Соляные породы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Соляные породы

Соляные породы относятся к числу достаточно распространенных в земной коре образований. Они представляют собой осадочные породы, на 50% и более сложенные хлоридами, сульфатами и некоторыми другими минералами. Такое недостаточно четко дефинированное определение связано, с одной стороны, с большим числом соляных минералов, а, с другой, с сохраняющейся неопределенности трактовки солей. Для примера следует упомянуть тот факт, что многими зарубежными специалистами доломиты, образовавшиеся осадочным путем, трактуются как соляные породы, тогда как по мнению целого ряда других геологов все доломиты, независимо от способа их образования, должны быть отнесены к группе карбонатных пород.

Основными породообразующими минералами соляных пород являются: гипс, ангидрит, галит, карналлит, сильвин, астраханит, мирабилит, бишофит. Свойства этих минералов заслуживают специального рассмотрения, т.к. они в значительной степени определяют и свойства слагаемых ими пород.

Гипс Ca[SO4]*2H2O (моноклинный) образует кристаллы тонко- и толстотаблитчатые. Спайность совершенная. Обычны двойники типа "ласточкин хвост". Образует агрегаты зернистые, листоватые, порошковые, радиальноигольчатые, а также конкреции, волокнистые прожилки. Минерал бесцветный, белый, желтоватый до черного. Твердость 1,5-2, удельный вес 2,32. В воде растворим.

Ангидрит Ca[SO4] (ромбический) образует кристаллы толстотаблитчатые, призматические до игольчатых. Агрегаты плотные, зернистые, пластинчатые, шестоватые и волокнистые, известны конкреции. Минерал бесцветный, аллохроматический. Твердость 3-3,5, удельный вес 2,96. Осаждается из горячих растворов, а в присутствии хлорида кальция его садка начинается уже при 300С. Образуется путем дегидратации гипса.

Галит NaCl (кубический) образует кристаллы кубического габитуса, реже октаэдрического или столбчатого. Агрегаты зернистые, плотные, сталактитовые, волокнистые. минерал бесцветный, аллохроматический. Твердость 2, удельный вес 2,3. Легко растворим в воде. На вкус соленый (диагностический признак).

Карналлит KMgCl3*6H2O (ромбический) образует кристаллы псевдогексагонального, боченковидного, иногда таблитчатого габитуса. Агрегаты зернистые. Минерал бесцветный, белый, лимонно-желтый до сургучно-красного. Твердость 2,5, удельный вес 1,6. Растворяется в воде, деградация ("расплывание") начинается даже во влажной атмосфере. На вкус жгуче-горький (диагностический признак).

Сильвин KCl (кубический) образует кристаллы кубического, реже октаэдрического и призматического габитуса. Агрегаты зернистые, крупнокристаллические, шестоватые и параллельно-волокнистые. Минерал бесцветный, аллохроматический. Твердость 2, удельный вес 1,99. Растворяется в воде. На вкус горьковатый (диагностический признак).

Астраханит Na2Mg[SO4]2*4H2O (моноклинный) образует кристаллы короткостебельчатые, изометрические. Агрегаты зернистые, плотные, шестоватые. Минерал бесцветный, аллохроматический. Твердость 2-3, удельный вес 2,3. Растворяется в воде. На вкус солоновато-горький.

Мирабилит Na2[SO4]*10H2O (моноклинный) образует короткопризматические кристаллы. Агрегаты зернистые, образует также корочки, переплетающиеся волокна, сталактиты. Минерал бесцветный, белый. Твердость 1,5-2, удельный вес 1,49. Хорошо растворяется в воде. Кристаллизуется при температуре выше 180С.

Бишофит MgCl2*6H2O (моноклинный) образует короткопризматические, листоватые, волокнистые кристаллы. Агрегаты землисто-кристаллические. Минерал бесцветный. Твердость 1-2, удельный вес 1,604. На вкус острый, горький.

Для соляных пород характерны следующие виды текстур:

массивные

слоистые

брекчиевидные

пятнистые

петельчатые

Структуры соляных пород всегда зернистые. При этом характерной особенностью является часто проявление гигантозернистых структур.

Номенклатура соляных пород в полном виде не разработана. Название основных типов соляных пород дается по породообразующему минералу за единственным исключением: порода, слагаемая преимущественно сильвином, называется сильвинит.

