путем растворения и последующего выполнения более поздней генерацией чистого галита, то это свидетельствовало бы против глубоководного отложения соли, так как трудно понять, каким образом могли возникнуть трубки на глубине под застойным рассолом. Другой факт, который вытекает из наблюдения современных образований в Мексике, заключается в том, что слон не являются годовыми и, вероятно, образуются за более длительные промежутки времени. Таким образом, обстановку отложения солей, подобных 2-метровой толще отложений Прерия Галит, можно интерпретировать совершенно по-разному — с одной стороны как бассейн, заполненный рассолом глубиной около 200 м с быстрым отложением солей, с другой — медленное накопление в мелком бассейне на фоне его слабого погружения.

Калийные соли (если они присутствуют) обычно встречаются в верхней части главных галитовых эвапоритовых толщ, как, например, в среднедевонской толще бассейна Илк-Пойнт в Канаде. В цехштейне на северо-западе Европы калийные соли залегают в верхних частях главных эвапоритовых ритмов. На первый взгляд кажется, что калийные соли осаждались из остаточных рассолов озера, оставшихся после осаждения галита. Однако проблемы образования этих залежей не так просты, и одна из них заключается в том, что общий химический состав залежей, судя по минеральному составу, не соответствует тому, который получился бы путем простого испарения морской воды.

Теоретически при непосредственном испарении морской воды осаждение галита должно было бы сменяться сначала осаждением эпеомита (MgSO4*nH2O), затем сильвина (KCl) и в конце — бишофита (MgCl2*6H2O). В большинстве месторождений эпсомит или его минералогический эквивалент только слабо развиты или отсутствуют, а бишофит также обычно отсутствует. Можно допустить, что бишофит настолько высоко растворим, что его устойчивость маловероятна даже в условиях его осаждения, однако требуется объяснить недостаток магния и сульфата. Среднедевонские калийные месторождения Саскачевана интересны в том отношении, что они сложены исключительно сильвином (KCl) и карналлитом (KMgCl3*nH2O). Здесь не только отсутствуют сульфаты, но и содержание магния намного меньше того, которое следовало бы из расчетов. Очевидно, рассолы подвергались переработке и их химизм видоизменялся еще на самой ранней стадии существования. Отсутствие сульфатных ионов можно было бы объяснить деятельностью сульфатредуцирующих бактерий, но таким путем нельзя объяснить одновременный дефицит сульфата и магния.

Сейчас интересно вернуться обратно к тем реакциям, которые участвуют в образовании современных эвапоритов себкх на побережье Персидского залива. Напомним, что доломитизация карбонатных осадков высвобождает ионы кальция и они способствуют осаждению большего количества сернокислого кальция, чем могло его образоваться при простом испарении морской воды. В результате этого рассола себкхи лишаются сульфата и обедняются магнием. Рассолы такого состава могли бы генерировать сокращенную ассоциацию минералов, находимую в калийных зонах девонских отложений Саскачевана.

Среднедевонские эвапориты бассейна Илк-Пойнт отделяются от известняков открытого моря Маккензи и глинисто-сланцевого бассейна, расположенного севернее, известково-доломитовым комплексом Пресквиль. Спорный вопрос заключается в том, представляли ли отложения формации Пресквиль физический барьер, т, е. переливаемую дамбу с глубоководным эвапоритовым бассейном за ней, или этот карбонатный комплекс строился в виде мелководных банок pari passu с одновременным накоплением эвапоритов на мелководье. Какая бы из альтернатив ни принималась, морская вода, которая вливалась в эвапоритовый бассейн Илк-Пойнт, должна была пройти через барьер Пресквиль. Формация Пресквиль сложена преимущественно доломитами, причем за ее пределами развит комплекс доломитов и ангидритов, который в свою очередь сменяется в основном галитом. Следует рассмотреть возможность того, что химический состав морской воды изменялся при доломитизации и ассоциирующего осаждения сульфата по мере прохождения ее через барьер. Как следствие, рассолы, которые проникали в отдаленные от центра участки бассейна, могли бы осаждать галит и наблюдаемую калийную ассоциацию сильвина и карналлита.

Некоторые калийные месторождения очевидно образовались в высоко соленых озерах из остаточных рассолов, которые оставались после фактического испарения эвапоритового «бассейна». В других случаях эти озера возможно образовывались после полного испарения путем притока интерстициальных рассолов в тектонические депрессии. Однако в некоторых калийных месторождениях кристаллические структуры указывают не на первичное осаждение из рассолов, а на диагенетические замещения, как, например, в пермских калийных месторождениях Техаса и Нью-Мехико и цехштейиа на северо-востоке Англии. Эти данные заставляют предполагать, что калийные минералы возникли путем реакций между интерстициальными калийными и магниевыми хлоридными рассолами и ранее образованными минералами.





Яндекс.Метрика