Состав и условия образования соляных пород

Содовый тип -- озерный, внутриконтинентальный (Кулундинские, Барабинские степи) и реже прибрежно-морской (Крым) подтипы. Главные соли -- карбонаты натрия, кальция и магния, подчиненные -- сульфат и хлорид натрия.

Сульфатный тип водоемов -- морской и прибрежно-морской. Главные компоненты -- сульфат и хлорид натрия, меньше сульфатов кальция и магния, немного хлорида магния, а карбонат натрия отсутствует.

Хлоридный тип -- морской или специфический озерный, когда питание происходит за счет соляных куполов (Эльтон,Баскунчак), а также иного типа (Перекопские озера). Главными компонентами в растворе являются NaCl, MgCl2, появляется СаС12, есть КС1, но нет MgS04, вода практически бессульфатная.

2.5 Континентальные условия эвапоритообразования

Кроме основных, преобладающих обстановок -- специфических морских бассейнов -- существуют и иные условия накопления соленосных отложений, количественная роль которых, однако, весьма скромная. К ним относятся внутриконтинентальные озера, где формируются чаще сульфатные породы, в том числе легко растворимые; количество же каменной соли (и галита вообще) резко ограничено.

На континенте эвапориты образуются в рапных озерах или в почве как отложения подземных вод. Их химический состав является специфическим для каждого водосборного бассейна и отличается от состава морских эвапоритов. Среди минералов преобладают карбонаты и сульфаты натрия и магния, но нередко наблюдается взаимное перекрытие различных парагенезисов эвапоритовых минералов. Можно обособить полярный режим, при котором активность бактерий минимальна и преобладают гидратированные минералы, так как поля их устойчивости лежат в области низких температур. Вторую обстановку образуют открытые озера в бессточных бассейнах, которые питаются за счет подземных вод или пополняются водами поверхностного стока. В обоих случаях воды часто несут с собой вновь растворенные более древние соли. И наконец, подземные воды, которые, просачиваясь в поверхностные горизонты почв и испаряясь, образуют отдельные кристаллы или широко распространенные корки.

Континентальные озера, в которых осаждаются эвапоритовые минералы, существуют только в гидрологически закрытых бассейнах, т.е. в бассейнах, где испарение превышает сток. Такие бассейны называются «бессточными», в связи с тем что у них есть приток, но нет заметного оттока; кроме того, они часто питаются за счет подземных вод. Дождевые воды способствуют протеканию реакций выветривания, которые и становятся главным источником растворенных веществ. Чем выше суммарное испарение, тем меньше площадь закрытого озера. В свою очередь чем меньше площадь, тем больше возможностей, что оно станет закрытым. Поэтому малые закрытые озера встречаются гораздо чаще, чем большие. Большинство озер, из которых осаждаются эвапоритовые минералы, лежат в областях с количеством атмосферных осадков менее 500 мм за год и отношением общего испарения (в мм) к температуре (в °С) между 50 и 100. Многие из таких закрытых бессточных бассейнов расположены с подветренной стороны горных цепей, в пределах их дождевой тени. Если отсутствует приток, достаточный для сохранения открытой водной поверхности, такое озеро вскоре превращается в соляное болото и в конце концов полностью пересыхает. Следовательно, большинство закрытых озер недолговечно.

Выщелачивание соляных отложений. Многие соляные озера получают свои растворенные вещества из ранее образовавшихся соляных отложений. Пустынные реки южного Ирана в настоящее время размывают выступающие в рельефе штоки кембрийской соли. Озеро Зуни в штате Нью-Мексико и соляные озера к югу от Урала формируют свой солевой состав за счет растворения пермских соляных тел. Большое Соленое озеро, штат Юта, обрело свой солевой состав в плейстоценовое время вследствие эрозии юрских солей.

Примеры древних эвапоритовых отложений, образовавшихся, как полагали, за счет выщелачивания более старых солей, не являются редкими. В Сибири нижнекембрийские соли, выщелоченные подземными водами, были, видимо, переотложены в юрское время в бессточной депрессии Саянских гор севернее Монголии.