Ангидрит представляет собой белую, иногда серую за счет глинистого или органического вещества породу, чаще мелко- или среднеслоистую. Легко царапается ногтем, несоленая на вкус, в приповерхностной зоне переходит в гипс.

Галит является породой белого, молочно-белого (за счет газовых включений), серого, редко голубого цвета. На вкус порода соленая, чаще слоистая, но встречается и массивная, пластичная. В воде растворяется.

Карналлит представляет собой пятнистую, бурую до красной (за счет примеси гематита) породу. Ее отличительной особенностью является высокая гигроскопичность. На вкус порода горькая. При деформации издает характерное потрескивание.

Сильвинит - это порода часто пятнистая. Цвет ее различен, возможны голубые оттенки. Присуща слоистость. На вкус жгуче-горькая.

Образование соляных пород, несмотря на свою кажущуюся очевидность, до сих пор активно дискутируется. Наиболее простая модель предлагается теорией баров (теория Оксениуса). Согласно ей последовательное накопление соли происходит в лагуне, которая постепенно отшнуровалась от моря песчано-алевритовым баром. В условиях аридного климата, когда испарение превышает количество выпадающих осадков в такой лагуне из морской воды происходит выпадение солей в следующей последовательности:

кальцит -> доломит -> ангидрит -> галит -> сильвин -> карналлит -> бишофит

Периодически новые порции морской воды поступают в лагуну, что инициирует цикл соленакопления снова. Последний также может быть нарушен за счет притока пресных вод с суши, в результате чего концентрация соли в лагуне уменьшается. Соленакопление в лагунах широко распространено в настоящее время вдоль морских побережий в аридных областях Северной Африки, Аравии, запада Южной Америки. Не меньшим распространением оно пользовалось и в геологическом прошлом. Однако исследования последних лет, в т.ч. проведенный в Карпатском солеродном бассейне, позволили выделить еще одну обстановку накопления. Речь идет о т.н. салинах. Их отличие от лагун состоит в том, что салины полностью изолированы от моря топографическим барьером, их уровень имеет четкую тенденцию к понижению (в т.ч. ниже уровня моря), приток морской воды происходит, главным образом, за счет просачивания с редким переливом через упомянутый выше барьер. Более того, салина представляет собой систему взаимосвязанных, а иногда и временно изолированных суббассейнов. Между некоторыми суббассейнами возможно существование т.н. соленых луж типа маханна, которые могут располагаться и под наклоном. В них возможно слабое перемещение рассолов вниз и даже вверх по склону, в т.ч. под действием ветра. Огромное значение на порядок осаждения солей, его скорость и структуры образуемой породы оказывает стратификация в лагуне или салине. При интенсивно выраженной стратификации выделяется два слоя. Верхний, именуемый эпилимнион, соответствует толще воды с несколько меньшей соленостью, тогда как рассол на дне называется гиполимнион. Эти два слоя разделяются поверхностью пикноклина, положение которой контролирует весь процесс соленакопления. Для каждого из слоев присуща собственная система циркуляции. Периодически стратификация нарушается и устанавливается ситуация, получившая название миксолимнион.

Роль топографического барьера между лагуной и открытым морем или океаном может выполнять не только песчано-алевритовый бар, но и другой тип построек, а именно рифовый комплекс. Эта идея получила свое развитие, в 1980-е годы. Она была подтверждена исследованиями на Кавказе, проводимыми Н.И. Бойко, а также в средиземноморье, где работала группа ученых под руководством французского специалиста Ж.-М. Руши. В обоих случаях было доказано, что барьерный риф может выполнять функцию бара, как минимум, не менее эффективно. Более того, учитывая крепость пород и длительный период существования, рифовый комплекс может "отшнуровывать" лагуну на протяжении длительного времени, даже в условиях заметного поднятий уровня моря. Возникает закономерный вопрос о том, как риф может развиваться в условиях повышенной солености, к которой чувствительны многие морские организмы. Однако кораллы и некоторые другие рифостроители оказываются на самом деле толерантными к повышенной солености. Более того, их сообщества могут успешно развиваться с внешней стороны рифа, который, таким образом, будет расти в сторону открытого моря. Пример рифов Западного Кавказа показывает, что они продолжали существовать и развиваться на протяжении нескольких миллионов лет несмотря на весьма существенное повышение солености.

Соляные породы могут формироваться и эндогенным путем. Вместе с гидротермальными растворами в рифтовых областях в толщу океанической воды могут поступать и достаточно концентрированные растворы. Часто они обогащены металлами, такими как свинец, цинк и т.п. В настоящее время эндогенный генезис солей не вызывает сомнения, однако его роль в глобальном соленакоплении остается предметом дискуссий. Дело в том, что в последние годы активно развивается еще одна модель собственно осадочного происхождения солей, которая объясняет их масштабное накопление на больших площадях и в достаточно непродолжительные интервалы геологической истории. В условиях аридного климата концентрация соли в морской воде может происходить в приповерхностных условиях в океане без выпадения соли в осадок. Это может иметь место на обширных шельфовых пространствах. Образуемые в результате этого растворы имеют достаточно высокий удельный вес и опускаются на дно. Однако степень их концентрированности на относительно небольших глубинах остается недостаточной для выпадения минералов. Постепенно рассолы перемещаются к бровке шельфа. Далее, вместе с турбидитовыми потоками, они быстро перемещаются по континентальному склону к его подножию под действием силы тяжести или будучи вовлеченными в процесс оползания общей массой осадочного материала. В некоторых случаях движение вниз по склону могут быть вызваны сейсмическими колебаниями. Оказавшись у подножия, рассолы могут в некоторой степени сконцентрироваться. Однако даже в отсутствие этого под действием во много раз большего гидростатического давления начинается активное выпадение соляных минералов и, следовательно, формирование пород. В настоящее время такими специалистами как П. Веекен из Франции и К. Бертони из Испании охарактеризованы методики диагностики солей подобного типа. Их отличительным признаком является ассоциация с турбидитовыми отложениями. Предполагается, что наиболее крупные скопления соли в земной коры были сформированы именно таким образом.

С середины 1970-х годов получили широкое распространения о таких специфических явлениях как кризисы солености. Наиболее ярким примером является мессинский кризис солености в Средиземноморье, с изучения которого, собственно, и началось развитие принципиально нового направления в литологии соляных пород. Доказано, что около 6 миллионов лет назад в Средиземном море происходило массовое накопление солей. Согласно первой модели, закрытие Гибралтара и/или глобальное падение уровня моря привело к изоляции Средиземного моря, которое полностью замкнулось В условиях аридного климата происходило активное выпаривание слои сначала из моря, а потом из отдельных озер и лагун, на которые оно распалось. В конечном итоге море полностью пересохло, а вся соль из морской воды перешла в твердую фазу. Вторая модель, пользующаяся меньшей пока что меньшей популярностью, связывает массовое накопление соли в Средиземноморье с опусканием на дно тяжелых рассолов, о чем говорилось выше. Всего лишь за последние 5-7 лет были установлены еще несколько кризисов солености, включая позднеюрский на Большом Кавказе и тортонский в Западном Средиземноморье. Первый из указанных, возможно, превосходил мессинский кризис. как уже говорилось, в обособлении лагун и фрагментации солеродного бассейна Большого Кавказа (как позднее и в Средиземноморье) большую роль могли сыграть располагавшиеся здесь рифовые комплексы.

Еще одним феноменом, связанным с соляными породами, являются т.н. соляные купола. Будучи пластичной и обладая относительно небольшим удельным весом соль под действием тектонических деформаций выжимается к поверхности земли, образуя крупные куполообразные структуры. Они, в частности, характерны для Прикаспийской низменности, Пермского Предуралья, севера Германии и Польши, района Персидского залива. С соляными куполами нередко связаны месторождения нефти и газа.

Как уже говорилось, соляные породы пользуются относительно широким распространением в земной коре. Они известны на всех континентах. Формирование солей началось еще в докембрии. В 2006 г. группой специалистов (в т.ч. российских) были рассчитаны кривые, которые отражают динамику накопления солей на протяжении последних 600 млн лет. Пики соленакопления отмечены в раннем кембрии, перми, ранней и поздней юре, раннем мелу и неогене. Примечательно, что хотя наиболее известные проявления солей связаны с силуром, пермью и неогеном, именно раннемеловая эпоха способствовала накоплению наибольшего количества соляных пород. соляный порода минеральный калийный

Соляные породы имеют большое практическое значение. Они используются для получения минеральных (в т.ч. пищевых) солей, изготовления калийных удобрений, в химической промышленности, стройиндустрии, медицине и бальнеологии. Для последней из указанных целей особое значение имеет бишофит. На территории России расположен целый ряд месторождений солей (Прикаспийская низменность, Предуралье, Южная Сибирь и т.д.).

Размещено на Allbest.ru