Пачки гипсов и ангидритов формируются в кровле соляных куполов как остаточные нерастворимые продукты, образующиеся в результате поверхностного или подземного выщелачивания солей в кровле этих куполов. Такие образования получили названия кепрок (саргоск); они широко развиты в Урало-Эмбенском районе, в Германии, по побережью и в акватории Мексиканского залива в США и Мексике. Наряду с сульфатами тут нередки вторичные кальцит и сера.

В сухих полярных областях эвапоритовые минералы связаны своим происхождением главным образом с испарительным концентрированием продуктов выветривания. Сульфаты натрия преобладают над сульфатом кальция, тогда как другие сульфаты редки. В связи с низкими температурами хлориды натрия, магния и кальция образуют гидратированные минералы; соли калия наблюдаются крайне редко.

В субтропических озерах главным источником минерализации рассолов точно так же являются реакции выветривания. Воды поверхностного и подземного стока выщелачивают и вовлекают в новые циклические процессы весьма существенные массы древних эвапоритов. Карбонаты и сульфаты натрия преобладают над соответствующими солями кальция. Соли калия редки; соли магния встречаются только там, где карбонатные подземные воды находятся в контакте с основными изверженными породами.

Подземная вода, подтянутая к поверхности Земли испарением, создает пустынные розы, состоящие из различных минералов. Если подтягивающая сила испарения недостаточна, чтобы вывести подземную воду на поверхность Земли, вода испаряется в поровом пространстве и образует солевую корку. Гипсовые корки отражают глубину капиллярно увлажненной зоны под аэрированными грунтами. Галитные корки образуются над гипсовыми, если подземная вода поднимается, и под ними, если их образование происходит в результате процессов выщелачивания, развивающихся в глубину. Медленное концентрирование подземных вод ведет к образованию больших идиоморфных кристаллов, которые позднее могут быть замещены другими минералами или оставить слепки, заполненные песком.

3. Эволюция соленакопления в истории земли

Первые отложения сульфатов отмечены в среднем рифее в Австралии (формация Биттер-Спрингс) и Северной Америке (Гренвильская серия). Верхнерифейские и вендские сульфатные формации уже развиты достаточно широко и известны в Восточной Сибири, Иране, Омане, Пакистане, Гренландии, ряде районов Северной Америки. По крайней мере с венда началось осаждение и каменных солей, и с этого времени соленакопление продолжалось в течение всего фанерозоя, однако оно было крайне неравномерным. Эпохами грандиозного соленакопления были ранний кембрий, вторая половина ранней -- поздняя пермь, поздний триас, поздняя юра -- ранний мел, в меньшей степени средний -- поздний девон и миоцен.

Отмечены также длительные временные интервалы, когда соленакопление было резко ограничено: поздний кембрий -- ранний девон, ранний карбон, средний триас, палеоцен. При этом палеозойское соленакопление было сосредоточено в небольшом числе грандиозных солеродных бассейнов, связанных преимущественно с эпиконтинентальными морями. К ним относятся Восточно-Сибирский и Ирано-Пакистанский в кембрии, Западно-Канадский, Северо-Сибирский,Днепровско-Донецко-Припятский в девоне, Восточно-Европейский, включая Прикаспийскую впадину, Германо-Североморский (Цехштейновый) и Мидконтинента США в перми и некоторые другие более мелкие.

В мезозое солеродных бассейнов стало больше, но масштабы соленакопления в них меньше палеозозойских, а сами бассейны более разнообразны по тектоническому положению. В кайнозое количество бассейнов увеличилось при одновременном сокращении их размеров. Появились и играли существенную роль континентальные -- озерные -- соленосные толщи.

Параллельно с изменением масштабов и типов бассейнов соленакопления изменялся и вещественный состав соленосных отложений. В течение всего фанерозоя развиты гипсы, ангидриты, а также соленосные формации хлоридного типа. В перми и неогене к ним добавляются хлоридно-сульфатные формации с сульфатами калия и магния, а в неогене еще и карбонатами натрия(рис 14).

Таким образом, в фанерозое намечается два крупных цикла соленакопления -- палеозойский и мезозойско-кайнозойский (Жарков, 1984). Каждый из них начинается длительным этапом накопления морских гипсов и главным образом хлоридов. Завершаются циклы относительно кратковременными пермским и неогеновым этапами образования также калийно-сульфатных формаций и континентальных озерных комплексов, причем в перми это относительно простые по минеральному составу галит-глауберитовые отложения, а в неогене минеральный состав их весьма разнообразен.

Палеозойский и мезозойский этапы соленакопления различаются еще одним интересным свойством.

Кембрийское, пермское, в меньшей степени девонское соленакопление в палеозое и миоценовое в кайнозое четко ассоциируются с периодами глобальных похолоданий и оледенений. Возникающее противоречие между аридным климатом, благоприятным или даже необходимым для соленакопления, и похолоданием -- противоречие мнимое. В первом случае речь идет о климате конкретного региона, во втором -- о глобальной температуре всего Земного шара.

А именно глобальные похолодания и даже оледенения ведут к увеличению контрастности климата, более резко проявляется климатическая зональность и, в частности, четко обособляются аридные зоны, где и происходит соленакопление.

Далее. При глобальных похолоданиях и оледенениях уменьшается общая влажность атмосферы. Наконец, связывание жидкой воды в ледники во время покровных континентальных оледенений ведет к понижению уровня Мирового океана, что, в свою очередь, способствует появлению подводных барьеров и изоляции водоемов, что и необходимо для соленакопления.

Даже во время последнего -- вюрмского, далеко не самого мощного, оледенения уровень Мирового океана был на 140--160 м ниже современного, а во время предпоследнего рисского -- на 200 -- 300 м (Кузнецов, 1997). Об общем падении уровня моря в периоды похолоданий свидетельствует и соответствие кривых изменений климата и уровня моря.

В этом отношении мезозойское, позднетриасовое и позднеюрско-раннемеловое соленакопление, происходившее в эпоху глобального потепления, является несколько аномальным и обусловлено, видимо, иными причинами.

Заключение

Наличие мощных соленосных толщ -- надежный показатель аридности или, по крайней мере, семиаридности климата, т.е. важнейший инструмент палеоклиматических реконструкций. Это также показатель палеогеографического типа водоема, степени его изолированности от Мирового океана, во многих случаях -- его глубины. Соленосные толщи разного типа позволяют более строго, более корректно использовать анализ мощностей как при проведении палеотектонического, так и палеогеоморфологического анализа.

Минеральные соли широко используются в хозяйственной деятельности как в быту, так и в промышленности. Известно более 14 тысяч вариантов применения поваренной соли в промышленности, технике, химии, медицине, сельском хозяйстве и повседневной жизни. Главная ее часть -- 60 --65 % добычи -- расходуется в пищевой промышленности, остальная практически полностью используется в химической промышленности для производства соляной кислоты, получения хлора, натриевых солей.

Калийные соли -- важнейшее сырье для производства калийных удобрений; соли магния -- для получения металлического магния. Гипсы и ангидриты -важное сырье для производства вяжущих веществ, в том числе некоторых специальных видов цементов, являются поделочным материалом.

Поровые рассолы соленосных толщ -- источник многих важных элементов, таких, например, как бром и йод.

С соленосными толщами связаны месторождения самородной серы, целестина, барита, флюорита, рубидия, цезия, частично лития и бора в виде редких солей -- боратов. Нельзя не отметить и значение солевых пород в нефтяной и газовой промышленности. Соленосные толщи -- лучшие покрышки для нефтяных и газовых залежей. По некоторым сведениям не менее половины запасов углеводородов сосредоточено под солевыми покрышками. Наличие в разрезе осадочных нефтегазоносных бассейнов соленосных толщ влияет и на техническую сторону освоения месторождений. При бурении во время проходки солей происходит их растворение, что, во-первых, ухудшает качество бурового раствора и, во вторых, увеличивает диаметр ствола скважин; в третьих, пластичность соли ведет к ее течению к стволу и смятию колонн, как буровых, так и эксплуатационных. Для устранения этих сложностей требуются специальные дополнительные технические и технологические решения.

Список использованной литературы

1. В. Г. Кузнецов Литология. Осадочные горные породы и их изучение.(2007)

2.В.Т.Фролов Литология (том 2),(1993)

3.П.Сонненфелд Рассолы и эвапориты (1988)

4.Р.Градзиньский, А.Костецкая, А.Родомский, Р.Унруг Седиментология (1976)

5. Лекции по литологии преподавателя Рыкус М.В.

Размещено на Allbest.ru